充满配重水钻井井壁筒在泥浆中竖向结构稳定的理论研究

提出了被广泛采用的钻井法施工悬浮下沉井壁有其深度极限的概念, 分析了泥浆中钻井井壁底接触岩石后的受力状态,建立了固井前泥浆中充满配重水井壁的力学模型,该模型类似于液体中的有底管状细长压杆. 以能量法为基础,利用结构稳定理论和流体力学理论原理,推导了井壁结构轴向临界稳定高度的解析式,并给出了典型算例. 强调了工程设计中利用该公式的注意事项,提出了井壁深度超过屈曲极限后可以改变井壁结构或改变井壁下沉方法的建议. 最后,指出进一步研究这一问题的内容和方法.     

多孔台阶爆破破裂过程的模型试验研究

应用高速摄影仪和超动态应变仪研究模拟台阶爆破的水泥砂浆模型破裂过程,解决了三维模型爆破试验中装药结构、可靠起爆和同步实现等一系列技术问题.研究了水泥砂浆台阶爆破裂纹的起裂、扩展、分叉、止裂.实验发现,裂纹扩展速度一般为400～600 m/s;密集系数m影响台阶爆破炮孔间裂纹贯通时间,并随m增大而推迟,应变波持续作用时间和最大拉应变峰值随m增大,说明较大m提高了炸药能量利用率,使爆破微裂纹充分发育,爆破破碎块度合理.     

C100高性能混凝土配合比试验研究

在原材料筛选试验基础上,采用掺入活性矿物掺合料、高效减水剂的方法进行高性能混凝土试配.根据全计算配合比设计及四因素三水平正交试验结果,优选出了符合深冻结井筒筑壁施工要求的C100高性能混凝土配合比.提出了C100高性能混凝土适宜的水泥品种及用量、水胶比、砂率、矿物掺合料种类及用量、聚羧酸系高效减水剂用量等.     

爆炸作用下空孔周围应力场变化的模型实验

为了研究空孔在爆破中的作用机理,应用爆炸载荷动态焦散线测试系统,模拟爆破过程,进行了PMMA(有机玻璃)模型透射式动态焦散线实验,着重研究了爆破中空孔周围应力场变化过程.结果表明, 空孔对应力波导向作用很明显;空孔附近主应力差瞬间达到最大值,随后呈振荡变化的下降趋势;空孔附近最大拉应力方向基本在垂直于炮孔与空孔连线的方向变化.     

爆炸载荷下缺陷介质裂纹扩展的动焦散试验

应用动态焦散线测试系统,模拟含缺陷岩体爆破过程,进行了PMMA（有机玻璃）模型透射式动态焦散线试验,着重研究了与预制裂隙共线的炮孔爆炸作用下裂纹扩展的规律.试验结果表明,爆炸载荷下裂隙两端分别产生了1条翼裂纹A和B,翼裂纹A的长度大于翼裂纹B的长度,2条翼裂纹向相反的方向扩展;随着翼裂纹长度的增加,裂纹扩展速度出现快速增加,减少,再增加,再减少的振荡过程;翼裂纹扩展加速度也始终存在着加速与减速不断交替变化的现象;翼裂纹尖端动态应力强度因子呈快速增大到逐渐减小连续振荡变化的趋势,动态应力强度因子K^d_Ⅰ最大值为1.3 MN/ m^3/2,K^d_Ⅰ一直大于K^d_Ⅱ.     

基于硬岩快掘技术的切缝药包聚能爆破试验研究

 为了检验切缝药包在岩巷快掘中的适应性及控制爆破参数,首先优化爆破参数的设计,使得炮眼利用率达到90%以上,达到快速掘进和光面爆破的要求,在爆破方案取得成功后进行全断面两边周边眼对比试验和全断面控制爆破对比试验,通过对比,全断面周边眼进行控制爆破眼痕率可以达到90%,同眼距情况下,0.5 kg为最优,装药量比光爆和原方案分别减少16.7%和37.5%;同药量情况下,眼距由原来的450 mm可以扩大到550 mm,提高22%以上。试验结果表明,简易切缝药包不仅成型好而且为企业创造较高的经济效益,适合在岩巷快掘施工中推广。     

初始应力状态对侧限条件黏土动态压缩过程和力学性能的影响

黏土的初始应力状态对其动力学性质有显著的影响。本文采用长时、分级、高压固结方式模拟了黏土的原始应力赋存环境,采用SHPB实验装置对侧限条件下的高压固结黏土进行应变率范围为200~800 s_^-1的冲击压缩实验,分析了黏土应力记忆效应、应变率效应和动态压缩过程。实验结果表明,黏土的应力历史影响了其动态压缩过程,试样依次经历压实段—线弹性加载段—线性卸载段,在动载下黏土压实段与线弹性加载段应力拐点的均值为3.8 MPa,与先期固结应力4.2 MPa具有相关性,并且压实段应变均值约为试样破坏应变的33%;采用200 mm和300 mm的短子弹进行冲击加载时,黏土试样未发生稳定的塑性变形,分析应力-应变率曲线发现,黏土的压实过程吸收了一部分动载能量,使其无法持续进行动态压缩行为,但进入动态压缩阶段后黏土受子弹长度影响较小;黏土试样动态加卸载段模量随应变率同步增加,但加卸载模量的比值稳定在0.45左右,表明更高的冲击速度没有造成试样进一步的损伤,这与冲击后的宏观破坏现象及塑性变形分析相互印证。实验结果也说明,针对软弱、松散颗粒体材料,高压固结方式为研究其动力学性质提供了一种思路。     

煤矿岩巷掘进爆破掏槽孔超深问题探讨

掏槽技术是影响煤矿岩巷钻爆法掘进效率的关键,为了探讨掏槽孔超深深度(掏槽孔与非掏槽孔深度之差)与炮孔利用率之间的关系,采用文献检索法和现场试验开展相关研究,以近40年岩巷爆破掘进实际案例为对象,从时间、岩性、断面大小、炮孔深度、掏槽形式等5个维度对我国煤矿岩巷掘进施工相关文献进行了统计分析研究。研究结果表明:自20世纪80年代以来,岩巷爆破设计的掏槽孔超深深度均设定约为200 mm,炮孔利用率维持在90%左右,5个维度中岩性对炮孔利用率的影响最为显著,并就掏槽孔超深深度为200、300、400和500 mm时进行了现场爆破试验,炮孔利用率较超深深度为200 mm时的89%分别提高到93%、97%和97%,最大提高了8%,试验条件下掏槽孔超深深度的最优为400 mm;掏槽孔超深深度与炮孔利用率具有较强的相关关系,适当加大掏槽孔超深深度能显著提高炮孔利用率,而不同施工条件下掏槽孔超深深度的确定有待研究。     

采动影响巷道弱胶结层状底板稳定性分析与控制对策

针对弱胶结层状底板巷道在强烈采动影响下的非对称性变形失稳问题,以梅花井矿工作面辅助运输巷为工程背景,综合采用现场调研、理论计算、数值分析和工程试验的方法,对巷道围岩变形破坏机制和控制对策展开研究。结果表明:井田内含煤岩系成岩程度低,胶结程度差,顶底板岩层层理发育,巷道围岩具有产生大变形的倾向。在采动影响下,巷道呈显著的非对称性变形破坏,实体煤侧肩角、煤柱侧底角和底板是大变形频发区域,巷道收敛以底臌为主;由于工作面位置的动态性和弱胶结软岩的蠕变性,巷道底臌具有典型的时空特性。基于弹性理论,建立采动影响下横观各向同性底板力学分析模型,推导获得层状底板任一点的真实应力状态,准确反映了层状底板非对称应力分布特征。根据摩尔-库伦准则,获得层状底板破坏判据,采用Matlab计算得到底板非对称马鞍形破坏形态。上覆岩层关键岩块回转变形所产生的偏载效应使围岩主应力方向发生偏转,主应力偏角越大,塑性区非对称性扩展越显著,围岩破坏具有显著的方向性,垂直于最大主应力方向围岩破坏程度更大。针对强采动弱胶结层状底板非对称破坏特征,提出基于破碎区修复、塑性区加固、弹性区承载的底板分区差异化支护技术。工程实践表明,支护系统很好的适应了围岩非对称应力环境,围岩变形得到有效控制。     

湖西矿井5.0m大采高工作面设备选型论证

本文是对湖西矿井5.0m大采高工作面的液压支架、采煤机、刮板输送机等主要设备进行选型论证,提出适合该矿的设备型号及其部分参数,为该矿下一步的招标工作和建设高产高效的现代化矿井,提供了重要依据.