开滦集团公司煤层间配采模型的建立

运用线性规划建立了数学模型，解决了开栾集团公司煤层间的配采问题，提高了煤炭企业的经济效益，有利于企业实现可持续发展。     

掏挖与岩石锚杆复合型基础上拔承载机理和影响因素研究

针对掏挖与岩石锚杆复合型基础上拔承载机理不明确的问题,基于现场试验工况,利用Plaxis3D有限元软件建立复合型基础抗拔承载模型,研究其上拔承载机理。在此基础上,研究了土体弹性模量、岩体弹性模量、土体黏聚力对复合型基础各部分的承载影响,分析了掏挖基础和岩石群锚基础的承载力发挥情况、上拔变形、塑性区开展,并给出了复合型基础的改进方案。结果表明:上拔变形刚度较大的岩锚基础对复合型基础的承载极限状态起控制作用;掏挖基础和岩石锚杆基础的上拔变形协调性是影响复合型基础承载力发挥的关键;适当增加掏挖基础嵌入岩石的深度可有效提高复合型基础的抗拔承载力。     

基于超声波的围岩松动圈实时监测系统设计

实时地掌握围岩松动圈的范围对矿藏的安全生产具有重要的意义。利用超声波探测的灵活性和准确性,本文提出了一种基于超声波的围岩松动圈监测系统设计方法。此方案利用超声波在岩体中的传播速度与岩体的受力状态和裂隙程度的关系来实时地监测围岩松动圈的情况,具有方便、灵活、易于操作等特点。     

地聚合物混凝土配比及力学性能研究

混凝土是巷道支护过程中的重要建筑材料,然而混凝土在巷道施工中常常出现质量问题,为了不影响正常生产,需要对其进行修补。地聚合物混凝土凝结时间快,早期强度高,界面结合能力强,耐高温性和抗冻性强,耐腐蚀性良好,具有用作修补材料的潜力。以粉煤灰和矿粉为原料,Na₂SiO₃溶液和NaOH为碱激发剂制备地聚合物胶砂,研究不同的碱激发剂模数（1.0、1.2、1.4）和掺量（10%、15%、20%）对不同龄期胶砂力学性能的影响。结果表明：当碱激发剂模数为1.2,碱掺量为15%时,胶砂强度达到最大值。设计正交试验,研究了不同水胶比（0.45、0.50、0.55）、粉煤灰掺量（30%、50%、70%）和砂率（30%、35%、40%）对不同龄期地聚合物混凝土的工作性能和力学性能的影响。结果表明：粉煤灰掺量对抗压强度影响最为显著,水胶比次之,而砂率对强度发展几乎没有影响。最优的配合比为水胶比为0.50,粉煤灰掺量为50%,砂率为35%。     

破碎覆岩回采巷道临界宽度研究

为了有效控制破碎覆岩回采巷道变形,根据其赋存特征采用工字钢架棚支护技术,分析破碎覆岩普氏拱结构的形成原理和研究回采巷道临界宽度。针对破碎覆岩回采巷道具有围岩破碎、强度低和不具有可锚性等特点,采用普氏拱理论,计算回采巷道围岩压力;当棚梁工字钢最大正应力等于工字钢屈服极限时推导出破碎覆岩条件下回采巷道临界宽度计算公式。以106煤矿为工程实例进行分析,结果表明：破碎覆岩回采巷道的合理临界宽度为4.4m;增大支护强度和减小巷道高度可有效提高破碎覆岩回采巷道临界宽度;如果需要更大的巷道宽度,可通过降低棚间距或增大型钢型号方法实现。     

基于FBG传感器网络的煤矿巷道在线监测系统设计

在掘进和采煤的过程中,巷道围岩的受力情况复杂多变,因此,巷道离层位移和围岩压力的实时监测是保证巷道正常工作的一个重要因素。设计了一种基于FBG传感器网络的煤矿巷道在线监测系统。该系统实现井下700 m数据采集,井上分析处理,可提供时序趋势变化、结构分布变化和阈值报警等功能。根据朱仙庄煤矿巷道的特点,系统安装4只FBG位移传感器、4只FBG土压力传感器和4只FBG温度传感器,对巷道掘进区域的离层位移、围岩压力和温度变化进行在线监测。监测结果表明:系统对离层位移、围岩压力和巷道温度变化反映灵敏,能够有效保证巷道掘进的正常进行,且为后续巷道施工提供数据支持和理论依据。     

地铁深基坑分区开挖监测及数值模拟

对于狭长的地铁车站深基坑,围护结构区域内岩土体在实际施工时经常采用分区的方式进行开挖。为了分析分区开挖工况下深基坑的稳定性规律,选取合肥市某地铁车站深基坑作为研究对象,运用有限差分软件对实际工程进行数值模拟。比较模型计算结果与现场实测结果,得到了基坑分区开挖过程中围护结构侧向位移、横向支撑轴力,以及地表沉降的变化规律。研究结果表明:现场实测结果与数值模拟结果较为接近且均小于规范限值,数值模型能较好地反映基坑变形特性;随着开挖的进行,围护结构变形出现明显的"鼓肚"状,最大侧向位移点向基坑中段移动;支撑轴力前期发展较快,之后趋于平稳;邻近地表沉降呈现为凹槽状,基坑开挖影响范围约在40 m内。研究结果可为其他类似工程设计或施工决策提供参考。     

水工隧洞支护特性研究

以某水工隧洞为工程背景,采用D-P屈服准则,考虑了水应力的影响范围,利用ANSYS软件进行了水工隧洞三维弹塑性有限元计算分析.分别研究了衬砌支护材料的选择对隧洞稳定性的影响、开挖过程和应力旋转对支护时机选择的影响.计算结果表明:随着衬砌支护材料弹性模量的提高,隧洞顶部和底部分别有上弹和下沉的趋势,隧洞的稳定性有所提高;隧洞的开挖步骤和应力旋转对衬砌支护施做时机的选择有重要影响.     

Deformation and failure study of surrounding rocks of dynamic pressure roadways in deep mines

In order to understand the change rules of stress-displacement in surrounding rocks of dynamic pressure roadways in deep mines and to obtain a theoretical basis for analyses of roadway stability and designs of support,we established a coupling equation of adjacent rock strength,mining stress and supporting resistance on the basis of an elastic-plastic theory of mechanics.We obtained an analytical solution for stress and displacement distribution of elastic and plastic regions in surrounding rock of dynamic pressure roadway..Based on this theory,we have analyzed the changes in stress-displacement in elastic and plastic regions of surrounding rocks of dynamic pressure roadways in the Haizi Coal Mine.The results show that:1) radial and tangential stress change violently within the first 4 m from the inner surface of a roadway after excavation;radial stress increases while tangential stress decreases within a range of about 6 m from the inner surface of the roadway as a function of q3;2) radial and tangential stress increase with an increase in the mining pressure coefficient k;the increase in the rate of tangential stress is greater than that of radial stress;3) the radial displacement of the inner surface of roadways decreases with an increase in q3,provided that k remains unchanged.     

Numerical simulation study on the influence of the ground stress field on the stability of roadways

We adopt the concept of generalized plane strain to model a roadway in a stress field.This can avoid limitations caused by simplifying the stress analysis as plane strain.FLAC3D was used to investigate the maximum tensile stress and displacement of a roadway in a known stress field for angles,α,between the roadway axial direction and the maximum principal stress of 0°,30°,45°,60° and 90°.This theory was applied to the analysis of an engineering case.The results indicate that stress and displacement of the surrounding rock increase as the angle,α,increases.This provides some significant guidance for a reasonable layout of roadways in a known stress field.