富水冲击地压煤层区段煤柱等效宽度研究北大核心

受采空区积水浸泡影响,工作面区段煤柱承载能力降低,不利于灾害防治。为研究富水煤层区段煤柱的等效宽度,以某矿4^(-2)302工作面为例,采用理论计算、数值模拟及工程实践等方法,分析了浸水与自然含水条件下区段煤柱的应力分布特征及其演化规律。理论计算结果表明:相较于浸水条件,自然含水煤柱宽度减少了5.66 m,塑性区宽度减少了2.69 m,弹性核区宽度减少了3.53 m。通过数值模拟对比分析36 m浸水和26、28、30、32 m未浸水煤柱应力峰值和范围,发现30 m未浸水煤柱和36 m浸水煤柱应力分布曲线类似。     

密集抽采钻孔及浸水蠕变作用下底抽巷围岩控制技术研究

针对长平矿底抽巷变形大、服役期短和存在潜在冒顶风险等问题，提出了“型钢预应力注浆锚索网喷”综合控制技术。采用现场测试、室内实验方法，明确了底抽巷泥岩的结构特性和强度特性，揭示了裂隙化泥岩底抽巷的失稳机制，基于数值模拟和现场试验结果验证了所提围岩综合控制技术的有效性。结果表明：长平矿3号煤底抽巷泥岩具有结构裂隙化、强度低、易风化、浸水软化、蠕变特性显著的特征|以预应力注浆锚索为核心的“型钢预应力注浆锚索网喷”综合控制技术可较好地控制密集抽采钻孔和浸水软化蠕变耦合扰动下裂隙化泥岩底抽巷的围岩变形，使得底抽巷长期安全服役，有效解决了长平煤矿穿层瓦斯治理和采掘接续紧张问题，保障了工作面的安全高效回采。     

原状泥岩中模拟动力打桩与浸水静载试验研究

为深入研究泥岩地基动力打入桩的承载性能，考虑打桩过程和水对桩周泥岩力学性质的影响，开展室内模拟打桩与浸水静载模型试验、针贯入仪试验及电子放大镜试验，结合现场试验数据分析泥岩地基打入桩的沉贯特性与承载性能，明确桩周泥岩强度损伤特性。研究表明：(1)泥岩不均匀性强，软硬互层现象显著，强度最大值与最小值相差约13.5倍，泥岩强度与打桩锤击数变化趋势具有同步性。(2)软夹层处泥岩浸水后强度平均降低64.2%，静载试验沉降量大且破坏现象发生在泥岩软夹层处，陡降特征与现场试验结果一致。(3)打桩损伤范围为2d(d为桩径)，桩周0～0.5d,0.5d～1.0d,1.0d～1.5d,1.5d～2.0d内泥岩强度平均值分别降低66%,40.5%,17%,7%。(4)桩端泥岩存在挤密松弛现象，桩端处泥岩强度较桩周2d处增加11.1%，较桩身相同位置处平均增加194.5%。(5)泥岩软硬互层的不均匀性是造成泥岩地基打入桩承载力问题的重要原因，岩土工程勘察容易忽略泥岩的互层性，认为泥岩总是比较均匀、稳定、强度随深度增加而增加，对这种现象应提高认识，予以重视。