近充填体崩矿过程爆破振动控制研究

采用ANSYS/LS-DYNA分析凡口铅锌矿间柱采场近充填体炮孔的爆炸应力场, 提取充填体内一系列节点的振动速度, 加以对比分析, 以优化炮孔装药结构, 控制爆破对充填体的影响。研究结果表明: 炸药在炮孔内分布越均匀, 爆破对充填体的破坏效应越小;采用空气间隔装药时, 爆破能量分布更为均匀, 能更有效地控制爆破振动。     

高寒地区废石破碎胶结充填体强度特性试验研究与工业应用

 胶结充填技术逐渐应用于低温高寒资源开发中,同时会产生充填体强度过低、塌方、冒落等一系列难题。以某金矿寒区开采为背景,通过试验对比,综合研究养护温度、水泥掺入量及料浆浓度对充填体性能的影响。在实现自流输送前提下,确定合理的废石破碎胶结充填配合比及养护温度。结果表明：与铁矿尾砂充填相比,采用废石破碎胶结充填具有明显优势,料浆浓度可以达到75%;低温阻碍了水泥水化反应的进行,养护温度越高,单轴抗压强度越大,提高养护温度有利于充填体强度的提升;养护温度对充填体早期强度影响较大,后期相对较小。提出废石破碎胶结充填拌合水预加热方案,并进行现场工业试验,为寒区矿山废石充填提供理论基础和技术参考。     

地应力在石门揭构造软煤诱发煤与瓦斯突出中的作用

 在基于相似模拟试验思想和地质力学模型试验新思路的基础上,在实验室搭建大型石门揭煤的煤与瓦斯突出试验平台,利用该试验平台研究石门揭构造软煤过程中煤岩应力的变化规律,同时结合数值模拟分析地应力在石门揭构造软煤诱发煤与瓦斯突出中的作用。结果表明：在石门揭煤过程中巷道前方围岩存在明显的应力集中,使煤体中积聚弹性潜能,增加煤体的瓦斯压力梯度,为突出的准备和孕育提供能量基础;发现地质构造断层附近存在明显的构造应力异常区并与由后期开挖导致的应力集中相互叠加,有利于形成自构造软煤向周围煤层深部扩展的大型突出。     

复杂条件下地下开采地表移动变形的Fuzzy测度分析

根据工程实际,应用模糊数学的Fuzzy测度模型,将复杂条件下开采地表移动变形问题视为一模糊事件,对煤矿开采引起的地表移动变形问题进行了分析研究,推导了相关的地表下沉、水平变形、倾斜及曲率的理论计算公式,同时利用BP神经网络方法确定了模型的相关参数。通过工程实例应用分析表明,该方法所得的理论结果与实际情况相符合。     

不同加卸载条件下含瓦斯煤力学特性试验研究

 利用自行研制的含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流实验装置,以平煤十矿原煤样为研究对象,进行不同加卸载条件下(即增加轴压的同时卸载围压)含瓦斯煤力学特性的试验研究。研究结果表明,不同加卸载条件下含瓦斯煤的力学特性表现各异,主要表现为：加卸载煤样的承载强度比常规加载煤样的峰值强度低;加卸载煤样的承载强度随初始轴力的升高呈指数关系降低、随轴力加载速度的增加呈幂函数关系降低、随初始围压的升高呈指数关系降低、随瓦斯压力的升高呈线性关系降低;随着轴向应变的增加,各条件下变形模量呈现先迅速减小然后缓慢减小直至破坏后保持基本稳定的趋势,泊松比表现出先逐渐减小后增加最后基本保持稳定的趋势。该研究对巷道支护和瓦斯抽采具有重要的指导意义。     

初次来压前受超前增压荷载作用的坚硬顶板弯矩、挠度和剪力的解析解

 坚硬顶板弯矩、挠度的理论解是矿山岩体力学中未曾获得较好解决的课题。初次来压坚硬顶板问题的超静定次数,比周期来压坚硬顶板问题的超静定次数要高1次。将煤层、直接顶按弹性地基处理,对初次来压前受均布荷载、荷载峰超前的增压荷载和支护阻力共同作用的,工作面中部煤壁前方和采空区单位宽坚硬顶板的挠度进行求解,采用潘 岳等求解周期来压前坚硬顶板弯矩、挠度解中的部分结果,求得满足全部连续条件和自然边界条件的坚硬顶板的4段式挠度表达式中的所有系数。据所得表达式,采用Matlab软件计算和绘图得到的初次来压前坚硬顶板挠度、弯矩曲线在考察区间光滑连接,剪力曲线连续。对曲线进行分析可知：(1) 荷载增减对顶板弯矩、挠度作用明显;(2) 支护阻力可有效减小煤壁前方顶板和悬空顶板的弯矩、挠度及采空区顶板的剪力值;(3) 单位宽顶板的特征长度由弹性地基系数、顶板抗弯刚度组成。在相同荷载下,只要特征长度相同,顶板弯矩分布完全相同,特征长度大者顶板弯矩大;(4) 弹性地基系数小者,煤壁前方顶板挠度(下沉量)大。抗弯刚度小者,采空区顶板挠度(下沉量)大;(5) 顶板弯矩峰位置在煤壁前方。顶板荷载大,支护阻力小,弹性地基系数大者,其弯矩峰与煤壁的距离近。在控顶区两端顶板剪力取最大值。所得硬顶板的关系式为理想坚硬顶板模型的解析解,其应用是从解析解算例中受到启发,获得参数变动时坚硬顶板弯矩、挠度和剪力变化的规律性认识,对采场顶板状况变化作出合理的定性判断,亦可为坚硬顶板断裂过程和断裂引发顶板应变能释放、冲击矿压能量来源及初次来压步距的量化分析提供基础。     

三山岛金矿新立矿区微震系统设计及应用

根据三山岛金矿新立矿区实际生产作业情况,布置了高灵敏度拾震传感器,搭建了微震监测系统平台,采用微震监测技术进行深部矿床地压监测;分析了拾取到时波形,在上位机进行了定位计算。系统建成以来,运行良好,提高了井下生产作业的安全性,有效地预防了井下岩爆突水事故的发生,取得了良好的经济效益和社会效益。     

刚–柔–刚支护防治冲击地压理论解析及实验研究

 冲击波在巷道围岩–多孔金属材料–钢支护构成的刚–柔–刚(R-F-R)支护结构的传递过程可简化为一维应力波在结构中传播问题,通过对R-F-R支护结构防治冲击地压理论分析,得到岩块冲击多孔金属材料–钢支护结构时多孔金属材料对冲击波压力的衰减情况以及多孔金属材料厚度、密度对冲击波压力衰减的影响。采用落锤冲击实验方法,对3种类型支护结构进行冲击实验研究,分析冲击波在R-F-R支护结构中的传播和衰减规律,实验结果表明,R-F-R支护结构具有良好的缓冲和吸能作用。理论计算与冲击实验结果对比可知,计算结果表明钢板冲击R-F-R支护结构时作用在钢支架表面的冲击波压力为钢板直接冲击钢支架时的30.7%,钢板冲击R-F-R支护结构时可吸收能量值约为总能量的94.8%;冲击实验结果表明,作用在R-F-R结构钢支架表面的冲击波压力为钢板直接冲击钢支架时的50%左右,钢板冲击R-F-R支护结构时吸收能量值约为总能量的70%以上。     

回采工作面多巷布置留巷围岩变形特征与支护技术

 以晋城矿区回采工作面多巷布置留巷为工程背景,基于大量实测数据,分析留巷围岩变形与破坏的特征及机制。采用数值模拟软件FLAC3D研究巷道布置方式、煤柱尺寸、回采工作面宽度等参数对留巷围岩变形与破坏的影响,分析留巷及采煤工作面周围的应力分布。在此基础上,提出适合留巷特点的巷道支护形式与参数。在井下进行支护试验,监测留巷从掘进到报废全过程的围岩位移与支护体受力,评价支护效果。研究结果表明：留巷在受到本工作面超前支承压力作用后,围岩位移虽有增加,但变化不大;在本工作面后方一定距离围岩位移急剧增加,并在50～200 m范围内位移速度达到最大值,之后逐步趋于稳定;当留巷受到下一个工作面超前支承压力作用后,围岩位移再次显著增加。留巷围岩变形与巷道布置方式、煤柱尺寸及回采工作面参数密切相关。高预应力强力锚杆与锚索支护、全锚索支护是比较适合留巷的支护方式,能够大幅度减少围岩位移,保持巷道长期稳定。最后分析存在的问题,并提出改进意见。     

回采巷道围岩分类治理模式及关键技术研究

 以淮北矿区某矿回采巷道围岩治理中存在的问题为出发点,在摸清其围岩赋存特征、掌握支护失效原因的前提下,基于各主采煤层回采巷道围岩赋存差异等特征提出回采巷道围岩按煤层类别、沿空与否的分类治理模式,并进一步分析治理关键技术;通过数值模拟计算,对比分析两类回采巷道围岩分类治理前后巷道变形、应力变化情况,得到分类治理后巷道围岩变形大大减小,围岩应力亦明显改善;最后,将围岩分类治理的关键技术应用到工程实践。实践结果表明：回采巷道围岩分类治理后较分类治理前,围岩变形得到有效控制。研究成果能为类似条件下回采巷道围岩治理提供很好的借鉴和参考依据。