岩石强度极限邻域内流变扰动损伤规律研究

为了研究岩石强度极限邻域内的损伤演化规律,以红砂岩为研究对象,运用核磁共振试验设备和自主研发的RRTS-Ⅳ型岩石流变扰动效应试验系统,开展岩石强度极限邻域内流变扰动效应损伤试验。结果表明：随着扰动次数增加,处于强度极限邻域内的岩石对扰动响应敏感,且扰动次数越多,岩石应变越大,瞬时弹性模量越小,破坏速度越快;通过识别不同扰动次数作用下岩石流变数据参数,得出岩石流变扰动效应损伤本构模型,该模型试验结果与拟合曲线吻合度较高,说明此模型是合理的;运用核磁共振试验设备对强度极限邻域内的岩石进行损伤探测,通过分析岩石T₂谱曲线与峰谱曲线面积可知,T₂谱曲线出现偏移,出现第三峰值且峰谱总面积增大。研究结果丰富了岩石流变扰动效应理论体系。     

基于胀锁式对穿锚索的沿空掘巷窄煤柱双向加固机理研究

基于胀锁式对穿锚索的沿空掘巷窄煤柱双向加固技术是一种针对沿空掘巷留设煤柱支护的新型技术,为进一步研究胀锁式对穿锚索加固机理及优化支护方案,以济宁三号煤矿123_下04工作面沿空掘巷留设煤柱为工程背景,结合室内试验和现场工业试验的相关结论,采用FLAC^3D数值计算软件,分析了对锚固单元中煤体内部破裂特征及其演化过程和胀锁式对穿锚索荷载特征、不同加固方式下窄煤柱变形量变化规律及应力分布变化规律和胀锁式对穿锚索受力变化规律。结果表明：胀锁式对穿锚索可以有效控制窄煤柱变形;由锚索预应力产生的压应力区呈对称分布;锚固体内部产生了共轭剪切破坏带,且共轭剪切带与水平面夹角约为45°;锚索轴向荷载具有显著阶段特征;峰前阶段,锚索轴力基本稳定;峰后阶段,锚索轴力显著增大,且杆体中部载荷大于两端;锚索采用间排距在0.8 m×1.0 m～1.5 m×1.0 m的双排布置方式较为合理。研究成果可为完善胀锁式对穿锚索沿空掘巷窄煤柱双向加固理论和进一步推广该技术提供有力支撑。     

急倾斜深埋巨厚煤层掘巷冲击地压前兆特征及其灾害防治

随着冲击地压矿井逐渐向深开采,其巷道掘进伴随的冲击显现愈发强烈。针对巷道掘进过程中的冲击地压有效防治问题,以新疆乌东煤矿急倾斜煤层矿井为例,运用微震监测对巷道掘进的冲击地压时空前兆特征加以分析。结合巷道掘进的应力与能量变化数值模拟分析,揭示巷道掘进的冲击地压发生机理,提出急倾斜巨厚煤层巷道冲击地压防治策略,并完成现场工程实践验证。研究结果表明：急倾斜巨厚煤层巷道掘进的冲击地压发生前第2～5天出现微震总能量极低值,或存在至少4 d的能量潜伏期;冲击地压发生前5 d普遍存在3 d以上的最大能量占比高频波动期。冲击地压发生前存在明显缺震现象,发生位置集中分布在距离掘进工作面较近的微震能量极小值区间范围内,或位于微震能量极值区间附近的微震频次极小值区间范围内,且冲击地压事件位于冲击变形能指数较高区域。急倾斜巨厚煤层水平分段综放开采的坚硬覆岩结构不易破断,使得巷道掘进存在上水平采空区两侧“双翼型”应力集中,掘进工作面前方与巷道底部受顶底板岩层相互挤压的应力集中分布且能量积聚显著,随着巷道掘进深度增加其应力集中与能量积聚进一步增强,容易诱发冲击地压等动力灾害。综合分析形成急倾斜巨厚煤层巷道掘进的工...     

抽水蓄能电站地下厂房自振频率特性研究

以丰宁抽水蓄能电站地下厂房为原型,采用三维有限元软件ＡＮＹＳＹＳ对１＃机组段地下厂房进 行了结构动力计算,分析了厂房可能出现的振源,并对其进行相应复核,运用谐响应分析法对不同扰动 幅值及动荷载频率下厂房整体结构的动力响应,通过厂房自身的振动特性,对厂房整体结构进行了共振 复核,结果表明:当厂房处于较低频率时,其机械的转速、叶片数等基本不会出现共振的危险,整体结构 稳定;厂房整体共振频率可能性小,整体受动力影响较小,振动来源及所振动的速度和加速度都是在承 受范围内,结构设计规范,设计合理。     

岩石三轴流变扰动效应损伤演化特征试验研究

为了从微观损伤角度建立不同围压下岩石是否进入"强度极限邻域"的判别标准,对红砂岩进行常规三轴流变扰动逐级加载试验,通过核磁共振手段对流变扰动前后岩石进行分析对比,得到不同围压下T2谱曲线、孔隙率、孔径分布.试验结果表明:① 不同围压下的岩石存在一个流变应力阈值,当岩石应力状态小于该阈值时,施加扰动载荷T2谱曲线第1,2谱峰高度均无明显的变化;当岩石应力状态大于该阈值时,T2谱曲线第1,2谱峰出现突增现象,且产生新的谱峰曲线,同时T2谱曲线发生向右偏移现象,说明该应力阈值是判别岩石是否进入"强度极限邻域"内、外的界限;② 不同围压下岩石存在一个"强度极限邻域"界限范围,当纵向应力小于该应力时,T2谱曲线谱峰总面积在扰动前后变化不明显,当纵向应力大于该应力时,T2谱曲线谱峰总面积明显增大,且出现第3个T2谱曲线谱峰面积,说明处于"强度极限邻域"外的岩石损伤较小,不易产生流变扰动破坏,反之会加大岩石内部损伤,最终致使岩石发生扰动失稳破坏;③ 岩石在围压0.5 MPa时比围压1.5,3.0 MPa下先进入"强度极限邻域"范围,围压的存在提高了岩石长期强度,随着围压的增大损伤逐渐减小;④ 核磁共振成像图谱清楚地反映出"强度极限邻域"内、外岩石孔隙结构变化特征.