煤体高压空气爆破模拟试验研究

高压空气爆破(high-pressure air blasting, HPAB)是通过瞬间释放高压气体冲击煤体达到增加煤体渗透性的一种物理爆破技术,该研究通过自主研发的高压空气爆破试验系统开展模拟煤体高压空气爆破试验,试验过程中对试块的超声波波速、应变和裂纹扩展速度进行测试,基于试验结果和损伤断裂力学理论揭示了煤体高压空气爆破应力波传播与衰减规律和损伤断裂过程与机理。煤体中高压空气爆破应力波和炸药爆炸应力波的波形特征相同,但高压空气爆破应力波峰值小、作用时间长、脉宽长、衰减慢(α=2-μ/(1-μ))。煤体首先在高压空气爆破应力波作用下产生初始径向裂纹,初始径向裂纹以0.15～0.40倍应力波波速扩展。随后,高压气体、瓦斯气体和远场应力共同作用驱动初始裂纹以0.12～0.14倍应力波波速度稳态扩展,最后远区煤体内部的一系列周期性原生裂纹在弹性应力波、原岩应力和瓦斯气体的共同作用下在小范围内缓慢扩展。     

多次爆破对大跨度硐室围岩的损伤累积及松动圈范围研究

为探究多次爆破作用下,损伤累积效应对大跨度硐室围岩松动圈的影响规律,结合某大跨度硐室爆破工程,采用声波法和钻孔窥视法对其爆破开挖过程中硐室围岩松动圈进行监测,利用现场试验结果分析大跨度硐室围岩损伤累积及松动圈变化规律。结果表明：随着爆破次数的增加,超声波波速不断减小;围岩损伤值增大,但增长速率不断降低,最后逐渐趋于稳定。多次爆破作用后,硐室围岩松动圈半径由原来的2.8 m逐步扩大为3.2 m,且硐室顶部的松动圈对比边墙处较大。因此,在大跨度硐室施工中应重点考虑硐室顶部的围岩稳定性,且在围岩支护和安全防护时应充分考虑多次爆破造成的围岩损伤累积效应对围岩松动圈半径变化的影响。     

煤储层等效有效应力系数变化规律实验研究

煤储层进入饱和气体单相流后,储层有效应力系数的变化规律是正确评估储层渗透性的关键。本文采集不同变质程度的煤岩样品,对不同外界荷载和孔隙压力条件下煤储层的等效有效应力系数进行了研究,结果表明：在孔隙压力一定的条件下,外界荷载对煤储层等效有效应力系数具有负效应,随外界荷载加载,煤储层等效有效应力系数减小,且外界荷载越大负作用越强;在外界荷载一定条件下,随孔隙压力增加,煤储层等效有效应力系数增大,孔隙压力对煤储层等效有效应力系数具有正效应;相对于中阶煤和高阶煤储层,低阶煤储层由于孔隙类型多样,孔隙尺度大,储层的等效有效应力系数在外界荷载和孔隙压力耦合作用下影响程度相对较小。由于煤储层等效有效应力系数在不同外界荷载和孔隙压力下差异较大,煤储层进入饱和气体单相流后,在不考虑解吸收缩效应条件下,煤储层的有效应力变化并非等同于储层孔隙压力的变化,而与煤阶类型、地应力高低和孔隙压力大小密切相关,原位高地应力条件下,由于煤储层的等效有效应力系数较小,随孔隙压力降低,煤储层有效应力变化相对微弱。     

常见炉渣水泥复合胶凝材料性能研究综述

矿渣、钢渣是常见炉渣,炉渣作为工业冶炼后的残余产物占据着大量优质的土地资源,严重污染着周边环境.为了解决炉渣的使用问题,一种方法是将经过处理的炉渣掺入到水泥的生产中,代替部分水泥,制成炉渣水泥复合胶凝材料;另一种方法是将炉渣作为碎石掺入到混凝土的制作过程中,但这种效果并不理想.研究表明,炉渣水泥复合胶凝材料几乎与水泥性能相当,展现出了许多优异的性能.这种方法不仅解决了炉渣使用的问题,还减少了因为炉渣堆积和水泥生产带来的环境污染,因此炉渣水泥复合胶凝材料的研究成为了国内外关于水泥研究的热点之一.将从多方面介绍炉渣水泥复合胶凝材料在国内外研究的现状以及未来的发展展望.     

水压爆破施工工艺在隧道中的实际应用

水压爆破是一种新型的节能环保爆破技术,在提高施工效率、缓解工期压力、节省成本和保护环境等方面有比较显著的效果。介绍了水压爆破的基本原理和施工工艺,结合在某隧道掘进施工中的实际应用和参数,将水压爆破的技术优越性、应用的施工效果和产生的效益进行了分析,旨在推广水压爆破技术的应用,并期望为类似工程提供借鉴与参考。     

高应力节理化煤体高压注水防片帮技术研究

煤性脆、裂隙发育的煤层在高地应力下极易产生煤壁片帮,运用FLAC~(3D)数值模拟软件研究此类煤层在不同注水压力下煤层长孔注水湿润范围、湿润形态及塑性区范围,采用超长钻孔高压注水技术破碎煤层提高煤层塑性区范围及增强煤层的内聚力。在现场应用中,超长钻孔高压注水防片帮技术减缓了煤壁片帮,提高了采煤机开机率,平均日产量增加3400 t,技术经济效益显著。     

湿喷混凝土配合比优化的研究及应用

针对某金矿破碎、易风化的围岩支护难度大等特点,采用湿喷混凝土技术实施机械化施工。研究了水泥掺量、纤维掺量、水灰比及砂率对湿喷混凝土可泵性及强度的影响。并通过正交试验方法,讨论了掺合料对湿喷混凝土坍落度、扩展度、抗压与抗折强度的影响规律。结果表明:增加水灰比能显著提高湿喷混凝土的坍落度,纤维用量增大对强度变化不明显但其对扩展度影响较大;砂率增大虽然能够增大混凝土的流动性但是强度呈下降趋势;通过极差分析结果得出了影响混凝土强度的显著因素及最优配合比,该配合比成功应用于实际工程。     

新型高效增强剂对喷射混凝土性能研究

针对普通喷射混凝土泵送条件差、强度低及耐久性差等问题,采用新型高效增强剂对其进行改性.研究了新型高效增强剂对坍落度、力学性能及碳化性、渗透性的影响,利用扫描电子显微镜(SEM)对其作用机理进行分析.结果表明:当高效增强剂掺量为15％时,28 d龄期混凝土强度为52 MPa较基样提高47.7％,碳化深度比基样平均降低11％,渗水深度降低9.30 mm.新型高效增强剂对喷射混凝土孔隙进行充填使得其内部更加密实,且消耗氢氧化钙生成水化产物增强喷射混凝土的粘结性,从而提高了喷射混凝土强度、抗碳化性及抗渗透性.     

易风化破碎岩体露天高精度逐孔爆破技术研究

结合某金矿矿岩破碎易风化和遇水崩解的特点,为了更好的控制易风化破碎岩体露天采场矿体位移和降低爆破振动对边坡的影响。利用矿业软件Surpac布置矿区爆破孔、爆破软件ShotPlus进行爆破网络设计,对岩移方向、单孔起爆时间、起爆过程进行了模拟。通过ShotPlus模拟实现高精度爆破,确保爆破顺序及岩体移动方向按照预期进行,矿区现场试验结果表明,采用高精度导爆管起爆,使起爆间隔时间小于8ms的炮孔降到最少,有效降低了爆破对边坡岩体的振动破坏,取得了良好的工程效果。