高应力综采工作面快速过底板空巷技术研究

以某煤矿2-109A综采工作面通过遗留空巷为研究对象,研究综采工作面通过遗留老旧空巷期间,空巷长期密闭及采动影响造成空巷矿压显现明显、顶板失稳及空巷底板标高低于煤层底板标高条件下如何实现工作面顺利过渡等技术难题。利用数值模拟分析了工作面推进过程中对空巷围岩的影响规律,探讨了强化空巷支护强度,缓和顶板变化,减小空巷揭露面积等综合技术在过老旧空巷过程中的应用效果,并首次通过破底留顶煤方法在空巷底板标高与煤层底板标高落差达到3 m的情况下实现综采工作面顺利平稳通过。     

裂纹非一致起裂对动态断裂韧度确定的影响

为了考察中心圆孔裂缝平台巴西圆盘试件直裂缝非一致性起裂对测试岩石动态断裂韧度带来的影响,在霍普金森压杆冲击系统上对圆盘试件进行冲击试验,获得了端部加载载荷和裂纹前缘不同点的起裂时刻,并借助ANSYS动态有限元分析得到了圆盘试件三维裂纹前缘不同点的动态应力强度因子时间历程曲线,采用实验—数值方法计算得到相应的动态断裂韧度值。结果表明:裂纹前缘点对应动态应力强度因子值沿厚度方向逐渐递增;二维分析方法得到的动态应力强度因子与三维分析方法裂纹前缘中心处的值最为接近,两者的相对误差小于5%,对应确定的动态断裂韧度值相对误差小于1.2%。如果不考虑圆盘厚度影响,假设试件在圆盘表面起裂,由裂纹前缘其它点所求得的动态断裂韧度值与二维方法得到的值相对误差最大可以达到23%,采用二维简化方法存在较大的误差。     

线性增加冲击荷载作用下圆盘试样的动态应力平衡

为了考察含有预制裂缝的圆盘试样在SHPB系统上受线性增加冲击荷载作用过程中的应力平衡性,采用ANASYS有限元软件对圆盘试样的动态冲击进行数值模拟,获得圆盘的动态应力时间历程,对圆盘试样两个加载平台及加载直径韧带上节点的应力进行定量对比分析,提出确定动态应力平衡性判定的方法。结果表明:圆盘靠近入射端接触平台面上点的应力一致,而靠近透射端接触平台不同点的应力差异却非常大,尽管裂纹尖端附近节点的拉应力值较为接近,但在冲击载荷作用过程中,圆盘加载直径韧带上对称部分的节点动态应力始终无法达到平衡,较小的应力差异就能引起应力平衡度量值较为严重的振荡。这有助于正确认识岩石动态冲击破坏过程和提出准确测试岩石动态断裂韧度的方法。