白皎煤矿玄武岩岩爆破坏微观裂纹特征分析

为研究煤矿中发生岩爆灾害机理和破坏特征,从岩爆破坏产生的岩石碎屑中微观裂纹结构特征入手,分析在岩爆实验过程中岩石样品的极限应力状态与所产生的裂纹分形维数之间的关系。选取四川白皎煤矿岩爆高发区4个地点的8件玄武岩样品,进行两种加卸载方式的岩爆实验,得到不同加卸载条件下产生的玄武岩岩爆碎屑,利用电子扫描显微镜观察岩爆碎屑表面裂纹微观结构特征,拍摄适当比例的岩爆裂纹电镜扫描(SEM)图片。通过图片处理,提取岩爆碎屑SEM图片微观裂纹信息,计算岩爆微观裂纹分形维数,结果表明两种加卸载方式产生的岩爆碎屑微观裂纹分形维数值明显不同。分析岩爆破坏极限状态下最大主应力和第2主应力比值与岩爆裂纹分形维数之间的关系,得出相应的线性表达式,表明岩爆裂纹的分形维数与岩爆发生过程的应力转化过程关系密切。     

基于非接触监测深埋软弱破碎围岩隧洞破坏试验研究

本文以软弱破碎围岩隧洞开展物理模型试验,应用红外成像仪器及高精度位移监测系统两种非接触监测方法,观察分析试验过程中温度场及位移场演化规律及模型破坏机理.通过红外热成像,开挖损伤区伴随全断面开挖的贯通以低温异常区显现.观察损伤区内外测点温度曲线,不同位置随破坏过程的温度变化规律得以显现.通过非接触位移监测提供的位移云图及位移矢量图确定了顶板垮落裂隙的产生机理.裂隙形成并发展至开挖损伤区形成贯通,造成顶板垮落.两种监测手段的结合,合理地分析了模型的破坏机理.     

基于核磁共振监测的砂岩强度软化实验及微观机制研究

随着煤炭开采向深部不断发展,岩石所处地质条件愈发复杂,地下水作用使得围岩强度明显降低,严重影响现场人员及生产安全.为研究巷道开挖后水岩相互作用对围岩性质的影响,以万福煤矿深部巷道砂岩为研究对象,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、压汞(MIP)及核磁共振实验(NMR),对砂岩样品矿物成分、孔隙尺寸及微观结构进...     

南屯煤矿深部泵房硐室群动压失稳机理及控制对策

采用工程地质调查、理论分析、数值模拟相结合的手段,针对南屯煤矿-670泵房硐室群在二次回采初期出现的失稳破坏现象,对其采动影响下的失稳过程进行了分析,并提出了相应的稳定性控制对策。认为-670泵房硐室群在相邻工作面相继回采过程中,已采工作面93上10对其影响较小,原支护能够保证泵房硐室群的稳定,数值模拟结果与现场观测值接近,两者吻合较好,而备采工作面93上08对其影响较大,二次回采扰动将使泵房发生极大的顶沉及帮缩现象,围岩稳定性急剧下降,围岩远部应力集中加剧,对围岩影响范围增大。据此提出了锚杆(索)与注浆相结合的耦合支护对策,充分利用二者优点,以注浆恢复岩体强度,关键部位锚索加强支护。数值模拟与现场应用结果表明,该支护方案能够满足泵房承受二次回采动压影响的稳定性控制要求。     

基于改进西原模型的不同含水率砂岩蠕变实验及理论研究

为研究深部巷道围岩在地下水作用下的长时强度变化对围岩稳定性的影响,以万福煤矿深部巷道围岩为主要研究对象,对不同含水率状态下的砂岩样品进行单轴压缩实验及单轴蠕变实验.发现含水率对岩石强度及蠕变长时强度存在明显的软化效应;根据等时蠕变曲线黏弹性应变规律,提出黏性模量(E)v,获得其与弹性模量均随含水率的增加呈非线性软化的规...     

深部岩体力学与开采理论研究进展

为解决深部泵房硐室群失稳现象突出的问题,以大强煤矿−890水平泵房吸水井硐室群为工程背景,通过理论分析和数值模拟,分析硐室群的破坏原因,对比集约化设计和传统设计对围岩稳定性控制的效果. 基于恒阻大变形(NPR)锚索高恒阻、高延伸率和吸能的特性,建立NPR锚索支护下硐室交岔口围岩能量失稳判据,提出以高预应力NPR锚索+立体桁架为核心的泵房吸水井集约化控制对策,并进行现场应用. 结果表明：相比传统设计,集约化设计简化了硐室布局和施工程序,同时能够减小巷道位移、应力,使塑性区范围减小并趋于均匀化,消除了空间效应;通过NPR锚索的高恒阻大变形和在桁架与围岩间预留的间隙释放围岩变形能,通过NPR锚索的高预应力和立体桁架的强度限制围岩变形,能有效保证巷道稳定;现场应用表明,该对策将围岩变形控制在70 mm以内,应用效果良好,可为类似工程提供参考.