煤矿断层错动型冲击地压研究现状与发展趋势

为深入认识断层错动型冲击地压复杂的致灾机制、降低采矿过程中冲击事故的发生率,通过梳理国内外文献,系统总结和分析了国内外在断层错动型冲击地压方面的研究进展及成果.介绍了国内外一些矿山发生断层错动型冲击地压的严峻形势,并汇总了国内部分煤矿该类型冲击地压实例;从断层活化机制及其判别准则、断层错动型冲击地压理论、发生条件及其孕育过程等4个方面着重分析了断层错动型冲击地压的致灾机制;总结了断层错动型冲击地压的监测预警方法,并介绍了一些具有代表性的可用于断层错动型冲击地压预测预报的监测预警技术及其工程应用情况,包括断层错动型冲击地压监测预警与防治体系、BMS-II型微地震监测系统、多参量实时联合监测预警系统和深部钻孔应变观测技术;论述了断层错动型冲击地压防控技术,包括区域性防御措施和局部解危措施等;在分析以上问题的同时,又提出了一些新的理论观点、见解和建议.最后,指出了当前断层错动型冲击地压研究存在的一些不足,并对该类型冲击地压未来研究的发展趋势进行了多方面展望.     

水下开采矿山突水渗透系数与改进伯格斯模型

突水是矿山深部开采面临的主要挑战之一,对于水下开采矿山,分析研究影响矿山突水的关键因素是防治突水事故发生的重要环节。在分析矿山工程地质条件对矿山突水的影响的基础上,进一步分析上覆岩层的渗透性能及断层破碎带对渗透性能的影响,通过构建改进伯格斯本构模型,分析研究岩石的蠕变断裂特点,为采取相关措施避免矿山突水事故发生提供理论支撑。在对含有断层和裂隙的围岩的力学性能和破坏过程的分析中,得到矿山突水事故发生评价的重要影响参数,为下一步矿山突水事故的预防和相关措施的实施提供了理论参考和工作指导。     

海水条件下矿山充填应用粉煤灰的可行性研究

三山岛金矿充填用水中Cl-、SO2-4和Mg2+等离子浓度较高,影响充填体的强度。根据海水和粉煤灰的化学成分检测结果,分析研究海水中氯盐、硫酸盐、镁盐对充填体的破坏机理以及在尾砂胶结充填中粉煤灰在活性效应、粉末效应和形态效应3个方面的作用机理。分析认为,海水成分中的硫酸盐、氯盐和海水的弱碱性成分对化学激发粉煤灰活性发挥重要作用。因此,为了提高海水条件下充填体的强度,添加粉煤灰不仅可以减少海水中相关离子对充填体强度的影响,而且海水中的部分化学成分对粉煤灰活性的激发作用可以进一步提高粉煤灰的胶凝作用。     

THMC多场耦合作用下岩石物理力学性能与本构模型研究综述

岩石多场耦合作用的研究已经开展了数十年,包括岩石在单一物理场、两场耦合或三场耦合作用效应的研究。然而深部矿产资源开采和地下空间开发中岩体的赋存环境非常复杂,岩体在高温、高渗透压、高应力及复杂水化学环境中将发生温度–水流–应力–化学（THMC）多场耦合作用。综合分析岩石多场耦合作用下的裂隙演化、变形力学机制、力学本构和耦合模型构建等方面的研究,在分析岩石强度理论的基础上得出岩石多场耦合本构模型以及岩石蠕变本构模型。不同行业对岩石多场耦合作用的研究重点存在一定的差异,岩石多场耦合作用不仅涉及到矿产资源开发、油气田开采、地热资源开发等资源能源领域,其在水利水电工程、高寒工程、地下工程、地下核废料处置及深埋能源储库等领域也是研究的重点。岩石在高应力、水流、高温和化学作用下,不仅会发生耦合作用,而且会对岩石本身的物理力学性能产生影响。分析研究多场耦合作用下岩石的力学性能对于预防事故发生和保障工程安全开展具有重要的现实意义。最后探讨分析了岩石多场耦合研究的重点、难点和今后研究的方向,为工程实践和相关问题的解决提供参考。      

预制交叉裂隙花岗岩强度特征试验

为探究交叉裂隙对岩石强度的影响,通过制备含不同角度主次交叉裂隙的花岗岩试件,对其进行单 轴压缩试验。结果表明：主裂隙平行于加载方向时,试件的峰值强度与起裂强度普遍较大且均随裂隙角度增加而 呈降低趋势,主裂隙对试件强度的影响非常小,试件的破坏主要受次裂隙控制;主裂隙不平行于加载方向时,试件 的峰值强度与起裂强度相对较低,次裂隙的角度变化一定程度上会使岩石试件的强度产生波动,但从主裂隙相同 组试件的平均强度上看,其引起的变化很小;主裂隙相同时,随次裂隙角度的变化,峰值强度与起裂强度的变化波 动规律大致相同,成正相关关系;主裂隙相同组试件平均的峰值强度与起裂强度均随裂隙角度增加呈降低趋势,同 单裂隙试件相对应的峰值强度与起裂强度相接近。     

基于PCA和MCMC的贝叶斯方法的海下矿山水害源识别分析

海底金矿矿山水害对矿山生产、人员施工及矿山设备等产生较大威胁，是矿山开采中的自然灾害之一，快速有效的判别出矿山水害水源对于事故的防治有重要意义。三山岛金矿的巷道围岩裂隙普遍并长期存在涌水现象，矿区开采中矿井水害的水源主要有海水、第四系水、基岩裂隙水、地下水等，为了准确快速的判别矿井水水源，有效预防矿井水突水及水害威胁，本研究结合监测点水样的水文地质条件与不同监测点水样的水化学成分分析，选取Mg2+、Na++K+、Ca2+、SO₄2?、Cl?和HCO₃ ?共6项指标作为判别因子，通过主成分分析得出不同水样的矿化程度。在贝叶斯算法分析原理的基础上，将马尔可夫链蒙特卡洛(Markov Chain Monte Carlo, MCMC)引入到贝叶斯方法中，运用统计软件SPSS统计，构建贝叶斯判别分析模型，得出基于水样样本信息的算法估计的后验分布，得出矿山水害水源的分析方法。运用三山岛金矿水害取水点的水样分析数据进行详细的分析验证，建立矿井突水水源模型，进行不同水样的信息分析，得出贝叶斯统计函数并进行水源判别结果分析，验证了贝叶斯矿山水害水源判别模型的准确性和实用性，对现场工作的开展和水害防治有一定的指导意义。      

THMC多场耦合作用下岩石力学实验与数值模拟研究进展

岩石多场耦合作用的研究是当前研究的热点难点问题,为了更好的分析岩石在多场耦合作用条件下的作用机理,主要通过实验和数值模拟两方面进行研究。在总结国内外多场耦合微观–细观–宏观多尺度力学试验设备的改进和研发、数值模拟软件及耦合计算程序的开发等方面的研究现状的基础上,展望多场多相耦合作用下岩石力学实验设备和数值分析的研究方向。为了研究岩石多场耦合作用下的力学性能,通过改进和研发设计了不同物理场多场耦合试验系统,在开发试验设备的基础上引起和发展现代无损探测手段,比如实时CT（Computed tomography）扫描技术,电镜扫描技术（SEM）、核磁共振技术（NMRI）、X射线立体成像法、超声波技术等,既能无损检测到岩石的内部孔隙微细观结构及演化过程,也能得出岩石在温度?水流?应力?化学（THMC）多场耦合作用中各物理场的宏观关系,进一步从微细观和宏观相结合的角度得出岩石在多场耦合作用下的性能。随着计算机技术的进步,岩石多场耦合作用下的数值模拟软件及耦合计算程序的开发有了一定的发展,特别是TOUGHREACT与FLAC3D相结合的THMC四场耦合作用的数值模拟软件和数值仿真软件Comsol与Matlab对接的多场耦合计算程序的开发,为岩石多场耦合模拟的开展提供了技术支持。      

软岩巷道锚网钢管混凝土复合支护工艺应用

针对唐阳煤矿-410皮带大巷受断层影响需穿过石盒子组软岩地层、岩石松软破碎、遇水易粉化、锚杆达不到预紧力、无法保证顶板支护安全等问题,采用锚网、钢管混凝土支架复合支护,达到了设计支护效果且避免了巷道的重复修复。     

三山岛金矿采场充填脱水工艺改进措施

采场充填脱水效果对充填体初凝时间及其短期和长期强度产生较大影响,三山岛金矿采用溢流管溢流脱水和充填挡墙的土工布渗透脱水,脱水效率不能满足现场工作要求。为此,在充填脱水理论研究的基础上,分析了影响充填脱水速度的主要因素,提出了多项充填脱水改进措施。增设竖直或倾斜的脱水管,更有效地排出充填采场中的重力水,同时避免充填料浆中细粒级颗粒堵塞脱水管。改进充填挡墙设计和滤水布的选取,避免细粒级颗粒短时间内聚集在滤水布附近,影响渗透脱水效果。设计充填管道滤水器,在充填料浆进入采空区前,过滤充填料浆中的部分自由水,提高了充填采场中料浆的浓度,减小了采场充填脱水工作量。改变矿山简单脱水方式,进一步提高采场充填脱水效率,避免影响下一步开采工作的顺利开展。