深部软岩特性对底臌的影响与数值模拟研究

通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和力学特性试验分析了某矿深部软岩的矿物成分、微观结构及力学特性,研究了岩石的水理作用,界定了巷道的底臌类型,并采用有限差分FLAC3D分析不同状态下围岩性质及结构对巷道底臌的影响。研究表明,岩体与水耦合作用及支护方式是导致底臌的主要因素,提出了控制膨胀性底臌关键是防止水和岩体的耦合作用,改善围岩结构,提高岩体强度。     

渗流对坚硬复合岩体巷道环境断裂失稳影响分析

本文在借鉴孔隙介质渗流过程的细观实验与理论研究的基础上 ,从宏观上分析了渗流对复合坚硬岩石材料支护的巷道环境断裂失稳的影响 ,提出相应工程治理措施 ,这对以坚硬岩石复合材料支护为骨架的锚注支护塌陷区是一个大胆的尝试。     

急倾斜坚硬岩柱动态破裂“声–热”演化特征试验

急倾斜坚硬岩柱稳定性预测对科学采矿具有重要意义。以乌鲁木齐矿区急倾斜特厚煤层安全开采为背景,基于平面组合加载试验平台,构建急倾斜坚硬岩柱动态破裂"声–热"演化特征模型试验,采用岩石破裂声发射和红外热像综合监测方法,揭示开采扰动作用下岩柱破裂过程中的声发射与温度演化规律。研究表明:坚硬岩柱破裂过程中红外热像呈现温度辐射区(可分为低温边界区、中温过渡区和高温中心区);岩柱破裂经历弹性变形、微破裂至破裂失稳过程,该过程中温度辐射区温度逐渐降低,AE能率呈持续性增长;动态破裂"声–热"演化实质为热弹效应和摩擦热效应。这对急倾斜特厚煤层安全开采具有科学意义。     

复杂环境下急倾斜特厚煤层安全开采

采用理论分析、数值计算等综合方法,研究了苇湖梁煤矿+579E2EB₁₊₂急倾斜煤层(64°)高阶段(54m)综放面开采中出现的采空区顶板坍塌与气体超限的问题.现场开采试验表明,采取快速推进、控制均匀放煤、优化通风系统及主动综合防瓦斯等有效措施,遏制动力学灾害并确保安全开采.     

复杂环境下围岩变形大型三维模拟实验

以宁夏宁东矿区复杂环境(历史性强震区内破碎围岩与富含水)下围岩局部化变形演化规律为目标,综合分析地球物理特征、加载框架及其力学性能、围岩变形指标与定量识别方法、围岩结构与缺陷以及相似模拟材料复合特性等,构建了三维物理模拟装置与“声-光-电”多元指标实时测试系统,完成了恒定与可变围压下的“动-静”耦合加载实验,对围岩局部化损伤的声发射特征规律与开采扰动下实验模型中扰动区内岩体径向和切向应力分布进行辨识。结果表明：复杂岩体破裂与变形经历“振荡-沉寂”后,极有可能会出现持久性破坏,进一步揭示了复合煤岩体变形具有局部化失稳特征。     

三山岛金矿采空区地应力测量及其结果分析

采空区上部预留矿柱的回采工作影响到整个矿山的安全生产、采矿方法及其实施.为正确评价上覆岩层和围岩的稳定性情况,采用实现完全温度补偿的空心包体应变技术的套孔应力解除法对三山岛金矿进行地应力测量.建立了矿区地应力场分布模型,获得了三山岛金矿地应力状态和矿区的地应力分布规律.结果表明,三山岛地区地应力场以水平应力为主,符合我国地壳运动的规律.     

采空区覆岩破坏高度监测分析

利用覆岩破坏高度观测钻孔进行相关测试研究,根据现场钻孔冲洗液漏失量、钻孔水位变化以及井下彩色钻孔电视影像,探明了煤层开采后上覆岩层内垮落带和导水裂缝带的发育高度及其分布形态。     

采空区覆岩介质局部化变形特征

基于声发射(Aoustic Eission,AE)的物理相似模拟实验,对采空区覆岩局部化损伤、变形及演化特征进行了分析.在不同的开采扰动下,采空区围岩介质受扰动剧烈程度不同,其初始损伤与破裂AE密集程度也不同,其特征参数大事件、总事件和能率随时间-空间演化呈波动趋势,并存在一定的统计关系;同时定义了损伤程度百分比,并将其分为4个阶段进行了分析,尤其是在Stage-4阶段,损伤程度百分比最大值达到83.3%,表明围岩损伤剧烈.     

急斜煤层(群)水平分段顶煤超前预爆范围综合确定

基于理论分析、地质环境与开采条件调查,构建了煤岩断裂与失稳多元指标监测方法。通过钻孔应力计、光学钻孔窥视仪和顶煤松动范围监测等进行实测,综合对比分析超前预爆破中顶煤应力与变形规律。最终确定超前预爆破范围为10.0~35.0 m,支护范围为0~45.0 m。