岩石变形破坏检测方法研究

介绍了现有岩石变形破坏的检测方法,即光学检测法、CT检测法、声发射法、电磁辐射法、红外检测法的研究现状,分析了每种方法的优缺点,指出现有的岩石变形破坏检测方法大多处于实验研究阶段,不能对大型岩体工程中岩石变形破坏过程实施长期、有效的监测,应对现有检测方法继续进行深入的研究,并探寻更为有效的检测方法,如光纤传感检测方法。     

STUDY ON FRACTURE AND MOVEMENT OF OVERLYING BEDROCK IN SHALLOW SEAM UNDER THICK SAND

Based on the field observation results of ground pressure in shallow seam, the movement characteristics of overlying strata in front and behind and the subsidence of the earth‘s surface are studied. Also, the paper analyzes the stability of overlying bedrock according to the theory of voussoir beam‘s “S-R“ stability and the hypothesis of step subsidence. It points out that slide instability is the fundamental form of overlying bedrock movement.     

巷道支架力学试验方法探讨

结合近年来巷道支架的实验室试验方法，包括另部件和整架支架试验作一介绍，分析了表达支架力学性能的合理指标，试验加载方式及支架试验评价内容，对现有试验规范提出了改进建议。     

平顶形支架可缩协调性研究

介绍了在立式巷道支架试验台上，对不同结构形式平顶形柱腿可缩金属支架的试验结果。分析了支架的力学特征和影响柱腿可缩性的因素。     

煤矿智能一体化辅助生产系统及关键技术

随着我国在智能开采和智能掘进技术方面不断取得重大突破,矿井各子系统智能化程度不均,矿井生产控制单一分散,各系统信息孤岛化等问题突显,因此需要建立智能一体化辅助生产系统,实现矿井所有设备的集中控制,数据的集中管理和信息的高度集成与共享,打破各系统信息壁垒,真正实现煤矿多系统智能化发展目标。针对智能矿山的发展现状和趋势,指出智能矿山的建设是由单个系统智能化向多系统智能化方向发展,矿井生产控制是由单一分散式向综合智能一体化方向发展,煤矿智能辅助生产系统是智能矿山建设不可或缺的一环,提出了智能一体化辅助生产系统建设的"五个一"基本原则。神东矿区通过融合智能主/辅运输技术、智能供电技术、智能排水技术、智能通风技术及智能通信技术,建立了煤矿智能一体化辅助生产技术体系。引入模块化管理理念,将矿井综采(综放)、掘进、主运输、供电、供排水、通风及安全监测监控等所有矿井生产系统高度集成在同一个平台,将各子系统数据接入区域煤矿集中控制中心,设计出一套集地面与井下为一体的辅助生产系统的整合控制方案,形成管控一体化平台。采取从采掘、运输和分选加工等煤炭生产一体化管理模式,形成了专业调度体系,优化了生产控制指挥流程,实现了"五矿六井"大区域煤炭生产的集中控制和海量数据管理及信息的高度集成与共享,形成新型煤炭生产体系。实践表明,神东矿区智能一体化辅助生产系统可对全矿区全周期生产数据进行分析应用,减少工作人员400人,降低人工成本8 000万/a,节电25%,设备利用率提高5%,全员工效提高16%。     

采场覆岩变形破坏模拟试验的光测方法对比

物理相似模型试验是煤矿采场上覆岩层变形破坏规律研究的主要手段,将BOTDA,FBG与DIC光测方法相结合,建立“点-线-面”的试验测试系统以提高测试精度十分必要。基于光测原理,分析了BOTDA,FBG和DIC技术的应变测量,探究了应变局部化带对DIC检测应变的影响,BOTDA和FBG测试本质上是一种“线应变”,而DIC是“面应变”。统计已有的试验研究,得出了不同工况下物理模型试验BOTDA,FBG光纤应变监测数据范围。搭建3 m平面应力相似模型,模拟煤矿工作面开挖77次,推进240 cm。通过埋设在模型内部的1根BOTDA传感光纤以及3个FBG传感器对模型关键层内部变形状态进行监测,同时以DIC实时观测模型表面变形,研究这3种不同的光测技术所获得的关键层应变测试结果,进行对比分析覆岩变形破坏规律,得出3种不同的光测技术测试应变的量化关系,并分析他们对应变测试存在差异的原因。试验结果表明,BOTDA和FBG的测试应变量级相同,在均匀连续变形区域DIC与BOTDA监测的应变比值为15.52~16.70,在非均匀变形区域DIC与BOTDA监测的应变比值为27~133;在应变曲线峰前阶段,DIC与FBG测试应变一致性好,峰后阶段DIC更好地反映了上覆岩层的变形;尽管在测试结果上有量级的差异,但随着岩层变形破断以及离层裂隙的张开、闭合,3种光测方法均可以反映岩层内外部同步性的变形,其发展趋势基本一致,BOTDA,FBG和DIC应变曲线峰值位置偏差较小;对离层出现位置,FBG的偏差为1.13%,FBG测试结果更好;对关键层破断范围,DIC测试的破断范围偏差为1.62%,测试结果更好。     

三维模型内部位移测试装置及其应用

为了获取岩体内部变形信息,研制出牵引式多点位移测量装置,并将其应用于三维模型试验内部位移量测。在3 600×2 000×2 000 mm(长×宽×高)的大型三维模型中3个不同层位共布设9个内部位移测点,同时在对应位置设置表面位移测点,开展模拟开采过程模型位移规律研究。试验表明,模型内部位移呈缓和的台阶状变化,随着工作面推进台阶阶高逐渐降低,它与模型表面位移的台阶状变化相对应;岩层稳定后,处于相同层位的内部测点最终位移基本相同,3个层位的内部测点的最终位移值分别为54、35、25 mm,同一层位的表面位移也基本相同,最终位移值分别为58、41、30 mm,内部最终位移值比表面最终位移值小7%~15%;同一层位岩层内部变形、表面变形同步变化,与工作面上覆岩层垮落和来压规律一致。该位移测量装置测量数据可靠,读数精度可达0.07 mm/°,安装和操作方便,为三模型试验内部变形测试提供了新的研究手段。     

杭来湾矿近浅埋煤层开采覆岩移动规律研究

通过相似物理模型实验对30101首采工作面开采时的覆岩移动规律进行研究,得出了杭来湾矿近浅埋工作面开采时的覆岩结构特征、关键层破断规律及关键层和地表移动规律,为具有相同地质条件煤层的安全开采及覆岩移动规律研究提供参考。     

相似材料模型实验中围岩垂直应力测试的实验研究

阐述了相似材料模型实验中测试模型采动过程中工作面顶板围岩应力形成的原理 ,以及测试方法和实验步骤 ,并分析了应力环式模型支架的工作特性与标定结果。两个实验实例表明 ,该方法能满足实验的需要 ,使模拟实验可定量化分析 ,其应用推进了支架与围岩相互作用关系的实验室研究。     

相似模拟实验中光纤光栅传感检测研究

为探索相似模拟实验新的检测方法,研究了光纤光栅传感技术在相似模拟实验中的应用.采用在模型中埋设光纤光栅传感器的方法,检测采动过程中上覆岩层的应力变化.实验选用1.2m×0.12m平面应力模型,光纤光栅传感器选用无封装裸露光栅,分布有五个光栅点.为作对比分析,两光栅附近埋设压力传感器.结果可知,岩层应力变化可使光栅发生波长漂移,其变化趋势与压力传感器测试结果相一致,可以反映应力的变化规律.光纤光栅传感技术可以被应用于相似模拟实验中的应力检测,这对于提高相似模拟实验的检测手段具有重要的意义.