近距采空区下回采巷道非对称变形机理及控制对策

针对山西某矿4~#煤回采巷道掘进后出现的非对称变形严重、支护困难等问题,基于巷道围岩的自稳隐形拱理论,综合工程地质分析、理论力学解析、数值模拟和现场试验相结合的方法,对非对称变形机理和控制对策进行了研究.结果表明：1)上覆采空区和遗留煤柱下方支承应力改变了巷道围岩最大主应力的大小和方向,支承压力的差异性是造成巷道发生非对称变形的主要因素;2)回采巷道的片帮使自稳隐形拱的最大高度由1.74 m增加为2.68 m,最大高度的位置向遗留煤柱侧偏移了0.2 m,巷道两帮非对称变形加剧了巷道整体变形的非对称变化趋势;3)采空区和遗留煤柱下方底板的非均匀应力造成回采巷道围压比增加数倍,回采巷道塑性区呈现非对称蝶形破坏;4)建立了近距采空区下回采巷道自稳隐形拱支护模型,利用预应力锚杆提供主动压应力使回采巷道两帮改变为类刚性结构,并通过锚杆对巷道围岩关键区进行补强,通过自稳隐形拱理论定量化的设计锚杆索合理支护参数,非对称变形问题得到良好控制.     

中低应变率扰动荷载作用下砂岩动态拉伸力学响应特征研究

中低应变率扰动荷载诱发的张拉破坏失稳是引起深部煤炭资源和遗留煤炭资源开采动力灾害事故发生的主要原因之一,分析动力扰动作用下煤岩的拉伸力学响应特征对灾害的预测与防治具有重要意义。对此,开展中低应变率扰动荷载作用下的砂岩巴西劈裂试验,分析不同预静载水平和扰动荷载幅值对砂岩动态拉伸力学响应特征的影响。结果表明：扰动荷载导致的损伤程度与预静载水平正相关,预静载由7 kN增大为20 kN,AE能量水平增大约11倍,宏观上表现为抗拉强度的降低,预静载为11和16 kN的扰动损伤砂岩的抗拉强度分别为12.4和11.5MPa,分别降低5.6%和12.7%;验证扰动荷载应力门槛值的存在,高应力状态砂岩在小幅动力扰动荷载作用过程中并不会发生破坏,拉应变呈对数型缓增;高应力状态砂岩在越过应力门槛值的扰动荷载作用过程中发生破坏,破坏前扰动荷载作用周期数随着扰动荷载幅值增加指数型递减;预静载和动载幅值的增加均促进岩样中心主张拉裂纹附近次级张拉裂纹扩展。岩样动态拉伸破坏前的应变突增前兆可以为动力灾害预警提供参考。     

岩质边坡微震监测方案优化设计及隐伏危险区域辨识

地压监测是矿山安全管理的关键环节,也是矿产资源开发过程中有效的监测手段。根据陕西省四方金矿的矿山地质条件和地压活动规律,为提高资源回收率,有效治理矿山地表环形边坡,解决安全绿色采矿的关键问题,针对矿山生产特点,结合传感器布设的基本要求,分析了不同布设方案的理想定位误差,并从经济性角度分析与设计了满足矿山监测要求的地压系统监测方案。为进一步辨识矿山边坡体的薄弱异常区域,确定边坡的区域稳定性情况,采用波速场成像技术获取了边坡体监测剖面低速危险区域和高速危险区域的成像结果,进而实现了边坡体内部隐伏空洞异常区域的超前辨识及监测效果分析。结果表明:在理想化条件下,某一监测点设置为不同的标高时,坡体定位误差差距不明显,结合监测震源的矿山边坡区域相对波速场成像结果可知,基于当前的台网布置方案,可满足对于矿山边坡体监测剖面内部危险区域的辨识需求。研究成果对于减少矿山灾害事故发生、提升矿山安全生产稳定性具有重要意义。