倾斜厚层坚硬顶板条件下沿空留巷稳定性控制

针对倾斜厚层坚硬顶板条件下综采工作面沿空留巷技术难题,采用理论分析、数值模拟、现场监测等手段,揭示倾斜厚层坚硬顶板采场覆岩运移规律,分析预留巷道多次扰动影响下倾向及走向方向顶板垂直应力分布特征。根据切顶留巷围岩应力分布规律,将沿空巷道分为“原岩应力区、超前应力增高区、滞后应力增高区、滞后应力稳定区”4个区域,提出巷内围岩支护原则,并基于区域特征,设计分区支护留巷方案,并成功应用于柏林煤矿-2446(k26)沿空巷道。研究结果表明：优化岩块B长悬臂梁结构是留巷成功的关键,通过切顶卸压留巷技术手段,可减小巷旁支护体及实体煤帮压力,沿空巷道支护效果良好,证明倾斜厚层坚硬顶板切顶留巷关键技术是可行的。     

巷道变温圈内温度分布及不稳定传热系数求解方法

巷道围岩变温圈趋于稳定时的外缘半径处温度变化率趋于零,可近似理解为"变温圈趋于稳定时,半径为R0处围岩环形面单位面积导热量趋于0";将此特点描述为变温圈内导热微分方程求解的第二类边界条件,避免了求解温度场分布时复杂的积分问题,降低了求解难度.通过分离变量法将巷道围岩内部导热微分方程转换成斯特姆—刘维尔解问题;引入特征函数与范数,利用傅里叶—贝塞尔级数展开式与贝塞尔函数积分性质,推导得出巷道围岩内部温度分布函数,求得围岩内部温度分布函数在壁面的温度梯度,得到巷道围岩不稳定传热系数的解析式.采用MATLAB软件的计算功能,对比分析了推导得出的巷道围岩不稳定传热系数解析式的可信度与计算精度,表明推导得出的围岩内部温度分布函数及不稳定传热系数解析式是正确的、可信的.     

矸石充填材料压缩力学特性试验研究

矸石充填材料的压缩力学特性关系到原生矸石充填开采的充填效果,为全面研究矸石充填材料的压缩力学特性从而提高矸石充填开采的充填效果,在实验室进行了不同粒径、不同级配的矸石压缩力学试验.试验结果表明,连续级配矸石抵抗变形能力最好,不连续级配矸石次之,单粒径矸石抵抗变形能力最弱;当采用不连续级配方案时,细料含量在30%时,矸石充填材料抵抗变形能力最强;当采用连续级配方案时,n=0.4时的矸石充填材料抵抗变形能力最强.在试验基础上,提出了粗料在矸石充填材料抵抗变形的过程中,主要是起到了增加矸石颗粒间相互滑动的摩擦力的作用,而细料(粒径5 mm)则主要是起到充填矸石颗粒间空隙的作用.因此,为更好地提高矸石充填体抵抗变形的能力,应使矸石颗粒的粗料与细料相配合,从而有效提高原生矸石充填开采的充填效果.     

锚杆注浆联合支护大断面煤仓硐室围岩稳定性研究

以土朱矿井煤仓硐室为例,运用松动圈理论和组合拱理论分别计算了硐室围岩稳定性系数,2种理论计算得到硐室围岩稳定性系数均大于1.1,证明了锚杆注浆联合支护设计参数符合硐室围岩安全稳定的要求.运用FLAC4.0数值模拟软件计算分析了大断面硐室围岩的稳定性,建立了无支护、锚杆支护、锚杆注浆联合支护3种模拟方案,分别分析了3种方案时硐室围岩的变形情况,模拟结果显示锚杆注浆联合支护的巷道顶底板和两帮收敛量都较小,底鼓量也较小,能保证该巷道围岩的长期稳定.最后运用工程类比法确定采用锚杆注浆联合支护方案,并通过后期现场观测,证明锚杆注浆联合支护效果良好,能够保证硐室围岩的长期安全稳定.图4,参7.     

水库蓄水裂隙岸坡断裂损伤分析

基于能量原理,用初始损伤张量和裂纹扩展附加损伤张量描述裂隙岸坡水-岩作用下的损伤演化过程,得到裂隙岩体在考虑渗透压作用下的本构关系与损伤演化方程,探讨渗透压作用下裂隙损伤效应对渗透张量的影响,建立裂隙岩体渗流场与损伤场耦合的分析模型.在此基础上,以水库蓄水期库区裂隙岸坡为例,进行渗流—损伤—断裂耦合分析.研究结果表明:随着蓄水深度的提高,断层及岸坡损伤范围扩大,相对损伤增加,x方向的渗透系数k随着水深增大而不断增大,所得结果可为岸坡的治理提供依据.     

单轴压缩条件下预制裂隙类岩石材料实验研究

为研究裂隙类岩石材料在单轴压缩条件下的力学性质及裂纹扩展规律,通过在试样中预埋铁片的方法,制备出含不同裂纹条数和裂纹倾角的裂隙类岩石材料;采用RYL-600剪切流变仪对试样进行以负荷控制方式进行单轴加载,并使用数码相机记录试样加载过程中裂纹的起裂、扩展和贯通过程.着重对60°×18条裂隙类岩石材料的实验结果进行详细分析,观察其轴向应力-轴向位移曲线,曲线呈现出3次明显的应力跌落阶段,结合试样在试验过程中的录像,将裂纹的扩展分为3个阶段.并且,通过FLAC3D数值模拟软件对60°×18条的试样进行数值模拟研究,获得了数值模拟实验加载过程中的轴向应力-轴向位移曲线和模型破坏切片图,分析其破坏方式和破坏模式,并与物理实验对比,两者吻合较好.     

深部倾斜岩层巷道变形特征模拟与控制技术

对深部倾斜岩层巷道存在的变形不对称和采用对称支护方式不能有效控制围岩变形的问题,在巷道围岩受力分析的基础上,结合曲江煤矿工程实践运用离散有限元模拟软件UDEC建立深部倾斜岩层巷道受力模型,对模型进行掘巷后不支护和采用传统方式支护的数值模拟.根据现场变形和模拟结果,提出采用非对称强化支护结合全断面锚索支护扩大围岩应力承载圈来保证巷道稳定,并对改进后支护方案进行数值模拟,数值模拟和现场工程实践均表明改进后支护方案能够有效地减小巷道围岩变形.     

基于围压增量的损伤砂岩三轴蠕变试验

为研究岩石峰后轴向与径向蠕变特性,采用MTS815岩石力学试验系统,进行了三轴压缩下红砂岩峰后蠕变试验,获取了不同性态的峰后轴向与径向蠕变曲线,探讨了岩石峰后轴向与径向蠕变特征,研究了损伤程度、围压增量对峰后轴向与径向蠕变特性的影响规律.试验结果表明:岩石峰后轴向与径向蠕变曲线主要由等速蠕变阶段和加速蠕变阶段组成,峰后径向蠕变特征相比轴向蠕变特征更显著;轴向和径向蠕变量与损伤程度呈正相关,径向蠕变相比轴向蠕变对损伤程度的敏感性更高,损伤程度的变化对径向蠕变的影响程度更强;施加围压增量,轴向与径向蠕变速率大大降低,蠕变失稳时间延长;围压增量对径向蠕变的影响明显强于轴向蠕变,工程实践中应重点控制围岩的径向变形.     

2013~2014年我国道路危险化学品运输事故统计分析及对策

基于2013~2014年我国发生的562起危险化学品运输事故,从危险化学品运输事故发生路段、危险化学品类别、事故致因因素、事故发生时间段等方面进行了统计分析.结果表明：正常路段发生事故的比例最高,占总数的54%;易燃液体化学品种类运输过程危险性较大,容易导致事故;事故致因因素的统计显示交通事故引发的危险化学品事故的比例高于非交通事故;每年3~8月是危险化学品运输事故的高发时期,每天早上8~9时是危险化学品运输事故的高发时间.最后,基于这些特点分析提出了减少我国危险化学品运输事故的相关对策建议.     

基于最大熵原理的多失效模式下煤巷锚杆支护结构体系可靠度模型

煤巷锚杆支护结构中包含多个相关的失效模式,传统的煤巷锚杆支护结构可靠度分析方法没有考虑多个失效模式之间的相关性,使得煤巷锚杆支护结构的可靠度被低估.为此,提出多失效模式下的煤巷锚杆支护结构分析方法,建立考虑多失效模式相关的煤巷锚杆支护结构体系可靠度分析模型.同时,采用最大熵原理推断煤巷锚杆支护结构参数的统计特征,利用对数正态分布描述岩石和煤体的粘聚力和内摩擦角.并采用Monte Carlo模拟法进行多失效模式下结构体系可靠度计算. 研究结果表明：采用最大熵原理能有效推断煤巷锚杆支护结构基本变量统计特征;多失效模式相关的结构可靠度模型所得到的可靠度值 比传统单一不相关模式下所计算的结果更加科学、准确;在MATLAB环境下采用Monte Carlo模拟法编程计算煤巷锚杆支护结构体系可靠度,无需将功能函数线性化,随机变量正态化,不需要求解近似联合密度函数,不需要进行复杂变换,编程过程简单,精度高.