尾矿坝变形细观力学机理的颗粒流数值模拟

以新建四川省盐源县平川铁矿黄草坪尾矿库为工程背景,通过堆坝模型试验与室内土工试验,获得尾矿坝干滩面几何特征、颗粒分布规律及尾矿力学性质。基于离散元理论,采用PFC2D数值模拟软件进行双轴试验,与土工试验结果对比,得到尾矿细观力学参数,并分析尾矿坝颗粒接触力分布、颗粒位移与坝体结构变形特征。结果显示:1)初期坝中颗粒间接触力较大,形成的力链大致呈45°倾斜向上;坝体尾矿颗粒接触力随着埋深的增加而增大,在基岩凸起处接触力较大且集中。2)初期坝颗粒位移不明显,堆积坝少数尾矿颗粒沿坡面向下滚动,具有较大位移;尾矿堆积坝存在较为典型的滑移面,滑移面上部区域颗粒位移较大。3)初期坝结构变化不明显,尾矿堆积坝中靠近初期坝内坡面附近结构变形显著。     

低透气性原煤瓦斯渗流各向异性试验研究

为研究低透气性煤层中瓦斯渗流的各向异性,以同一煤岩平行层理方向和垂直层理方向制取煤样,利用自主研制的试验装置进行含瓦斯煤三轴伺服渗流试验。结果发现平行层理煤样的渗透率远大于垂直层理煤样。在峰值破坏前,平行层理煤样随着轴压增加,渗透率在应力屈服点达到最小值,垂直层理煤样在弹性阶段初始时达到最小值;峰值破坏后,两个方向煤样的渗透率均呈非线性增长。     

洪水工况下尾矿库浸润线变化规律及稳定性分析

秧田箐尾矿库为铜厂铜矿规划新建的尾矿库。在规划设计期间,利用室内堆坝模型试验,演绎尾矿库堆坝过程的同时,研究了该尾矿库堆积到设计总坝高约2/3的高度(120m)时,在洪水工况和正常工况下坝体浸润线的变化规律。并以试验数据为基础,采用Slide5.0软件对尾矿坝在这一高度下的稳定性进行了计算,获得了尾矿坝在不同工况下的稳定性结果,为后期继续进行试验和未来矿山安全生产服务。结果显示,坝体在正常状态下稳定系数满足规范要求,但洪水状态下稳定系数小于国家规范值,需要对原始初步设计进行调整或采取其他措施,确保尾矿库安全。     

底摩擦模型模拟露天转地下开挖采空区影响下边坡变形破裂响应特征及其稳定性

以云南磷化集团晋宁磷矿6号坑口东采区深部缓倾斜中厚磷矿层露天转地下开采为工程背景,利用底摩擦模型实验仪,进行了不同露天坑境界顶柱厚度边坡高度下的底摩擦模拟模型实验.结果表明:边坡的变形破坏响应特征可分为边坡岩体小范围微破裂和松动→边坡岩体局部范围失稳破坏→边坡岩体整体向采空区滑落失稳破坏三个阶段,边坡岩体变形破坏模式主要是采动边坡岩体向采空的拉裂、破断和滑移破坏.在边坡高度一定情况下,随着露天境界顶柱的厚度由30 m逐渐减小到20 m和10m,边坡的稳定性与境界顶柱的厚度呈正比关系,20～30m是露天境界顶柱比较合理的厚度.在境界顶柱的厚度一定情况下,边坡高度由60 m增大到108 m,边坡的稳定性与坡高的厚度呈反比关系,108 m边坡转入地下开采后是不稳定的.     

俯伪斜采煤法防治急斜煤层煤与瓦斯突出的研究

对急倾斜煤层俯伪斜分段密集支柱采煤法和直线长壁采煤法的采场矿压显现规律和煤与瓦斯突出预测指标进行了现场观测和模拟实验研究,其研究结果表明：俯伪斜采煤工作面的周期来压步距为１８．５ｍ,约为直线长壁工作面周期来压步距１０ｍ的两倍,周期来压时采面上部的最大能量动载系数为２．０３,比直线长壁工作面小０．５３．煤壁前方支承压力集中系数为１．６７,比直线长壁工作面大０．２～０．２５,而支承压力峰值距煤壁距离为６～１０ｍ,较直线长壁工作面大０．５～１ｍ．即俯伪斜分段密集支柱采煤法通过降低回采工作面前方煤体支承压力系数和增大回采工作面前方煤体的安全煤柱宽度,来提高采场煤与瓦斯突出防治能力。     

高应力软岩下矿井巷道支护

随着煤矿开采深度的不断增加,井下煤矿巷道将处于更高的地应力环境中,尤其在地质构造活动强烈的地区,井下巷道支护及稳定性更加难以保证.研究高地应力软岩环境下巷道科学的支护方式是保证煤矿采掘深部煤层的关键.就高应力软岩的基本概念及形成条件进行了讨论,在掌握高应力软岩巷道的变形特征和支护原理的基础上,以芙蓉矿区白皎煤矿井下高应力软岩巷道支护为对象,对3种不同的支护方式进行了研究与实践,结果表明预留刚隙柔层支护方式为最佳的适合高应力软岩条件下的巷道支护方式.     

煤与瓦斯延期突出模拟试验及机理

利用自行研发的"大型煤与瓦斯突出模拟试验台",进行了非均衡荷载的无扰动和钢球捶击扰动情况下的煤与瓦斯延期突出试验.结果表明:延期突出过程可划分为准备、发生、发展和结束4个阶段,突出煤粒表现出很好的分选性,突出后的煤岩体可分为突出孔洞、松动区和未动区3个部分;在外力诱导作用下,延期突出门槛值降低,发生突出的可能性增大;发生延期突出的临界瓦斯压力和水平应力呈线性关系,临界瓦斯压力和突出强度呈非线性关系.重新定义了煤与瓦斯延期突出概念:在主要破煤岩作业结束形成新的采掘空间一段时间后或人员在从事辅助作业时,发生的煤与瓦斯突出;并根据试验结果初步分析了延期突出机理.     

含瓦斯煤的有效体积应力与渗透率关系

在现有有效应力计算公式基础上,考虑多孔介质在三轴压缩状态下产生损伤的影响,修正了有效应力计算公式,并通过试验验证了该公式可以较好的描述含瓦斯煤在三轴压缩下的全应力-应变过程。三轴压缩下渗流试验表明:含瓦斯煤样在峰值点前的有效体积应力和渗透率为负指数关系;在峰值点后,有效体积应力和渗透率仍然存在指数关系,但系数发生了变化,和峰值点前不同。含瓦斯煤样的渗透率同有效体积应力呈反方向变化,即在有效体积应力增大时,渗透率减小,反之亦然。     

川东北飞仙关组岩石动力特性的试验

以川东北飞仙关组岩石(砂岩、灰岩)为实验试件,利用自行设计的声波测试装置,应用声波测试技术对川东北飞仙关组岩石的动力特性进行了室内试验研究,测出了岩石试件的弹性波速(纵波波速Vp、横波波速Vs),并获得该类岩组的一系列动弹性参数(动弹性摸量Ed、动泊松比Vd、动剪切模量G、动体积模量K).并根据试验结果分析了岩石的物理力学性质.结果表明,该实验的原理和方法可为相关工程所利用.     

南桐煤矿开采岩移规律的数值模拟

针对南酮矿务局南酮煤矿深部开采复杂的采矿地质条件,运用求解非一性大变形问题有限差分法（FLAC）,对南桐煤矿二井三区开采引起的岩体移动、矿山压力分布和地表沉陷进行了研究,总结出了南桐煤矿深部开采引起的岩体移动的基本特征,采场周围矿山压力分布规律和地表沉陷的相关参数,所得结果对现场开采、工作面支护和采空区处理具有一定的指导作用,对开采所致的地表沉陷的治理提供了科学的依据。