深立井基岩段井壁地压应力研究

揭示深立井及超深立井基岩段井壁地压应力的理论分析方法,为基岩段立井井壁的优化设计奠定基础。首先将立井基岩段井筒及围岩均按照轴对称受力状况建立力学模型,依据井筒开挖前后围岩受力状态的分析,通过围岩内表面与井筒外壁环向或径向应变相等原理,然后依据轴对称原理、弹性理论、静不定问题的求解方法等理论,求解出基岩段井壁地压应力的分布规律。所举算例得到的结果较为充分地反应了井壁中地压应力在井壁结构设计中的作用。其结果对深立井井壁结构的优化设计具有极为重要的指导作用。     

立井基岩段井壁设计问题的研究

根据实测地压分布规律,找出井筒的危险截面,进行应力分析,取该截面的最大单向应力级数展开式的主部代入安全条件,推出直接由实测地压值计算安全井壁厚度的简便计算公式。其中的误差,由修正系数K来调整,并以某千米立井和500m深立井的危险断面井壁设计分析为例,给出了明确的K值范围。又通过基岩段井壁破坏专题调研,总结了井壁破裂的五种类型,提出了井壁结构应考虑正常情况下承压和特殊条件下让压或分压的综合设计方法。     

井—含水层系统的地声响应研究

在建立井－含水层系统物理模型的基础上，从Ｂｉｏｔ理论的应力应变关第出发，推导了了Ｂｉｏｔ介质承压含水层中由于地声扰动引起的孔隙压变化规律，揭示了封闭性好的承压含水层对地声的响应规律。结果表明，对地声的响应不仅与承压含水层的物理力学参数有关，而且与地声源频率相 关。     

深厚覆盖层中竖井井壁负摩阻力分析

结合某深厚覆盖层土层超深竖井工程,利用有限元分析软件,对竖井井壁在含水层疏水沉降作用下的负摩阻力进行模拟研究.通过研究得出了以下结论:底部含水层疏水沉降引起的竖井井壁负摩阻力沿整个井土接触面分布,并呈现出"两头小,中间大"的分布规律;负摩阻力峰值一般不在含水层内产生,而是在竖直方向上离疏水面最近的土层内产生;负摩阻力值的大小受降水深度的影响要比受水平距离的影响大;负摩阻力的大小随着降水时间的增加而增加.     

童亭煤矿主副井破裂调查及其成因分析

在详细调查的基础上,通过对井壁破裂面特征的研究,显示出井壁的破坏荷载是水平作用力、并指出这二个井壁破裂的主要原因是在该煤矿开采后,由于矿井排出新生界底部含水层的水,在表土层底部及基岩风化带内产生较高的动水压力及渗透变形,使井筒遭受不均匀地压所致。     

地质力学下的矿山地压控制研究

在对矿岩石及矿石进行力学实验的基础上,对其地压分布规律进行了三维数值模拟分析,找出了该矿区地压分布规律,对该矿区部分矿体回采顺序进行了优化模拟,同时,对东西区结合带地压和巷道变形规律进行监测,监测结果表明采用优化的回采方案后采场应力集中程度降低了,采场地压得到了有效的控制,采区巷道也比较稳定,保证了矿山安全生产.     

姚家山矿千米立井围岩稳定及井壁支护厚度的理论预测研究

以姚家山矿煤层赋存条件为工程背景,采用立井地压的理论预测方法,探讨了千米立井井筒的围岩稳定问题,指出了立井支护的困难段,并预测了立井井壁的支护厚度等参数。得出结论:理论预测50m表土段,井筒围岩最大位移约26mm;在628~632m的泥岩段,其井筒位移约为56.5mm;1 095~1 102m最危险段井筒位移为2 414mm;在立井表土段,预测的井壁支护厚度为135mm;在千米立井地压最大、围岩强度相对较低的煤层段,井壁厚度预测为780mm。结合立井井壁支护的最新研究成果,提出表土段和基岩段采用不同井壁厚度的圆形井壁支护形式。为规划建设中的姚家山矿千米立井开凿与支护提供了基础决策依据。     

阿舍勒铜矿开采地压风险控制与综合防治研究

针对金属矿山深度增加使得深部开采所面临的力学环境日益复杂的问题，以阿舍勒铜矿为背景开展深部开采地压灾害风险评估研究，揭示巷道围岩破坏风险分布与深部地压演化规律之间的内在联系.基于综合评估结果提出适用于阿舍勒铜矿深部地压演化规律的新型支护方案，确定适用于阿舍勒铜矿深部中段采场的最优回采顺序.综合上述3阶段研究成果，最终形成阿舍勒铜矿深部开采地压灾害防控技术.     

西石门铁矿北区缓倾斜矿体地压成因及其控制

为了制定西石门铁矿北区缓倾斜矿体开采时的地压控制措施，首先根据现场调查总结了地压活动规律:地压主要表现为巷道两帮破碎、拱腿收敛呈“Ω”形，发生在采空区上盘侧约35m的范围内，严重程度随至空区上盘距离的增加而减弱.上述规律与模拟得出的楔形体地压作用规律吻合，揭示出地压主要由采空区上盘楔形体作用引起.因此研究了地压控制措施:处于楔形体地压作用下的矿体开采时，开采顺序以从空区边界向上盘退采为宜，进路垂直矿体走向布置更佳，以拱架支护为主并对两帮加强支护可有效控制变形.     

不同采煤方法对冲击地压影响的研究

根据两种采煤方法在大同矿区忻州窑煤矿两个盘区产生冲击地压程度不同的事实,通过现场观测、数值模拟和对工作面前方支承压力分布的理论分析,以及裂隙分布的分形统计,归纳出放顶煤开采使支承压力峰值降低、分布范围扩大、顶煤裂隙发育的规律,阐明放顶煤开采使冲击地压强度减弱的机理,得出放顶煤开采可有效减少冲击地压发生的结论。     

冻结管腐蚀对井壁附加力影响的数值分析

以实际矿井为研究背景,采用大型商业软件FLAC3D模拟了冻结管腐蚀对井壁附加力的影响,模拟结果显示,冻结管腐蚀所引起的附加力在底部含水层下部达到最大,在一定时间段内,该值随时间呈近似线性增加的关系.通过该值与底部含水层疏排水引起的竖直附加力的对比分析,冻结管腐蚀给井壁所带来的附加力不能忽视,底部含水层长期疏排水和冻结管腐蚀对井壁破裂均产生影响.     

桃园煤矿松散底部含水层水文地质特征分析

本文分析了桃园矿松散底部含水层的水文地质特征，指出了底部含水层的沉积环境、沉积厚度、沉积粒度是底部含水层含水特征的主要控制因素。     

复杂开采条件工作面冲击影响因素及危险区域分析

为解决开采条件复杂且煤体具有强冲击倾向性的工作面容易发生冲击地压的问题,以特定工程为例,通过研究冲击地压的影响因素(包括开采深度、冲击倾向性、原岩应力、顶板岩层结构特征、煤层厚度变化、地质构造、开采技术条件),确定各因素对冲击地压的影响程度.采用数值模拟方法分析工作面开采过程中煤柱应力分布以及演变规律,确定煤柱的冲击危险性,并运用多因素耦合法和模糊综合评判的方法确定工作面冲击地压的危险性和危险区域.研究表明:在对冲击地压影响因素进行分析的基础上,采用多因素耦合法对开采条件复杂的工作面进行冲击危险区域预测具有科学性与实用性,有助于受冲击威胁工作面的安全回采.     

冲击地压震源机理研究

为了进一步理解冲击地压发生的机理,解释冲击地压发生的过程,本文在论述了冲击地压发生的刚度理论、能量理论和失稳理论的统一性的基础上,提出了冲击地压的震源机理,认为冲击地压是一个动力学过程,它包括冲击地压震源的形成,冲击地压应力波的形成及传播和在应力波作用下自由面处岩体的破坏及冲出三个子过程,冲击地压发生所需能量由震源提供,而冲击地压的破坏作用是应力波造成的。利用震源机理分析了冲击地压的发生过程,揭示了震源形成的规律,推导出了应力波最大应力峰值的计算公式,给出了应力波传播衰减规律,解释了应力波在自由面处对煤体的破坏作用。     

基坑群深层承压水降水及地层沉降的数值模拟

目的研究软土地区基坑群施工遭遇深层承压水的问题,找出降水后的地层沉降规律.方法以上海市轨道交通换乘枢纽汉中路车站为工程背景,基于多层土地下水分布规律,利用岩土数值分析软件Geo Studio2007,对深层承压水降水的现场运行工况进行模拟.结果分析得出基坑群深层承压水降水后水位分布及其引起的地层沉降规律,并与现场实测数据进行了对比验证.结论承压含水层的上覆土层是否发生压缩变形,与含水层上部相邻土层的透水性密切相关;基坑围护结构对于地表沉降存在隔断作用,表现为围护结构两侧地表沉降值呈现突变;相邻基坑围护结构有利于地表沉降的收敛,一定程度上控制了地表沉降;基坑之间地表沉降呈现线性变化的特点.     

象山矿井主采3~#煤层涌水规律及充水因素分析

为查清矿井的涌水机理,为矿井防治水提供依据,依据大量生产资料,采用相关分析及理论分析相结合的方法,总结了象山矿井及主采3#煤层采面涌水规律,分析了充水因素,开展了煤层顶板含水层充水危险性预测。结果表明,矿井涌水量随着开采条件的变化总体呈现增高的变化趋势,采面涌水量具有背斜区低,向斜区高,回采期间具有先小后大,再由大变小的规律;充水通道主要为采动产生的顶板导水裂隙,充水水源主要来自煤层顶板山西组底部(K4)砂岩含水层与下石盒子组底部砂岩含水层水,涌水量大小与采面所在构造部位、顶板上覆含水层的岩性厚度及煤产量大小有关。在考虑采煤工艺和开采强度相同、同一采区构造类型相同、充水含水层富水性平面差异不够明显及大气降水及地表径流补给不变的情况下,依据顶板导水裂隙带范围内上覆砂岩含水层的岩性与厚度大小对3#煤层顶板含水层充水危险性进行了预测。为避免回采过程顶板突然涌水,应在顶板含水层充水危险性严重区采取事先疏放水措施。     

枫香树树胶管的发生发育及分布研究

通过对可采割枫香树（ＬｉｇｕｉｄａｍｂａｒｆｏｒｍｏｓａｎａＨ．Ｒｅｓｉｎ）的嫩枝和主茎解剖学观察,弄清了枫香树主茎树胶管的发生发育及分布规律：二年生嫩枝横切面上未发现有树胶管形成。在主茎次生木质部中的垂直与横向树胶管分别由形成层的纺缍状原始细胞和射线原始细胞衍生而来,以裂生方式发生和发育,分布于当年年轮线靠晚材部分,当年形成的树胶管具泌脂能力。次生木质部垂直和横向树胶管联结成二维系统。根据树胶管的发生发育及分布规律,提出相当的采脂方法。     

基于微震监测的金属矿山地压演化规律分析

为研究金属矿山采矿活动中地应力、微震活动与地压演化的关系,采用高精度微震监测系统对矿山开采过程中微震活动的时空分布特征进行分析,通过对同一时间轴下的微震的活动性、微震累积视体、能量指数等参数的变化特征研究,分析了矿山采矿过程微震活动的时空演化规律及矩震级分布,揭示了矿山地压演化规律及趋势。并成功的在内蒙古某金矿工程采矿中应用,研究结果验证了高精度微震监测系统用于矿山地压演化规律分析的可行性,可为微震监测系统在此类工程的应用提供参考。     

断层带对深部地压影响的数值模拟

由于浅部断层带中的岩体比较软弱和破碎,所以成为应力降低带,而深部工程中断层带对地压分布的影响是一个有待深入研究的问题.为了了解和掌握深部地压分布规律,本文中通过结合某工程现场条件,在实际调研和岩石力学实验的基础上,建立了力学数值模型,分析了深部工程中断层带对深部地压分布的影响.结果表明,深部工程中断层的存在影响了地应力分布的连续性,在同一水平高程上,断层上盘的主应力大于断层下盘的主应力;高地应力出现在断层上盘和矿层上盘的交叉区域.     

不同风场下开、闭鞍型屋盖脉动风压特性分析

在B类和D类风场条件下,对底部开敞和封闭的鞍型索网屋盖刚性模型进行了风洞测压试验.根据同步测量的风压数据,分析了不同风场条件下这两类鞍型索网屋盖上的脉动风压的分布规律及相互关系;通过对开敞和封闭的鞍型屋盖表面脉动风压功率谱及风压时程的对比分析,考察底部开敞对鞍型屋盖脉动风压分布特性的影响规律.风场对脉动风压系数分布有较大影响;脉动风压的分布类似于平均风压场的分布规律;底部封闭鞍型索网屋盖的脉动风压能量主要集中在折减频率小于0.3范围内,而底部开敞鞍型屋盖脉动风压的高频段能量高于底部封闭情况.