深部高应力软岩巷道注浆时机优化分析

基于支护-围岩共同作用原理分析,揭示朱集西煤矿深部高应力软岩巷道围岩收敛变形与支护强度及围岩自承力的变化关系,获得巷道围岩位移与支护强度的关系曲线。采用FLAC3D内嵌的Fish语言编程,提取巷道围岩塑性区、拉伸破坏区及剪切破坏区体积数,揭示不同岩性与埋深条件下巷道围岩变形和塑性区扩展随应力释放率的演化规律,再现巷道围岩从局部破坏直至整体失稳破坏的演化过程,提出以应力释放率阈值作为判定注浆时机的指标。研究结果表明:确定当围岩变形量为150 mm时,实现存储于围岩内变形能的充分释放及围岩自承力的最大利用。采用应力释放率阈值60%和围岩变形量150 mm作为判定注浆时机的指标是合理的,两者可相互验证。提出"锚网索喷+注浆+底板锚注"联合支护技术方案,解决了深部高应力软岩巷道支护难题,验证了所确定的注浆时机是合理、可行的。     

深井穿断层回采巷道围岩变形机理与 稳定控制对策

以海石湾矿穿断层的回采巷道围岩控制为工程背景,综合运用理论计算、数值计算和现场监测的方法研究深井穿断层回采巷道围岩控制技术与对策.不同埋深条件下数值计算结果表明:深井穿断层回采巷道顶板下沉量明显大于底鼓量,近断层巷帮变形量明显大于远断层巷帮变形,巷道变形呈现明显的非对称性特点;巷道埋深增加,浅部围岩承载能力迅速减小,尤其是近断层侧;无论掘进时期还是回采时期,深井巷道围岩破碎区和塑性区范围较浅埋深巷道增大.针对性地提出了围岩稳定控制技术方案,即"工字钢架棚支护+围岩滞后注浆加固技术+锚杆二次支护"分步联合支护的围岩稳定控制技术.巷道支护效果分析表明:围岩整体稳定已基本得到控制.     

冲击载荷作用下巷道支护围岩体系动力响应

为提高深部巷道支护围岩体系的安全性,应用FLAC3D软件分析了井下巷道在冲击载荷作用下的速度响应和应力、位移演化规律,以及冲击波在支护围岩体系中的传播及衰减规律.结果表明:冲击波作用下,巷道两边帮最大水平速度达1.6m/s,U型钢支护使巷道整体支撑能力增强,同时减小了巷道变形.通过数值计算研究冲击载荷对巷道稳定性的影响,有助于进一步认识冲击载荷对深部巷道支护围岩体系作用机理.     

深部复杂条件下锚索注浆支护技术应用

为解决开滦矿区深部矿压显现明显,巷道围岩变形量大、破坏性强、返修率高的问题,吕家坨矿-950二采区6272切眼掘进及扩面过程中,改变常规支护方式,使用注浆锚索锚网联合支护方法,通过中空锚索注浆加固围岩,将松散破碎的围岩胶结成整体,提高了岩体的内聚力、内摩擦角及弹性模量,从而提高了岩体强度及自承能力,有效控制了巷道围岩变形,巷道围岩移进量减小50%左右,节约巷道支护成本。     

大倾角煤层回采巷道断面适应性

基于大倾角煤层回采巷道围岩应力显现规律,采用数值分析方法对不同类型断面巷道的围岩塑性区及应力非对称分布特征进行研究,并建立异形断面巷道围岩破坏力学模型,确定其合理的支护方式.结果表明,大倾角煤层回采巷道围岩塑性区沿煤层倾斜方向演化,顶底板破坏深度大于两帮,且两帮破坏程度差异大;巷道断面形状不同,导致巷道围岩应力集中程度、塑性区及变形量等有很大差异;拱形巷道围岩变形适应性好,异形巷道两侧的顶角煤易发生剪切破坏,但考虑回采巷道掘进、设备运行及服务年限等需求,常用异形巷道;采用"锚网+钢带+锚索"的支护形式,加强异形巷道顶板帮及坡顶煤的支护,满足支护阻力大于F1和F2,可明显减少巷道围岩变形,保持巷道的稳定性.     

顾桥矿深部巷道围岩变形破坏特征及稳定性控制技术

基于顾桥矿深部巷道围岩变形量大、岩移速度快、破裂形态不规则的特点,采用数值模拟和理论分析的方法研究了深部围岩变形破坏的力学机理,得到了围岩塑性区的分布范围和扩展空间,揭示了围岩位移场的变形特征和围岩应力随机产生、连续变化、实时调整及动态发展的演化规律,相应提出了巷道稳定性控制的技术措施,即巷道断面全封闭支护技术、"三锚"组合强化支护技术和锚梁网索耦合让压联合支护技术。通过顾桥矿1114(3)工作面巷道支护的工程实践,有效控制了围岩变形,取得了良好的支护效果。     

郑沟湾1107工作面复合顶板巷道支护研究

郑沟湾矿1107工作面为典型复合顶板巷道,在工作面巷道掘进及开采过程中面临顶板极易离层、冒落,两帮移近、片帮及整体下沉,传统支护方式难以维稳等问题,本文分析了郑沟湾矿1107工作面复合顶板变形破坏的主要原因,研究锚杆支护设计,计算了适应于工作面的巷道支护参数、预紧力等,有效减少了巷道围岩变形,为巷道围岩的稳定提供了技术支持与保障。     

胶带机上山的围岩稳定性控制技术案例研究

胶带机上山是连接采区与大巷的重要运输环节,其巷道围岩稳定性的控制好坏决定了矿井安全、高效生产,本文在特定地质工程条件下,采用工程类比,设计了巷道支护方案,通过FLAC3D数值模拟分析了巷道的围岩稳定性,结果表明：虽出现了部分网兜现象,但巷道围岩整体稳定,支护效果好。为类似条件下巷道支护提供了可靠的参考。     

鹤壁五矿深部高应力软岩巷道破坏机理及对策

针对鹤壁五矿深部三水平延伸轨道下山高应力软岩巷道支护问题,采用理论分析与数值模拟手段对其变形破坏机理及支护对策进行了研究.结果表明,在深部高地应力及软岩膨胀性作用力的影响下,巷道围岩内部积聚了大量的变形能量,单纯依靠多种支护形式的叠加,而不注重支护体与围岩之间以及支护体之间的耦合是巷道失稳的主要原因.为此,提出了锚网喷+锚索+底角锚杆+桁架耦合支护对策,即通过喷层封闭围岩,锚网柔性支护释放变形能,底角锚杆转移底臌塑性滑移作用力,锚索+桁架支护控制围岩整体变形,从而实现对高应力巷道围岩变形的有效控制.该技术在现场进行了成功应用,取得了良好的效果.     

整体锚固支护理论在曙光煤矿的实践研究

依据实际地质力学资料,运用整体锚固结构理论提出了曙光煤矿巷道锚固支护方案,确定了锚固支护参数;对整体锚固结构下的巷道围岩变形进行了现场观测,结果表明,锚固支护稳定性良好。     

岩性因素对岩石爆破的影响

通过对岩石爆破机理的分析,认为岩石的最终破坏是由于爆炸产生的作用力超过其强度所致·进而分析了岩石的物理力学性质与岩石爆破的关系,重点阐述了岩石强度、孔隙度及密度对岩石爆破效果的影响,指出了在岩石爆破中起主要作用的是岩石的抗拉强度,阐明了岩石的空隙度越小、密度越大则越有利于岩石爆破,并探讨了水对岩石爆破效果的影响,指出水介质的存在有利于岩石的爆破·     

矿井岩爆数值模拟及应力状态分析

为了得出岩爆与应力分布状态之间的关系,为制定合理的岩爆预防及治理措施提供依据,采用数值模拟的方法,研究了岩爆巷道的围岩应力状态。结果表明:非均匀薄壁应力现象的存在,是掘进工作面岩爆频发的重要原因;对于硬脆性的围岩体,在受到扰动时,由于巷道围岩体内的应力集中峰值距离巷道表面距离较近,应力集中峰值就可能超过岩体破坏的极限强度,从而使岩石突然破坏,发生岩爆现象。该成果对岩爆的预防具有一定的参考价值和指导意义。     

节理岩体力学参数确定的数值试验方法

为解决现场或室内试验条件下难以测试大尺度岩体并确定其参数的问题,总结提出了应用数值试验方法确定节理岩体宏观力学参数的方法流程.即将节理岩体单元离散为岩块和节理两种类型,通过室内试验分别研究其力学特性,再把岩块和节理进行组合形成岩体,通过数值计算得出节理岩体的力学特性.将这套方法应用到贵州省某高速公路岩质边坡的岩体参数优化分析中,研究了试件尺寸、各向异性、岩块及节理力学参数等对岩体宏观力学参数的影响.数值试验方法为工程节理岩体参数的确定和优化提供了一种新的思路.     

岩石非均质度与热破裂的相关性分析

岩石的热破裂具有普遍性的特点,但不同岩石的矿物组成造成岩石热破裂具有不同的特征.通过研究岩石的非均质特征确定矿物非均质参数,结合岩石的热破裂特征对岩石在细观条件下的热破裂特征与岩石非均质度之间的关系进行研究,分别给出岩石矿物的质量非均质度Mn与体积非均质度Vn的定义,通过分析给出岩石非均质度与热破裂门槛值K的拟合公式.结果表明岩石的热破裂门槛值与岩石非均质度具有显著的相关性.     

切缝辅助滚刀破岩临界间距试验及预测模型研究

提高坚硬岩石条件下滚刀破岩能力是隧道施工的长期追求目标,而采用水射流辅助滚刀破岩可有效降低岩石开挖难度和刀具载荷,是一种很有前景的新型破岩技术。本文针对水射流切缝辅助滚刀破岩这一方式,首先采用破岩试验验证了切缝间距对切缝辅助滚刀破岩效果的影响,证明在岩石材料、贯入度、切缝深度一定条件下,切缝辅助滚刀破岩存在一个临界间距,当切缝间距小于临界间距时,切缝侧才能发生贯通破碎;然后采用岩石剪切破坏理论分析并提出了线性化临界间距计算模型,该模型表明临界间距的大小与切缝深度L和贯入度H的差值（L-H）线性线性相关。     

Numerical method to determine mechanical parameters of engineering design in rock masses

This paper proposes a new continuity model for engineering in rock masses and a new schematic method for reporting the engineering of rock continuity. This method can be used to evaluate the mechanics of every kind of medium; and is a new way to determine the mechanical parameters used in engineering design in rock masses. In the numerical simulation, the experimental parameters of intact rock were combined with the structural properties of field rock. The experimental results for orthogonally-jointed rock are given. The results included the curves of the stress-strain relationship of some rock masses, the curve of the relationship between the dimension Delta and the uniaxial pressure-resistant strength sc of these rock masses, and pictures of the destructive procedure of some rock masses in uniaxial or triaxial tests, etc. Application of the method to engineering design in rock masses showed the potential of its application to engineering practice.     

物化型软岩包覆改性和改性机理

基于对已有软岩和软岩工程的研究方法、存在问题和软岩的物质组成、晶层结构与胀缩机理等的系统研究,提出了可以通过表面包覆改性实现物化型软岩工程稳定的新思路,并对物化型软岩的表面结构和性质进行了系统研究,给出了化学结构为Y-R-SiX3的有机硅化合物与物化型软岩表面反应的化学方程,为软岩和软岩工程稳定性的深入研究提供理论依据.     

陕西洛南陶湾砾岩地震机理新认识

陶湾砾岩是水下地震机理作用下所形成的一套碎屑岩组合。发育有典型的震积岩、海啸岩、震浊积岩及震火山岩岩石类型。其中震积岩由震褐岩、震裂岩及自碎（屑）角砾岩组成。震浊积岩分布于洛河韧性剪切构造带之南，属传统“陶湾砾岩”范围和涵义，即为狭义陶湾砾岩；而广义陶湾砾岩包括分布于洛河韧性剪切构造带之北的震积岩，海啸岩及狭义陶湾砾岩。陕西洛南地区首次发现的震积岩-海啸岩-震浊积岩-震火山岩-正常背景沉积地震沉积序列之完整在所报导古地震作用沉积序列当中实属罕见，为华北地块南缘造山过程及深入了解古地震作用提供了良好地段和有力证据。     

旋转水射流破岩的数值模拟分析

采用非线性动力有限元和岩石动态损伤模型模拟了旋转水射流作用下岩石的损伤破坏过程 ,其中岩石损伤场的求解采用解耦的方法。同时还对旋转水射流的破岩机理进行了分析。模拟计算结果与前期的试验结果一致 ,均显示旋转射流具有较强的破岩能力 ,其原因在于旋转射流的质点具有三维速度 ,破岩时以倾斜冲击为主 ,易于在岩石表面形成拉伸和剪切破坏 ,回流的干扰较少 ;破岩过程首先是形成一环形破碎带 ,然后沿径向和轴向发展 ,所形成的破碎坑呈内凸锥状。旋转射流破岩的优势在于破碎面积大、效率高。     

湘南红砂岩崩解机理研究

在红砂岩室内崩解试验和大气条件模拟的渐进崩解试验中,对崩解过程碎屑物的颗粒级别质量变化进行了跟踪.采用分形方法对颗粒级别的质量变化进行了处理,发现红砂岩膨胀崩解过程是一个分数维不断变化的过程.在崩解达到一定程度后,崩解碎屑物的颗粒级别不再发生变化,红砂岩类的吸水膨胀崩解也停止,此时崩解物的分数维亦达到一个不再变化的临界值.该临界值可用来定量表征其崩解的机理,解决了红砂岩的崩解过程一直无法采用定量指标进行刻画的难题.