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。     

寒区公路隧道软弱围岩破碎带塌方段支护方案探索

寒区隧道过断层破碎带极易引起塌方,给施工和支护带来难度。结合连霍(连云港-霍尔果斯)高速公路高岭隧道塌方段为工程实例,提出了高岭公路隧道支护思想和优化方案。研究结果表明,寒区公路隧道过软弱破碎带是特殊地质赋予条件下的一种情况,对该工程应用了一些具体措施后,通过对方案的选比,同时加强现场监测,取得了良好的效果,为寒区隧道的安全性施工提供了技术支撑。该成果对寒区隧道过区域性软弱破碎带的支护参数研究提供了重要指导作用和应用价值。     

联合支护在特别破碎围岩中的运用

充分分析了在特别破碎围岩中炮掘施工巷道顶板管理的难度,针对可能发生的顶板事故,采取相应的支护措施,最终实现控制围岩变形。     

高地应力破碎围岩隧道支护结构稳定性分析

为掌握地高地应力破碎围岩隧道支护形式与参数及施工方法,以天平铁路关山隧道为工程实例,结合现场对支护结构的应力量测,运用FLAC3D有限差分软件,对隧道支护结构应力、位移进行数值模拟研究,跟踪研究了支护结构竖向应力、水平应力、竖向位移、锚杆轴力等随着掌子面推进的变化规律,并对现场实测的支护结构随时间变化规律进行研究。结果表明:在掌子面距离监测支护2B范围以内时,支护结构应力增长较大,超过2B范围后,应力增长较小,表明支护结构是稳定的;数值模拟和现场实测规律基本一致,但其大小不尽相同,这是由于数值模拟忽略了节理、地下水等影响因素。     

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。     

新桥矿破碎围岩巷道“锚架注”支护技术应用

新桥矿南一采区运输上山穿过落差30 m、宽度140 m特大断层,断层带内岩体极其破碎。为了不影响施工安全和施工进度,巷道采用＂超前预注浆＋U29伸缩性封闭圆形钢棚＋锚网喷＂进行支护。5个多月后,两帮最大移近量达到216 mm,顶板最大下沉量为120 mm,底臌量约135 mm,采用这种支护技术有效维护了巷道的长期稳定。     

基于Mohr-Coulomb准则隧道围岩-支护体系协同作用下支护强度分析

确定围岩-支护结构体系动态协同变形关系是地下工程支护需要解决的关键问题之一。运用Mohr-Coulomb准则推导隧道开挖支护后围岩径向变形与支护结构径向变形的协同方程,探讨Ⅳ级围岩塑性半径、围岩位移及支护刚度随支护强度的变化关系;并运用FLAC3D数值模拟验证协同变形方程的合理性和有效性。结果表明:（1）围岩-支护结构体系协同变形方程能很好的反映围岩位移和塑性区半径随支护强度变化的关系,且相互关系是非线性的。（2）支护强度为0.75Mpa时,理论计算拱顶沉降为18.9mm、数值模拟拱顶沉降为21.6mm;支护强度为1.5Mpa时,理论计算拱顶沉降为11.2mm、数值模拟拱顶沉降为11.1mm,表明围岩-支护结构动态协同变形方程的有效性。（3）针对Ⅳ级围岩在采用超前支护和CRD工法施工时,建议支护强度设计为0.75-1.5Mpa、支护刚度设计为59.8-375.0KN/mm。     

软弱破碎带隧道围岩变形及初期支护受力分析

针对中条山公路隧道的软弱破碎带围岩的地质情况,采用有限差软件分别对台阶法与单侧壁导坑法施工时隧道的掘进过程进行了数值模拟.对不同开挖方式下围岩变形(拱顶沉降和收敛位移)和初期支护(初衬和锚杆)应力进行了比较.结果表明:当上台阶通过时,围岩变形和初支受力都较大;在抑制洞周位移方面,单侧壁导坑法优于台阶法,但在软弱破碎围岩条件下,其优势并不显著;在控制初衬结构受力方面,台阶法优于单侧壁导坑法.     

高应力破碎围岩回采巷道支护技术研究

为解决高应力破碎围岩回采巷道支护难度大的问题,本文采用试验室试验、理论分析及现场观测的方法,以高河煤矿工作面回采巷道为研究对象,通过研究分析得出该巷道应采取锚网索联合支护手段,确定巷道支护参数,对支护巷道进行表面位移观测,并对比分析原支护设计,结果表明:支护参数优化之后,能有效保证巷道稳定性,为类似条件巷道支护设计提供理论依据。     

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。     

锚网索支护技术在软岩大断面中的应用

在软岩大断面巷道中采用锚网索支护,可以降低劳动强度和支护成本,提高功效和单进水平,是一种非常科学、有效、经济的支护形式。斌郎煤矿的实践表明,采用锚、网、梁+锚索支护,可解决大断面的支护难题;由金属支架的800元/m,降至200元/m;可提高施工的安全性;单进水平可提高25%,工效可提高33%.     

井筒围岩应力分布及支护强度相似模拟

为了对井筒围岩应力分布及支护强度进行分析,采用相似材料模拟实验对龙家堡煤矿立井井筒围岩应力分布状态进行了模拟,并结合理论计算结果及数值模拟结果对支护强度进行了分析.实验结果表明,井筒围岩应力分布呈南北向居大,支护强度与实测强度吻合,能够满足井筒支护要求.同时也为矿井投产后巷道支护提供了有利依据.     

Research on characters of surrounding rock in complex geology conditions and supporting time

The methods combined by test, field monitoring and theoretical analysis were adopted to do the systemic research on the rock mass from micro-structure to macro-deformation, and rheological model of Jinchuan rock mass was established to discuss the reasonable supporting time. Resuhs show that supporting after suitable stress and displacement release can benefit for the long-term stability of surrounding rock.     

金川Ⅲ矿区硐室围岩蠕变特性与支护时机

针对金川Ⅲ矿区硐室围岩蠕变控制问题,通过对破碎工程系统中大件道工程围岩变形的监测发现有明显的流变特性,即包括急剧变形、减速变形以及变形趋于稳定的三个阶段.分析了围岩应力环境、矿物成分和地下水对硐室围岩变形的影响,提出了适合高地应力构造影响带围岩流变模型,并对流变参数作了分析.根据金川岩体流变过程是由弹性、塑性、黏弹性和黏塑性等多种变形共存的一个复杂过程,呈现出高度的非线性的特征,从理论上分析二次支护的最佳时机,即金川Ⅲ矿区深部岩体在开挖并进行一次支护后的第3周内可作为最佳的二次支护时机,允许变形量应控制在50～150 mm.     

破碎围岩环境下巷道应力与变形监测

开采过程中,破碎围岩环境下巷道煤岩结构及应力与变形随时间演化行为直接影响其稳定性。通过理论计算,结合现场应力监测、声发射(acoustic emission,AE)和钻孔窥视等手段,定量确定了工作面煤巷的松动范围和塑性区范围,综合分析了破碎围岩环境下煤岩非对称变形特征,为工作面安全开采提供了依据。     

破碎围岩大采高回撤工作面防灭火工艺应用实践研究

破碎围岩环境下的大采高工作面开采空间大,顶板破碎范围广,采区空漏风率大,尤其是在工作面回撤期间采空区防灭火,是实现矿井安全生产的基础。以羊场湾煤矿Y120204大采高工作面回撤为工程实例,通过采用注氮防灭火,并辅以传统的灌浆、隔离墙等措施,在大采高破碎围岩工作面采空区组织实施防灭火,并严密监控了防灭火效果。现场实践表明,大采高工作面采空区火灾情况得到良好控制,该工艺对羊场湾以及宁东矿区其他大采高工作面采空区的防灭火管理具有借鉴意义。     

山岭隧道超浅埋段开挖围岩变形分析

随着我国公路、铁路建设的大力发展,山岭隧道洞口段、冲沟段、沟谷等地段的超浅埋问题严重威胁着隧道施工及运营期的安全。本文以某超浅埋山岭隧道为分析对象,采用了数值模拟和现场监测的手段,对超浅埋隧道在开挖条件下围岩的变形进行分析。分析结果表明：当隧道埋深小于2倍隧道直径时,埋深越浅隧道开挖后拱顶下沉位移量越大;超浅埋隧道开挖后围岩的变形可分为三个阶段,即变形急增阶段、变形缓慢阶段和变形平稳阶段;其中,第一阶段围岩产生的变形最大,是隧道开挖过程中重点关注的一个阶段。最后,通过对比分析发现,实际监测数据与模拟结果变化趋势基本吻合,模拟结果的累积变形值略大于实际监测结果,这是因为监测工序晚于开挖工序。因此,掌握超浅埋隧道在开挖过程中的围岩变形规律,并制定科学合理的开挖支护措施对隧道的安全十分重要。本文的研究是基于工程实例开展的,其研究成果对同类工程具有指导意义。     

季冻区破碎围岩隧道冻胀力计算方法及工程应用

为了保障季冻区破碎围岩隧道的运营安全及使用年限,依托榆树川隧道冻害处治工程,采用理论分析、现场监测及数值模拟,对季冻区破碎围岩隧道冻胀力计算方法及隧道衬砌安全监测管理标准进行研究.基于冻融岩石圈冻胀模型和含水风化层冻胀模型,提出了季冻区破碎围岩马蹄形隧道冻胀力计算方法,并以衬砌最小安全系数素混凝土2.0、2.4、2.8...     

基于不同强度折减路径下的隧洞围岩稳定性分析

为解决隧洞围岩稳定性分析问题,开展了基于广义Hoek-Brown屈服准则强度折减法的研究.在有限差分软件FLAC^3D中利用FISH语言编制强度折减程序,并以计算收敛性和特征点位移突变性为判据,求得整体安全系数.针对广义Hoek-Brown屈服准则四个基本输入参数σ_ci、m_i、GSI和D,引入等效接近度概念,以此为基础对比分析了七种强度折减路径的合理性,得出折减路径的合理性依赖于具体工程参数的结论,并通过工程实例对比验证了上述结论.隧洞稳定性随D值的增大而降低;将计算收敛性以及特征点位移突变性相结合作为其稳定性的判断标准更为合理.     

围岩与早期强度阶段充填体耦合作用的模拟试验研究

选用全精炼工业石蜡和以石蜡为胶结剂的尾砂石蜡拌合料作为两种充填体模拟材料,通过轴向加载测试并借助超声波检测仪、声发射信号分析仪、裂纹扩展显微成像设备等,对处于早期强度阶段的充填体与围岩的耦合作用机理进行试验研究。结果表明,石蜡和尾砂石蜡这两种材料的力学变形特征与矿山所用充填体早龄期的力学性能相似,用其模拟处于早期强度阶段的胶结充填体是合理和可行的;在加载过程中,围岩/充填体复合试样的破坏裂纹主要沿着围岩与充填体接触面扩展;试样内超声波声速值衰减幅度越大的区域,其内部损伤破坏越严重;试样加载过程中的声发射点分布情况进一步验证了损伤破坏在充填体与围岩接触带区域发生较多,这与裂纹扩展情况相符。