含有软弱夹层的巷道系统随机分析

从随机观点出发，详细地分析了穿过含有软弱夹层岩体的巷道系统可靠性。巷道系统的破坏概率受巷道断面破坏概率、巷道长度、破坏区长度、弱层发生率、弱层长度的分布函数等多因素影响，不能简单地用巷道断面破坏概率反映整个巷道系统的质量状态。     

煤矿软岩巷道顶底板剪切变形破坏机理

通过石嘴山一矿38区 600 m轨道巷表面收敛监测及变形破坏的研究,总结出了变形破坏特征。以矿山压力假说为前提,对巷道围岩典型破坏特征作出理论推断,建立巷道顶底板的力学模型,并应用关键层理论、块体理论、弹性力学对巷道变形破坏进行理论分析与求解,得出了巷道顶底板发生剪切破坏判定条件,并用FLAC3D数值模拟验证其正确性,为深部巷道支护提供了新的理论依据。     

改进Verhulst模型与灰色效果测度的软岩巷道顶板破坏规律分析

为了对软岩巷道顶板的位移进行有效预测,防止因顶板位移过大而使得巷道破坏带来损失,利用改进Verhulst模型与灰色效果测度理论对软岩巷道顶板破坏规律进行分析。利用位移监测手段对矿山部分巷道顶板位移进行监测,利用预测精度更高的改进Verhulst模型对检测结果进行分析,得到巷道顶板的最终位移,并判断巷道破坏情况。对影响巷道顶板位移的顶板地应力、围岩质量、巷道跨度以及支护方式等因素灰色效果进行综合测量,将测度值与巷道破坏情况相结合,得到矿山各巷道顶板的宏观稳定性评价结果。研究结果表明:当灰色预测效果测度值在0～0.705 1之间时,巷道是比较稳固的,为巷道进行二次支护提供了依据。     

采区巷道变形破坏的防治措施

本文分析了采区巷道变形与破坏的自然因素与开采技术因素，总结了采区巷道变形破坏的基本形式，提出了采区巷道破坏的预防与处理措施。     

综放回采巷道锚网索支护设计

针对放回采巷道为全煤巷道,受采动影响巷道围岩变形大,破坏严重的问题,为了解决该类巷道支护问题,通过应用工程类比法、理论计算法,对山河煤矿首采工作面回采巷道变形破坏特点设计出合理的支护方案,确定了锚杆、锚索的长度及间距排距和预紧力四个关键支护参数。巷道矿压观测数据表明该方案有效的控制了巷道变形与破坏,取得良好的经济效益。     

回采巷道分段不同支护方式支护实践

本文针对王家山煤矿一号井回采巷道现支护方式下巷道破坏情况,采用了根据巷道服务时间不同采用不同支护方式支护的技术,有效地控制了回采巷道的变形破坏,取得了良好的安全效益和经济效益。     

大跨度矩形巷道围岩失稳破坏机制及数值模拟

巷道围岩的失稳破坏是资源开采阶段面临的重要问题。首先,对巷道围岩失稳机制进行了理论分析,探究巷道稳定性的主要因素,并基于ANSYS/LS-DYNA仿真平台对不同跨度巷道（4 、6 、8 、10 m）进行动静荷载耦合响应数值模拟分析。结果表明：当巷道埋深、底板梁厚度等因素一定时,巷道跨度是影响巷道围岩失稳的主要因素。巷道围岩在初始静应力场作用时,第一主应力随着跨度的增加呈现逐渐增大的趋势;跨度的增加（10 m）会使巷道围岩x和y方向的应力发生突增现象,均在巷道底板处有相对较大的拉应力。巷道跨度的增大,导致左右两帮的移近量有所增加;顶板下沉和底板隆起的程度显著增加,加剧巷道失稳破坏风险。在静动荷载耦合作用下,巷道围岩发生失稳破坏,破坏程度随跨度的增加而增加。     

复合顶板巷道围岩变形与破坏特征数值模拟

为了研究复合顶板巷道围岩变形及破坏规律,结合镇城底矿工程实际,应用RFPA分别模拟了一般顶板巷道和复合顶板巷道开挖后围岩的动态变化过程,得出了复合顶板条件下巷道围岩变形和破坏的特征,从而为该矿巷道的支护设计提供科学依据.     

瓦斯爆炸对巷道壁面损伤破坏的数值模拟研究

为了研究巷道内瓦斯爆炸冲击波对巷道壁面结构的损伤破坏,利用ANSYS/LS-DYNA建立巷道瓦斯爆炸物理模型和数学模型,对掘进巷道瓦斯爆炸冲击波破坏特性进行数值模拟研究。结果表明:在巷道壁面边缘位置和中心位置超压测值较大,其壁面损伤相对更为严重;冲击波在巷道轴向壁面也会出现反射和叠加,导致整体超压峰值上下振荡波动;瓦斯爆炸后冲击波向开口方向传播,瓦斯区壁面受到的载荷最大,并逐渐向空气区加载扩散;随着爆炸冲击波能量衰减,而应力持续加载在壁面结构,压力集中对壁面结构施加静态破坏,最后超过其承受能力,导致巷道失稳破坏。研究结果可为优化巷道结构的设计提供理论参考。     

深部软岩巷道围岩分区破裂模拟实验

为研究深部软岩巷道破坏特征和机理,采用与实际工程岩体结构相似的巷道围岩物理模型进行三维模拟试验,考虑了不同应力水平、岩性(软岩和硬岩)、岩体结构特征(节理及层理分布)以及支护形式等因素,通过对比分析在弱、强支护条件下围岩内部不同深度的应力状态和位移,归纳出巷道围岩分区破坏的原因和影响因素,同时提出了主应力方向的旋转对巷道围岩的破坏作用,初步认为深部巷道分区破裂主要是剪切和张拉破坏共同作用的结果,这对于探索软岩巷道变形破坏规律和指导支护技术具有重要意义.     

改进后的灰色聚类分析与优势关系粗糙集的采场稳定性评价体系

为了减少因深井巷道破坏而带来的人员伤亡和财产损失,利用监测与调查手段对深井巷道断面积随时间变化情况进行统计,利用微分Verhulst模型及差分Verhulst模型对深井巷道断面积随时间变化规律进行比较分析,选取精度较高的Verhulst模型对深井巷道最终断面积进行预测,并判断深井巷道的破坏情况。将巷道的破坏情况与地应力、围岩质量、巷道初始断面积以及首次支护方式等影响因素相结合,利用粗糙集理论对深井巷道破坏规律进行分析,为矿山拟定深井巷道二次支护方案提供依据。研究结果表明:对于采场稳定性评价体系,基于优势关系粗糙集理论比传统的基于不可分辨关系粗糙集理论生成规则更加科学、可靠,更加适合对采场稳定性评价体系进行分析。     

强开采条件巷道变形破坏与能量转移分析

为进一步研究强开采条件下巷道变形破坏与能量转移特征,采用了RFPA计算软件,对巷道变形破坏及能量传递特征进行分析,研究开采过程中巷道变形破坏规律。研究结果表明,巷道顶部及两端应力集中现象较严重,且随着开采的不断推进,应力值不断增加,在顶部中间部位和两端处易产生裂缝并不断发育,甚至发生局部破坏;从能量释放角度分析可知,随着开挖的推进,能量积聚发生在裂缝发生和扩展区域,也是应力集中部位,当岩体内能量达到材料破坏强度时,材料将发生破坏,表现为拉应力作用下的破坏。数值计算结果可为开采中巷道安全和稳定提供可靠依据。     

煤矿软岩巷道顶底板剪切变形破坏机理

通过石嘴山一矿38区＋600m轨道巷表面收敛监测及变形破坏的研究，总结出了变形破坏特征。以矿山压力假说为前提，对巷道围岩典型破坏特征作出理论推断，建立巷道顶底板的力学模型，并应用关键层理论、块体理论、弹性力学对巷道变形破坏进行理论分析与求解，得出了巷道顶底板发生剪切破坏判定条件，并用FIAC加数值模拟验证其正确性，为深部巷道支护提供了新的理论依据。     

“三软”煤层回采巷道围岩灾变机理

为解决"三软"煤层回采巷道围岩控制难题,以大雁矿区典型"三软"煤层回采巷道为例,采用理论分析和数值模拟的研究方法,分析"三软"煤层回采巷道围岩灾变影响因素,研究了围岩灾变机理。结果表明:掘进期间,回采巷道两帮破坏程度大于顶底板,两帮以剪切破坏为主,最大破坏深度约1.2 m,顶底板发生拉伸破坏,最大破坏深度约0.6 m;回采期间,回采巷道顶板破坏程度大于两帮,底板破坏程度最小,顶底板以拉剪破坏为主,顶板最大破坏深度4.0 m左右,两帮以剪切破坏为主,最大破坏深度2.0 m;掘进及回采期间,两帮初始最大破坏深度均位于帮角部位,顶板初始最大破坏深度均位于帮角附近,掘进期间应重点加强两帮帮角围岩灾变控制,回采期间应重点加强帮角附近顶板围岩灾变控制。     

大采高大断面六边形顺槽巷道相似模拟研究

针对目前大采高的特点,提出顺槽巷道采用大断面六边形巷道,并采用相似模拟实验研究了该巷道应力分布及围岩的变形破坏方式;得出巷道围岩水平与垂直位移规律、围岩裂隙演化及破坏规律;从巷道稳定性理论出发,提出六边形巷道最优断面的设计方法;分析了大断面六边形巷道的可行性、适用性及其优越性。为大采高顺槽巷道的维护提供了全新的理论和方法。     

回采巷道底板破坏范围及其影响研究

针对回采巷道底板破坏深度确定难题,以蒋家河煤矿ZF204工作面运输顺槽为研究背景,采用现场实测、物理相似模拟和数值计算相结合的方法,掌握了巷道两帮脚挤压破碎和底鼓规律,建立了底板破坏力学模型,分析了巷道底板的极限承载力,揭示了巷道底板挤压流动型变形的破坏机理。研究发现,巷道两帮下部的底板极限承载力与内聚力成正比关系,并且随着内摩擦角的增大,巷道极限承载力随内聚力的增大的幅度越大。内聚力一定时,极限承载力随着内摩擦角的减小而降低。围岩渐进破坏参数的折减系数小于1时,极限承载力随着折减系数呈降速减小。基于上述分析,建立了巷道底板极限平衡深度计算模型,得出巷帮极限平衡区宽度与巷道底板破坏深度成线性增长关系,给出了巷道底板最大破坏深度和位置计算公式。基于底板破坏引起极限平衡圈演化研究,完善了巷道支护的极限平衡圈理论。     

煤矿井下巷道围岩破坏分析及控制对策

本文通过对煤矿井下巷道围岩破坏因素进行科学的分析,提出了利用与提高围岩强度、利用注浆技术提高围岩承载能力的两个煤炭井下巷道围岩破坏控制技术,从而为安全、经济、有效、环保的解决煤矿井下巷道的围岩破坏控制提供科学的参考。     

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.     

扩容角对圆形巷道岩爆过程的影响

利用FLAC模拟了不同扩容角时圆形巷道的岩爆过程。为了模拟巷道开挖,利用编写的FISH函数删除巷道内部的单元。岩石服从莫尔库仑剪破坏与拉破坏复合的破坏准则,破坏之后呈现应变软化—理想塑性行为。文章的模拟分为3步：首先,将静水压力施加在模型上,直到达到静力平衡状态;然后,利用编写的FISH函数,开挖巷道;最后,计算重新开始,直到达到静力平衡状态。模拟结果表明,随着扩容角的增加,剪切带变宽,岩爆坑变深,破坏单元数目增多,破坏区变大。当扩容角较低时,高剪切应变集中于“狗耳”形岩爆坑位置,剪切带与巷道周边切线之间的夹角较大;当扩容角较高时,高剪切应变集中于巷道周边的一些位置上,剪切带与巷道周边切线之间的夹角较小。该研究结果与Roscoe,Arthur理论相符。     

急倾斜煤层巷帮变形失稳数值模拟

为控制新强煤矿急倾斜煤层巷帮变形失稳,采用数值模拟、理论分析和现场试验相结合的方法对急倾斜松软煤层回采巷道围岩变形破坏规律、合理支护方式与支护参数进行研究.研究表明:急倾斜松软煤层两端区是破坏的集中区域,下端头破坏更为剧烈,急倾斜松软煤层巷道的变形与破坏具有非对称性;急倾斜煤层巷道无支护时,巷道冒顶、底鼓、上帮破坏比较严重,而采用锚杆支护后,底鼓是影响上帮稳定性的关键,巷道上帮底角是控制的关键部位.通过数值模拟优化,确定了最终的支护参数,并进行了现场工业性试验,观测结果表明:巷道变形得到了有效控制,取得了较好的支护效果.