基于软岩流变特性的“围岩-锚杆”系统稳定性模拟研究

针对新河煤矿-760 m软岩巷道变形大且持久的特点,采用三维数值模拟方法,分析了软岩巷道的流变特性对“围岩-锚杆”系统的影响,研究了流变软岩巷道围岩位移以及锚杆受力的发展变化特征.研究结果表明：锚杆轴应力与剪应力符合中性点理论,并且岩体弹性模量越小,锚杆剪应力越小,分布范围越大、越均匀,岩体弹性模量越大,剪应力越大,其作用范围越小、越集中,并且围岩位移会随着岩体弹性模量的减小而增大,即岩体越软,围岩位移越大.但通过锚注加固作用,该类软岩巷道围岩位移都得到了有效的控制,锚杆剪应力的分布特征研究为锚杆锚固形式在不同强度岩体中的选择提供了依据.     

岩土单轴压缩过程的电磁辐射特性实验研究

采用重庆黄泥包滑坡处采集的岩土试样,在TYE-300微机控制水泥压力实验机上进行单轴压缩实验,测试了岩土破坏过程的电磁辐射与声发射信号,得出了岩土单轴压缩过程电磁辐射的基本特征：岩土受压会产生电磁辐射信号,电磁辐射信号随着压力的增加呈现连续增加的趋势,在主破裂时刻有较强电磁辐射信号产生：岩土的强度越大,电磁辐射强度值越大;加载速率越大,电磁辐射强度值越大。研究成果对于地质滑坡等灾害预报有着较大的理论意义和应用前景。     

煤自燃预测的支持向量回归方法

煤自燃温度的准确预测是矿井煤自燃防控的关键。为了科学准确地预测采空区煤自燃温度,在大佛寺煤矿40106综放工作面开展现场观测实验,以现场束管监测系统数据为基础,采用粒子群优化算法(PSO)优化支持向量回归(SVR)参数,建立了煤自燃温度预测的PSO-SVR模型;同时,在保证训练和测试样本不变的前提下,建立了标准SVR模型、BP神经网络(BPNN)模型和多元线性回归(MLR)模型,并与PSO-SVR模型预测结果进行对比分析。MLR,BPNN,SVR和PSO-SVR模型训练样本预测结果的平均绝对百分比误差(MAPE)分别为:5.75%,0.84%,4.16%和1.13%,测试样本预测结果的MAPE分别为:5.17%,3.03%,3.83%和1.34%.结果表明:MLR模型预测结果最差,说明煤自燃温度与气体指标之间的非线性关系更显著,线性模型不宜于煤自燃预测;BPNN模型训练样本预测效果极佳,但测试样本预测效果较差,易出现"过拟合"现象,泛化性较差;PSO-SVR模型预测精度较标准SVR模型有了极大提高,更适宜于煤自燃预测。     

泰安岩溶水系统地下水水量水质模拟与预测

运用建立的地下水水量水质耦合模型，以2000年为基准，对泰安岩溶水系统2010年的水量及水质进行了模拟预测，指出现状开采条件下岩溶水系统地下水环境将持续恶化；为了实现地下水资源可持续利用，必须对岩溶水系统地下水资源进行优化控制规划。     

水平巷道火灾浮羽流及顶板射流积分模型

为研究矿井火灾火源区域烟流流动规律，以便对矿井火灾灾变风流的流动状态进行更详细地描述和计算机动态模拟，分析了矿井水平巷道火灾浮羽流的特性和顶板射流的形成原因，从基本物理定律和守恒方程出发，采用二维平面射流和动量积分分析方法，建立了水平巷道火灾浮羽流和顶板射流的数学模型。此模型经实验和计算检验修正后将作为矿井火灾区域模拟的理论基础。     

利用三维地震勘探纵波方位振幅随偏移距变化技术检测煤田裂隙

裂隙检测对煤田生产和安全具有重要意义，地下裂隙的存在导致地震波场呈现方位各向异性的特征，地震波反射振幅随炮检距和方位角的变换而变化．在弱各向异性假设下，纵波反射系数可以简明地表示为裂隙参数的解析函数．为了利用地震波反射振幅与炮检距和方位角的变化规律预测安徽淮南某煤矿地下裂隙分布情况，在该地区进行了全方位角三维地震勘探，通过三维地震资料的精细分析和处理，主力煤层附近的地震波场呈现明显的方位各向异性特征，反射振幅随方位角的变换规律与方位各向异性理论预测结果吻合良好，表明纵波方位振幅随偏移距变化(AVO)理论可以用于该煤田裂隙方位和裂隙密度的预测．     

露天矿边坡损伤与可靠性变化规律的数值分析

以鞍钢眼前山露天铁矿南帮节理岩体边坡为工程背景,综合应用FLAC-3D、损伤力学、断裂力学和可靠性分析等多项理论和方法,系统研究了露天矿边坡的节理岩体伴随采矿开挖的概率损伤分析程序,定量揭示了边坡岩体概率损伤分布及演化规律。综合考虑节理、岩石和岩体初始损伤状态的抗剪强度,结合露天矿开挖的FLAC-3D模拟与损伤断裂力学分析,根据Monte-Carlo原理和极限平衡理论建立了露天矿节理岩体边坡的三维稳定性和可靠性动态评价模型,探讨了眼前山铁矿南帮 21 m铁路运输平台的节理岩体边坡在矿山不同开采深度的稳定性和可靠性的动态变化规律。     

煤岩单轴压缩声发射试验分形特征分析

针对有效预测煤岩破裂引起的动力灾害的难题,运用分形理论建立了声发射参数分形维数计算模型,对冲击倾向性煤岩单轴压缩声发射试验信号分形特征进行了研究. 结果表明:随试件的加载进程,声发射能量计盒维数逐步上升,破坏前上升到最高;关联维数降低,试件破坏前下降到最低;Gauss Amp方程能较好地描述煤岩在单轴压缩荷载作用下声发射能量关联维数随荷载的变化规律;可将声发射能量关联维数的持续降低作为煤岩失稳破坏的前兆.      

巷道煤柱自燃温度场数值模拟与火源定位的研究

对于巷道自然发火,我国当前煤矿现场往往采用试探法打钻,然后灌注泥浆或水实施救灾.但在救灾时,准确确定火源位置是救灾关键;由于影响条件的复杂性,目前对相关机理的研究未进行深入研究.针对这一问题,论文针对巷道自燃可能的5种自燃情形,采用动态数值模拟方法研究巷道自燃后温度场和温度曲线图的分布,得出了不同火源位置,巷道表面温度分布规律为当前煤矿现场救灾确定火源点、实施打钻注浆灭火时提供技术指导.图11,参8.     

岩浆岩圈闭区煤层钻屑瓦斯解吸指标敏感性研究

为研究岩浆热演化区域煤层钻屑瓦斯解吸指标的敏感性,建立杨柳煤矿10煤层岩浆岩圈闭区煤层敏感指标体系,论文采用实验室实验和现场考察相结合的研究方法对岩浆岩圈闭的104,106采区突出预测指标(钻屑瓦斯解吸指标K1,Δh_2)的敏感性进行系统研究。结果表明:岩浆岩圈闭区域10煤层瓦斯初始解吸量大,初始解吸速度快,第1 min及第3~5 min瓦斯解吸量随瓦斯压力的变化符合幂指数关系;依据Δh_2指标计算所得的第3~5 min瓦斯解吸量与实测的瓦斯解吸量平均误差为23.30%,而依据K1指标计算的第1 min瓦斯解吸量与实测的瓦斯解吸量平均误差56.22%;依据Δh_2指标计算所得的第3~5 min瓦斯解吸量与实测的瓦斯解吸量平均误差更小,即表明Δh_2指标更敏感。同时,现场实测的78组钻屑瓦斯解吸指标结果也表明Δh_2指标迫近度方差和标准差较大、对工作面推进过程中的地应力及突出危险程度变化反映能力更强,即Δh_2指标更加敏感。因此,结合现场考察和实验室测定结果,将Δh_2作为10煤层岩浆岩圈闭区主要敏感指标,K1指标作为辅助指标。