装配式地铁车站外墙-底板节点抗震性能研究

针对装配式地铁车站结构,提出一种新型的车站外墙-底板连接节点。该节点通过车站单侧半预制墙板与底板伸出的竖向U型钢筋搭接连接来实现侧墙与底板间的内力传递。为研究该节点的抗震性能,结合实际工程设计制作PSJ1,PSJ2和PSJ3这3个节点区位置各不相同的足尺预制拼装节点试件,并通过拟静力试验研究节点的破坏形态、承载能力、滞回性能以及U型筋搭接连接的传力性能。研究结果表明：U型钢筋的搭接连接能够有效传递钢筋应力;搭接连接区可能出现钢筋弯弧段的断裂破坏以及弯弧内部混凝土的压碎破坏,两种连接失效模式均可归因于钢筋与混凝土之间的黏结退化;将U型筋搭接位置设置于外墙的加腋段,可有效防止连接失效对节点抗震性能的影响,使节点的极限承载力进一步提高。     

近距离煤层开采对上煤层煤柱氧化影响与治理研究

为研究下部近距离煤层开采引发上煤层工作面煤柱氧化问题,以某煤矿9#煤层2394工作面回风顺槽煤柱为研究对象,研究了其下方12#煤层2322工作面开采后采空区上方“两带”分布高度特征和下山边界影响区的范围。研究结果表明,该回风顺槽煤柱处于下煤层工作面采空区上方裂隙带及下山边界影响区范围内。同时,运用FLAC3D模拟了该煤柱内的应力、位移和变形破坏特征,模拟结果表明,下方12#煤层工作面开采是造成了9#煤层回风顺槽煤柱变形破坏的主要原因。由于煤柱破坏变形及在掘进正压通风的影响下,该煤柱内出现了高温氧化现象。通过采取煤层注水、喷浆隔氧、保障通风等措施,消除了煤柱火灾隐患。     

底板隐伏导水断层安全性评价

构造地质断层存在着向工作面底板隐伏延伸的可能性,并成为沟通含水层的导水通道,对工作面的安全性造成影响。为了对底板隐伏导水断层的安全性进行评价,以鲁西南某矿三采区31336工作面为例,通过底板钻探,利用钻孔水压和水温异常定位了隐伏导水通道位置。运用递进导升突水的评价法,认为在回采过程中,隐伏导水断层不会和底板破坏区接通,不需要对导水通道治理也不会发生突水。工作面的安全回采证实了结论的正确性,研究成果对条件类似的工作面具有借鉴作用。     

大倾角煤层长壁开采顶板结构时空演化特征

为了明确大倾角煤层走向长壁开采顶板结构时空演化规律,采用物理相似模拟、数值模拟、现场实测综合互馈的研究手段,对采空区矸石的非均匀充填特征、顶板结构空间展布形态、围岩主应力大小渐变与方向偏转的演化过程和支架工作阻力的区域性特征进行研究。结果表明：随着推进距离的不断增大,底板上矸石堆积范围增大,在支架后方采空区开始往复出现倒三角的临空面;在深部采空区,矸石堆砌与水平面之间夹角沿倾向下部至上部不断减小;顶板位移呈现出“增大-稳定”的演化趋势,峰值位置由工作面倾向中上部区域向倾向中部迁移;顶板应力传递拱壳呈典型的非对称分布特征,拱壳内部岩体受力状态由双向受压转为单、双向受拉,主应力方向由x轴正向转为负向;顶板变形破坏的非对称性使得工作面支架工作阻力呈现倾向中上部较大、离散程度高,倾向中下部较小、离散程度低的区域特征。研究结果可为大倾角煤层长壁采场顶板稳定性控制提供一定的参考与指导意义。     

基于RFPA-3D的煤层钻孔水力压裂裂缝扩展规律数值模拟

水力压裂裂缝的几何形态是评价压裂效果的主要因素,煤层受割理、层理和天然裂隙的影响,非均质性较强,对于垂向主应力、最大水平主应力和最小水平主应力共同影响下的煤层水力压裂缝扩展规律还未形成系统认识。文章利用RFPA-3D数值模拟软件,研究非均匀分布的硬煤层和软煤层,在垂向主应力不变,不同水平主应力差下水力压裂三维裂纹的扩展过程和延伸规律,研究发现硬煤层水平主应力差接近时,水力压裂缝在煤层中延伸没有优势方位,形成网状缝;水平主应力差较大时,水力压裂缝主要沿最大水平主应力方向扩展,其他分支裂缝初始阶段沿着最小水平主应力方向延伸,随后逐渐向最大水平主应力方向靠拢。软煤层水力压裂初始阶段,注入段附近煤层以井筒为中心向四周挤压,煤层被挤压形成一个“大肚子”区域,待煤层挤压到一定程度,煤层开始起裂、裂缝扩展;水平主应力差接近时,注入段煤层压实后,起裂形成网状缝;水平主应力差较大时,注入段煤层压实后,压裂缝沿最大水平主应力方向以及与最大水平主应力方向成45°夹角方向产生两条优势裂缝。研究成果在安徽芦岭井田Y-01煤层气水平井组进行应用,日产气突破10 000 m3。     

近距离煤层内错式开切眼合理错距的研究

为探究近距离煤层内错式开切眼水平错距的合理选取问题,以神东矿区某矿为工程研究背景,通过构建力学模型得到上覆煤层遗留停采煤层产生的附加应力对下方开切眼的应力解析解,采用数学分析得到下煤层的水平停采距离的合理范围,并运用FLAC3D数值模拟软件分析不同水平错距下切眼位置所处的应力环境,得到下煤层开切眼停采的水平距离为50 m时能够满足巷道布置要求。通过地质雷达进行开切眼巷道的围岩松动圈的测试,得到开切眼巷道松动圈的范围为3.1 m~3.8 m,切眼巷道左帮的破碎范围大于顶板,开切眼巷道围岩完整性较好。研究结果表明,下煤层内错式开切眼停采水平距离为50 m时,开切眼巷道能够满足工作面的正常回采。     

急倾斜单一厚煤层采后下部自保护范围的研究 渗透特性的影响

急倾斜单一突出厚煤层一般采用水平分层或斜切分层进行开采,其区域防突措施确定的关键在于确定其采动影响下的自保护范围.以湖南省南阳庙煤矿为例,进行了回采工作面煤的工业分析和采后瓦斯残余参数观测,UDEC数值模拟和实验室相关数据测试等一系列研究,研究表明：在采用水平分层或斜切分层采煤法开采后,其分层相当于保护层的开采,下部1~2个分层均处于被保护层的保护范围之内,大大简化了防突工程.研究结果可为急倾斜突出煤层区域防突措施的制定提供理论依据,对急倾斜突出煤层的安全生产具有一定的理论意义和实际意义.     

压裂中顶底板对缝高控制作用的数值模拟研究

裂缝在缝高方向的延伸会导致裂缝有效长度的降低,影响压裂效果;也可能直接穿过水层,造成压裂施工的失败。因此,基于FEPG有限元平台,利用网格开裂技术,开展了煤层气井压裂数值模拟研究,对垂向裂缝起裂、扩展及穿层的全过程进行分析。数值模拟结果表明:煤层气井压裂过程中,控制裂缝是否向隔层扩展主要取决于作业的净压力与隔层水平地应力差之间的关系;与储集层岩石力学性质相比,储集层的地应力剖面是影响裂缝垂向扩展范围的主要因素;T型缝、工型缝等复杂缝是由储集层的岩石力学性质和地应力共同作用的结果。这对于提高现场煤层气井水力压裂的效果具有重要的指导意义。     

水力压裂钻孔始裂特点分析

为研究内水压力作用下压裂钻孔的始裂特点,指导煤层渗透率提高中控制措施的采取与实施,在分析煤层结构特点与应力场特点的基础上,用叠加法推出了新的水力压裂钻孔起裂方程,并通过MATLAB程序进行了算例分析,得出了钻孔始裂总体可表现为由表及里、由里至表、多方向多位置同时始裂和发展三种结论,该结论不同于传统应力场中圆形工程体围岩起始破坏过程的特点,并对煤层渗透率提高中控制措施的采取更具有理论指导意义。     

利用EH-4确定煤矿采空区的边界

在阐述煤矿地质灾害防治重要意义的基础上,分析高度机械化的煤矿矿井采空区边界及产生的地质灾害防治中的地球物理特征,通过工程实例说明,当有富水的断层和采空区引起的张性裂隙存在时,其目的体的电性呈现良导特征.煤矿开采后破坏了地层电性在横向上的均匀性和纵向上的正常递变规律.在起伏较大的山地区,使用电磁法探测不良地质体,并进一步研究它们的纵横向结构,证明该方法是有效的.