综放工作面顶煤承载能力和支架工作阻力的探讨

支架工作阻力计算是综放开采研究的主要问题之一.在对顶煤力学性质进行了实验室试验的基础上,总结出顶煤破坏时的强度满足主应力表示的莫尔-库仑强度准则.根据综放工作面顶煤体的受力特点,运用损伤力学应变等效原理,建立了综放工作面控顶距内顶煤体受力力学模型.从顶煤体承载能力的角度,研究综放面支架-顶煤体之间相互作用关系,推出了支架工作阻力的理论计算公式.该模型较好地解释了综放工作面支架工作阻力随顶煤强度的提高而增加的矿山压力显现.研究结论对综放面支架工作阻力计算具有一定的理论指导意义.     

沿空留巷高水充填材料改性试验及工程应用

为解决原有高水材料存在韧性差、可收缩量小等问题,通过分析现场充填体破坏特征,运用"让抗"支护机理将充填体划分为充填体层和让压层,采用正交配比试验对高水材料性能缺陷进行改进,并对改性前后的材料固结体进行微观对比分析。同时采用施加不同支护的方式模拟试验得到充填体在侧向约束条件下最优支护条件。试验结果表明:改性后的高水材料充填层28 d强度达到12.18 MPa,让压接顶层膨胀率为9.60%,引入发泡剂、纤维等外部添加物剂对材料生成钙矾石等水化产物无影响,侧向约束条件下最优支护组合表面位移仅占试样宽度的3.65%。最后,将改性后的高水材料应用现场,现场试验结果表明:充填体侧表面位移仅为229 mm,顶板下沉量控制在216 mm左右,改性后的高水材料能够很好地满足沿空留巷要求。     

岩石材料的非均质性与动态参数

对四种岩石进行了超声波测试。从同一岩块加工的试样尽管宏观上没有明显差异,但超声波通过时间的差异最大可以达到9%将岩样间具有相同性质的长度相抵后,可以认为时间差异只是发生在局部材料,即岩样是由力学特性差异极大的材料构成的。而岩样的动态、静态参数是以不同的方式反映岩样内部材料的力学性质,因而并不会相等。由超声波速度计算的泊松比变动范围较大(最大43%),难以运用;动态模量总是大于变形模量,而与弹性模量的差异可以达到±15%以上。     

单轴压缩下岩石损伤统计本构模型与试验研究

基于岩石应变强度理论和岩石强度的随机统计分布假设,采用损伤力学理论,建立了能够反映残余强度的单轴压缩下岩石损伤统计本构模型．利用伺服试验机对大理岩进行了单轴压缩试验．基于试验结果确定出损伤统计本构模型参数,理论结果和试验结果吻合较好．     

循环加卸载下岩样变形与强度特征试验

基于在伺服试验机上对不同晶粒大理岩样进行单轴循环加卸载试验,研究了岩石的变形与强度特征.结果表明,岩石材料具有明显的记忆性,岩样循环加卸载过程的外包络线与单调加载的全程应力-应变曲线相吻合,加卸载路径不能完全重复,应力与应变之间不存在一一对应关系,岩样的线性变形并不意味着弹性变形;循环加卸载对岩石力学参数的影响不是很大,其偏差在正常离散范围以内;整个循环加卸载过程中,岩样的杨氏模量及能耗并非常数;弹性阶段加卸载的平均杨氏模量基本一致,能够表征岩石材料的变形特性,且在弹性阶段能耗较少,而在裂隙压密、屈服和破坏阶段耗能较多;软弱岩样在加卸载过程中需要消耗更多的能量.     

综放开采支架受力测试与分析

对综放支架有后立柱载荷，四连杆、顶梁与掩护梁相互作用力的大小及方向进行了现场测试，建立了支架受力分析的数学模型，结果表明：支架受力相对较小；工序对支架工作阻力影响较大，割煤后移架前支架受力最大，放煤后割煤前支架受力最小；支架总体受力的合力作用点靠前，部分工序出现后柱后拉现象。     

岩块声学特性的试验研究

岩块具有明显的非均质性，其声学特性参数离散性很大。文中基于不同尺度不同粒径大理岩块的超声波测试结果，研究了其声学特性参数的离散程度以及粒径对声学参数的影响。结果表明，南阳大理岩块的各向异性系数不明显，除1个达到1．23／1．3，其它均在1．05～1．1左右。同种粒径不同岩块之间的纵、横波速度变异度变化不大，但由纵、横波速度计算得到的动态泊松比差异较大，难以运用于现场，因而岩块的动态泊松比不能作为材料的一个力学参数来表征岩石的变形特性。岩块的声学参数近似服从于正态分布。粒径较大的岩块，其动态参数的离散程度也较大。