• 羊场湾煤矿采动地裂缝发育特征及规律研究?

    侯恩科1,谢晓深1,徐友宁2,魏启明3,刘江斌3,张仲杰3

    采煤诱发的地裂缝是煤矿区最为常见的一种土地破坏形式,也是矿区土地复垦、生态环境修复所直面的一种灾害类型。准确掌握其发育规律、特征并对其进行预测是采煤沉陷治理的基础。以羊场湾煤矿为研究区,采用无人机航拍、野外调查和理论分析的方法对地表裂缝发育规律、特征及其与采矿地质条件的关系进行了归纳分析。结果表明:裂缝发育程度会随着开采深度的增加逐渐减弱,当开采深度大于350 m时平行开切眼裂缝几乎不再发育。平行巷道裂缝则以“环带”的形式发育,当开采深度大于550 m时,裂缝发育特征不再明显。地表裂缝发育范围可以简化为2个半椭圆和1个矩形的组合形状,并能通过地表移动变形参数和煤层埋深计算出地表裂缝发育范围。地表裂缝最大发育宽度随着采深采厚比的增加呈负指数形态减小。经拟合处理,得到了地表裂缝最大发育宽度预测公式。

    2020年03期 037038页 [查看摘要][在线阅读][下载 2054K]
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  • 采场覆岩变形分布式光纤监测岩体-光纤耦合性分析

    柴 敬1,2,欧阳一博1,张丁丁1,2,雷武林1

    岩体与光纤之间的耦合性是决定分布式光纤感测岩体变形准确性的关键因素。通过岩层变形光纤响应特性的力学分析,结合运动学方法,提出了光纤-岩体的耦合性判据,并建立了岩层变形光纤监测模型。通过水平埋设在物理相似模型内部的传感光纤,监测不同开挖状态下关键层的结构性变形,并借助数字图像相关技术( DIC )对关键层挠度分布进行实时跟踪监测,综合分析覆岩变形特征及演化规律,并将2者监测结果进行对比分析。结果表明:当岩层变形较小时,岩体-光纤耦合性系数在0.9~1.0内,光纤应变计算的岩层挠度与DIC测量的实际岩层挠度基本一致,最大相对误差为8.9%;当岩层变形较大时,岩体-光纤耦合性系数呈断层式直线下降,直至岩层发生破断,裂缝处岩体-光纤发生脱离,光纤-岩体接触度与光纤-岩层耦合系数k值均为0;通过光纤监测数据反演,获得采动覆岩的变形范围及特征,从而反映出光纤沿线岩层移动变形的位置及程度。研究成果为分布式光纤传感技术应用于模型及现场覆岩变形监测提供了参考。

    2020年03期 033038页 [查看摘要][在线阅读][下载 1686K]
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  • 龙滩矿沿空留巷顶板突变式变形规律与复合支护切顶技术

    范 凯

    针对沿空留巷顶板卸压效果难以保障、围岩控制效果差等问题,以龙滩矿沿空留巷为工程背景,通过对沿空留巷顶板变形规律进行全过程监测,揭示了沿空留巷采动影响期间的顶板突变式变形规律,获取了顶板发生突变式变形的关键时机。结果表明:在切顶爆破卸压条件下,测站处沿空留巷顶板最大下沉量虽然在工程允许范围内,但都出现了2次明显的突变现象,主要是超前支承压力的影响和留巷区域顶板悬顶结构失稳分别导致。据此,形成了分阶段复合支护切顶技术,以对抗2次顶板变形突变,第1阶段采用增效锚固切顶长锚索,第2阶段采用切顶支柱与半封闭式小型框式切顶支架。工程监测结果表明,复合支护切顶卸压效果良好,留巷围岩可较好的保持稳定。

    2020年03期 033032页 [查看摘要][在线阅读][下载 2421K]
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  • 深部巷道复合顶板全锚索一次支护研究

    李金奎,王 浩

    城山煤矿一采区3B煤层右0巷顶板为复合顶板岩层,为解决城山巷道顶板易离层冒顶的问题,提出了新型的巷道复合顶板全锚索一次支护方案。采用弹塑性基本理论分析了锚索加固机理,指出了高预应力全锚索大幅提高支护结构的早期支护强度与刚度,有效控制复合顶板的离层和下沉,高预应力为复合顶板岩层提供了法向约束应力,明显改善了顶板岩层应力状态。针对右0巷顶板岩层岩性及分层状况,运用数值模拟和现场实测的分析方法综合评价了巷道复合顶板全锚索一次支护效果,分析了掘进、回采期间顶板下沉及锚索承载规律,掘进期间顶板最大下沉量为34 mm,回采期间顶板最大下沉量为63 mm。现场试验表明:全锚索一次支护对控制深部复合顶板变形效果十分显著,为深部复合顶板巷道支护提供了参考。

    2020年03期 033036页 [查看摘要][在线阅读][下载 664K]
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  • 工作面供液系统与液压支架协同自适应控制模型设计

    付 翔,王然风

    液压支架跟机与乳化液泵供液系统协同控制是工作面综采设备智能化的重要体现,根据液压支架群组跟机时顺序动作对乳化液泵供液流量的多变性和时效性要求,设计了工作面供液系统与液压支架协同自适应控制模型。以适应液压支架动作的稳压供液原理为研究思路,根据多泵+变频供液系统的流量调节特点,提出了交叠关系的供液与液压支架协同动作控制逻辑。基于机制主义人工智能理论和多响应优化满意度函数法,设计供液系统与液压支架的协同自适应控制模型及其智能生成机制。应用Matlab与AMESim联合仿真进行验证,取得预期效果。

    2020年03期 036031页 [查看摘要][在线阅读][下载 5306K]
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  • 海底金矿破碎岩体巷道治理技术的研究

    张 超1,2,宋卫东1,2,付建新1,2,李 杨1,2,张开诚3

    为解决三山岛金矿西南翼巷道变形大、顶板淋水、隐伏空区等工程问题,采用理论分析、现场试验和数值模拟等手段,基于地质雷达对裂隙空区进行扫描,对海底巷道周边存在空区条件下的巷道支护进行分析,提出喷锚穿一体化支护技术。研究结果表明:结合化学元素分析、地质雷达扫描、钻孔技术可以准确探明裂隙空区具体位置;喷锚穿一体化支护技术使得巷道顶板实际下沉量相比原模拟支护方案减小15.41 mm,两帮变形量减小15.36 mm,巷道围岩稳定性明显得到改善;此外,为保证现场施工达到预期效果,对现场施工技术提出具体技术要求,并进行现场周边位移的实地监测,实现了对巷道变形的有效控制。研究结果可为矿山其他类似区域提供参考。

    2020年03期 033039页 [查看摘要][在线阅读][下载 1887K]
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  • 脆性类岩石材料边缘裂纹扩展规律试验研究

    张保良1,沈宝堂2,5,张金虎3,4,张新国2

    为研究脆性岩石边缘裂纹扩展规律,以自制的类岩石材料试件为研究对象,采用单轴加载、声发射监测及FRACOD2D数值模拟相结合的方法,对预制边缘裂纹的起裂、扩展及声发射特征进行了研究。试验结果表明:随着预制边缘裂纹宽度的增加,试件的起裂强度、单轴抗压强度逐渐减小,I型拉伸裂纹出现的时间越来越早,剪切裂纹出现时间越来越晚;试件的破坏形式不因预制边缘裂纹宽度不同而改变,最终以拉伸破坏为主。声发射监测中,裂纹起裂和试件整体破坏时声发射具有阶梯状波动、能量高的特点;边缘裂纹宽度越大,第1次出现能量峰值时间越早;I型破坏产生在线弹性阶段,而大多数剪切与次生裂纹产生在峰值强度附近,其能量水平远大于拉伸裂纹起裂点能量值。数值模拟试验过程中,随着裂纹宽度增加,裂纹起裂角度越趋近于加载方向,裂纹数目增多,总位移由4.7 mm降低到1.07 mm,最大拉应力由58.2 MPa减小到26.8 MPa,试件的破坏形式与力学试验相同。

    2020年03期 033035页 [查看摘要][在线阅读][下载 3379K]
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