• 三轴循环加卸载条件下热损伤石灰岩力学特性演化规律

    张晓悟1,2,徐金海1,2,孙 垒1,2,张皓文1,2,王 琪1,2

    为了研究循环加卸载条件下岩石力学特性的温度-围压效应,设计了5个温度梯度石灰岩三轴循环加卸载试验,分析了循环加卸载条件下,不同温度、围压对岩石特征力学参数的影响,建立了岩石破坏形式和损伤的评价指标。结果表明:① 岩石力学特性表现为围压强化和温度恶化效应,温度和围压越大,岩石峰后应力衰减越迟缓,其所能承受的循环加卸载次数增多,同时塑性变形量越大;② 脆度系数越小,岩石延性越强,反之脆性越强,当围压和温度都增加时,岩石破坏形式由脆性破坏向延性破坏转化;③ 随着循环加卸载次数的增加,岩石损伤变量呈非线性增加,且峰后阶段增加迅速。研究成果为分析高温条件下岩石稳定性提供参考。

    2022年04期 043011页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 1235K]
    [官网下载次数:164 ] |[摘要阅读次数:129 ]
  • 厚煤层综放沿空留巷“支-卸”协同围岩控制技术研究

    王东攀1,2,3,杨鸿智1,2,3,袁伟茗1,2,3,陈 兵1,2,3,张 博1,2

    为了解决高瓦斯厚煤层条件下综放工作面沿空留巷围岩变形严重、支护难以满足留巷要求等问题,以野川煤矿3号煤层3203工作面围岩地质条件为背景,通过围岩结构和受力特征分析,提出了包括“巷内采用高强度锚索合理补强支护,高强度、高刚度、高延性巷旁支护,改造顶板结构,改善留巷应力环境”的“支-卸”协同沿空留巷围岩控制对策。采用“高强度走向交叉锚索梁+高强度、高刚度、高延性新型内外约束混凝土巷旁支护墙体+短孔水力压裂初采切顶卸压+定向水平长钻孔区域卸压”的“支-卸”协同沿空留巷围岩控制技术方案,实现了高位瓦斯抽放钻孔“一孔两用”,并进行了工程实践和矿压观测。观测结果表明:“支-卸”协同围岩控制技术显著改善了沿空留巷围岩应力环境,留巷断面收敛率约13%,墙体最大横向载荷60 kN,有效控制了厚煤层沿空留巷围岩变形,保证了墙体稳定性;复用期间巷道超前20 m范围内围岩变形量均小于60 mm,墙体稳定性良好,满足复用要求。同时,厚煤层综放沿空留巷“支-卸”协同围岩控制技术在现场的成功应用,也为其他条件下有效控制沿空留巷围岩变形提供了一种新的思路和方法。

    2022年04期 043014页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 665K]
    [官网下载次数:207 ] |[摘要阅读次数:157 ]
  • 预紧力锚杆支护效果及机理数值对比研究

    王子越1,2,3,4,姜鹏飞1,2,3,4,孟宪志1,2,3,4,张占涛1,2,3,4

    及时对锚杆施加较大的预紧力是提高锚杆支护系统刚度的有效途径,为明确预紧力对层状顶板锚杆支护效用的影响及机理,利用FLAC3D的interface单元建立了层状顶板巷道模型,使用pile单元构建仿真锚杆,可模拟锚杆拉、剪、弯、破断、脱锚等力学行为,并实现了预紧力施加。以锚杆预紧力为单一变量,进行了原岩应力作用下不同预紧力锚杆支护效果及机理对比分析。研究表明:随着锚杆预紧力的提高,支护系统的刚度大幅提升,高预紧力锚杆提供的主动约束力不仅可限制结构弱面的张开,还能增大结构面的抗剪强度,抑制结构面活动。主要表征为:一是围岩浅部离层随着预紧力的提高逐步得到控制;二是锚杆最终轴向力与预紧力相比上升幅度逐渐下降;三是锚杆剪切载荷随着预紧力上升逐渐下降。锚杆预紧力较低时,巷道浅部围岩出现大面积拉应力区,失去自承能力;随着锚杆预紧力的提高,围岩拉应力区逐渐减小,浅部围岩处于0~0.5 MPa压应力作用下,支护应力场范围内围岩的不连续变形得到有效控制,浅部围岩实现自稳,同时能有效支撑深部岩体。

    2022年04期 043015页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 1088K]
    [官网下载次数:353 ] |[摘要阅读次数:137 ]
  • 静、动载荷下含弱层煤岩间超低摩擦效应

    沈 凯1,2,肖晓春3,徐 军3

    针对深部开采中发生冲击地压后大部分煤岩体向巷道整体倾出,在顶板表面出现摩擦痕迹的问题,利用数值模拟方法对静、动载荷作用下含弱层组合煤岩体的动力响应进行研究分析。结果表明:不同加载方式下煤块表现出不同的动力响应,通过对比可知水平方向扰动是超低摩擦效应的主要原因,垂直方向的扰动则会加速超低摩擦的发生;水平残余位移随着水平静力的增大而增强,且在1 200~1 300 N时发生突变;在静、动载荷同时作用下并施加不同特征区间的水平力,煤块的运动状态随着之改变,说明弱层的存在对于应力波具有消减的作用。此外,水平残余位移随冲击载荷的增大呈对数增加,且在100~200 N时发生突变。

    2022年04期 043020页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 386K]
    [官网下载次数:141 ] |[摘要阅读次数:126 ]
  • 三维动静加载下煤动态变形模量长径比效应

    孙卓越1,2,3,4,吴拥政1,2,3,4,孙久政5,陈金宇1,2,3,4,付玉凯1,2,3,4,山世昌1,2,3,4

    动态变形模量是表征煤岩在冲击载荷作用下抵抗变形能力的重要参数。为研究三维动静加载下煤动态变形模量长径比效应,试验从冲击地压矿井取样,以直径50 mm,长径比为0.5,0.6,0.8和1.0共4组圆柱体煤样为研究对象,基于地应力原位测试结果设计预加轴压和围压静载,采用改进的霍普金森压杆(SHPB)试验系统开展三维动静加载试验。研究结果表明:三维动静加载下煤的割线模量、第二类割线模量、加载段变形模量和平均变形模量均未表现出明显的应变率效应;根据动态应力-应变曲线特征定义了弹、塑性段割线模量,发现塑性段割线模量存在显著的应变率效应,且大长径比试样塑性段割线模量应变率敏感性较小长径比试样更强;相同应变率下塑性段割线模量随长径比增加而增大,且应变率越大,塑性段割线模量的长径比效应越显著;三维动静加载下峰前段曲线存在的间歇性攀升行为使各试样50%动态峰值应力点呈无序分布,此为导致现有动态变形模量与应变率无规律性的主因。研究成果有利于探究动静载叠加作用下巷道围岩变形特性,为完善冲击地压巷道围岩控制理论提供参考。

    2022年04期 043021页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 939K]
    [官网下载次数:142 ] |[摘要阅读次数:155 ]
  • 大松动圈围岩沿空留巷切顶卸压-恒阻补强分区支护技术

    孙广建1,张 洋2,常晓亮2,辛亚军3,4

    高应力大松动圈围岩运动特征复杂,沿空留巷极易失稳,严重影响工作面推进速度。以顺和煤矿2401工作面运输巷沿空留巷为工程背景,通过对高应力大松动圈巷道围岩破坏特征与失稳原因分析,探究了厚泥岩顶板软岩巷道力学变形机制,对沿空留巷不同段进行了分区划定,提出了基于力学变形机制的围岩控制对策,并进行了工业性试验。结果表明:高应力厚层软岩大松动圈巷道围岩变形破坏主要表现为顶板斜切大面积下沉、两帮非均匀巷内挤出、底臌剪切性错动凸出。高应力环境、厚泥岩顶板大松动圈塑性围岩、巷道围岩非均匀受力与支护体作用失效是巷道围岩失稳的主要原因;顺和煤矿2401工作面沿空留巷为膨胀性-高应力-节理化( HJS型 )厚层大松动圈软岩巷道,控制对策力学转化机制为ⅠCⅡBDⅢBCD→ⅡBDⅢBCD→ⅡB;将沿空留巷分为超前支护、架后临时支护、成巷稳定3个区域,沿空留巷采用“切顶卸压+恒阻大变形锚索及普通锚索+36U型钢棚”支护方案,分区在方案基础上进行差异化支护;采用新的设计方案后,围岩应力得到释放与切断,补强恒阻锚索与单体支柱控制了巷道围岩变形,U型棚柱腿侧控明显,围岩收敛率小于10%,巷道围岩稳定。

    2022年04期 043027页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 777K]
    [官网下载次数:120 ] |[摘要阅读次数:133 ]
  • 金属矿山多矿柱承载与失稳破坏研究

    朱万成,董航宇,刘溪鸽,牛雷雷,代 风,关 凯

    金属矿空场法开采遗留了大量采空区,尤其是近地表的采空区群具有重大的安全隐患,是矿山安全的危险源之一。采空区的稳定性与矿柱的承载及失稳破坏密切相关,在采空区垮塌过程中,多个矿柱间的载荷传递效应可能诱发相邻矿柱的连锁性失稳破坏,从而造成采空区群大规模失稳坍塌。因此对单矿柱稳定性研究方法、多矿柱载荷传递行为及失稳破坏机制等进行了归纳总结,相关研究成果表明:当前针对多矿柱载荷传递行为的相关研究较少,载荷传递机制尚不清楚,难以实现对多矿柱连锁性失稳破坏行为的预测;应该着眼于矿柱之间以及多矿柱与围岩体之间的相互作用,以便于深刻揭示多矿柱系统的承载与失稳破坏机制。介绍了多矿柱承载与失稳破坏机制方面的相关研究成果,可以为防控大规模空区群失稳灾害提供参考。

    2022年04期 043037页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 4138K]
    [官网下载次数:216 ] |[摘要阅读次数:146 ]
  • 下载本期数据