- 李青海;柳昌涛;史卫平;石利伟;杨涛;
针对倾斜节理岩体巷道锚固支护问题，为获得较好的锚固支护效果，以长城六矿1301工作面运输巷为工程背景，基于相似模拟试验和数值模拟分析，揭示了不同锚固角度倾斜节理岩体剪切破坏特征。研究结果表明：随着法向荷载的增加，锚固倾斜节理岩体峰值强度逐渐增加；法向荷载为4 MPa时，随着锚固角度的增大，倾斜节理岩体的峰值抗剪强度和残余强度均呈先上升后下降的趋势，并在锚固角度为45°时均达到最大值；随着锚固角度的减小，锚杆两侧的压力链逐渐增加，并在锚杆内部产生拉力链，即随着锚固角度的减小，锚杆逐渐起到轴向拉伸抑滑的作用，倾斜节理岩体的锚固效果逐渐提升，当锚固角度为45°时抑滑效果较优。根据位移演化规律分析获得，在锚固角度较大时，大部分锚杆未起到抗剪作用，限制锚杆周围区域颗粒位移的能力较差，锚固效果不显著；在锚固角度较小时，限制锚杆周围区域颗粒位移的能力较强，锚固效果较好。根据倾斜节理岩体锚固支护剪切破坏特征，分析获得岩体抗剪强度演化规律、裂隙扩展规律、岩体内部位移演化规律以及岩体内部接触力及应力张量演化规律，综合确定当锚固角度为45°时倾斜节理岩体表现出较优的锚固支护效果。
2023年04期 v.5;No.19 5-16页 [查看摘要][在线阅读][下载 2615K] [官网下载次数：5 ] |[摘要阅读次数：19 ] - 吴钦正;刘焕新;尹延天;彭超;刘震;贾瀚文;
基于相似定律研制了新城金矿真实岩石和锚杆的相似材料，开展了单轴压缩条件下锚固节理岩体破坏过程的相似模拟试验，采用数字图像相关技术(DIC)和分布式光纤监测技术分别对锚固基体和锚杆的变形过程进行监测，重点研究了锚杆安装对节理岩体变形特征的影响。研究结果表明：锚杆控制了节理岩体的剪胀和沿节理面的剪切滑移，进而控制了围岩沿锚杆轴向的变形，与锚杆安装位置越接近，锚杆控制围岩变形的能力越强；锚杆提高了节理岩体的抗剪切能力，从而对节理岩体沿锚杆法向的变形起到约束作用；节理的存在导致锚固节理岩体中存在弱应力区和弱锚固界面，使得锚杆与围岩间的载荷传递受限，最终影响锚固效应的发挥。
2023年04期 v.5;No.19 17-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 606K] [官网下载次数：7 ] |[摘要阅读次数：21 ] - 吕彪;赵象卓;张铁松;韩猛;CAO Chen;
随着我国煤矿开采深度的加大，伴随出现的巷道大变形、矿压显现明显等诸多现象愈发严重。为解决深部回采巷道大变形，决定对影响锚固系统锚固性能的核心要素进行研究。通过对锚固系统荷载传递过程现场光纤锚杆试验监测，明确了不同锚固参数下锚固系统受力状态分布特点；通过实验室试验与数值模拟研究，制定了适用于大变形巷道的锚固系统外固元让压装置设计准则；通过现场试验研究，进一步明确了不同内固元参数下锚杆的受力反馈特征与巷道围岩的协同控制效果。基于优化内固元参数辅以让压装置，进行大变形巷道支护方案优化设计，现场工业性试验监测结果表明：优化的支护方案可有效把回采期间巷道收敛量控制在300 mm以内、顶板深部最大离层位移在100 mm以内，且设计的新型让压装置可产生一定形变，有助于提升锚固系统整体的稳定性。研究成果可对解决深部巷道大变形支护难题提供一定的参考。
2023年04期 v.5;No.19 25-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 568K] [官网下载次数：5 ] |[摘要阅读次数：22 ] - 程利兴;郭洁;高斌;周翔;李灵博;高健勋;李永元;李靖宇;李义朝;汪占领;周鹏赫;
为了研究锚索在轴向冲击荷载下的动力响应特征，选取砚北煤矿冲击地压巷道常用的锚索材料，采用AW-1500微机控制电液伺服试验机和自由落锤冲击试验机进行了锚索静、动载力学性能试验，共设计9种不同能量等级的冲击试验，获得了冲击力时程曲线、冲击力-变形曲线、锚索冲击变形以及吸收能量的特征曲线。结果表明：静载拉伸破断载荷为350.83～356.81 k N，平均延伸率3.49%，冲击载荷作用下锚索承受的冲击力明显大于静载破断载荷，而延伸率明显降低，平均最大降低35.24%，锚索脆性破坏特征突出；锚索变形-冲击力曲线变化过程分为初期震荡阶段、急剧增长阶段以及弹性回弹等3个阶段，冲击能量小于15 000 J时，锚索主要发生弹性变形，锚索冲击力时程曲线峰值点与冲击能量峰值点基本一致，随着冲击能量的逐渐增大，锚索冲击力峰值也逐渐增大，在急剧增长阶段震荡型增长趋势较显著；冲击能量大于等于15 000 J时，冲击能量未达到峰值前，锚索即发生破坏，随着冲击能量的增大，锚索塑性变形变化突出，冲击动能向锚索变形能转化，锚索吸收能量与塑性变形基本成正比。通过对锚索冲击载荷下的力学响应特征分析，可为冲击地压矿井的巷道支护设计和材料选取提供一定的理论依据。
2023年04期 v.5;No.19 35-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 613K] [官网下载次数：5 ] |[摘要阅读次数：12 ] - 丁湘;闫鑫;李哲;蒲治国;黄海鱼;刘溪;纪卓辰;张寅;
为解决鄂尔多斯盆地北部深埋煤层开采普遍面临的冲击地压问题，在煤层覆岩沉积地质特征研究基础上，以M煤矿为例，分析了微震事件的平面展布规律及其与沉积地质环境、主关键层厚度、主关键层与煤层间距、煤层厚度、岩心采取率之间的关联性，结果表明沉积地质条件是影响微震事件的重要因素。利用灰色关联度法对影响冲击危险性的5个主控因素进行了影响程度排序，采用层次分析法确定了各因素的权重值，在ArcGIS平台上建立了各主控因素专题图，构建了冲击危险性评价模型，对矿井的冲击危险性进行了分区评价，并与工作面开采过程中微震事件实际观测数据进行了对比验证，结果表明分区评价结果与实际观测结果吻合程度较高，证明了基于沉积地质条件分析的冲击地压危险性评价结果的正确性。研究结果可为矿井冲击地压防治工作提供一种新的参考方法。
2023年04期 v.5;No.19 44-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 1172K] [官网下载次数：5 ] |[摘要阅读次数：20 ] - 彭岩岩;周崇;程啸;朱淳;李小双;
为研究不同几何位置的节理倾角对灰岩破坏与裂纹发展的影响，分别预制2组节理灰岩试样进行对比试验：第1组试样只改变平行节理倾角α，第2组试样只改变中间节理倾角β。通过单轴压缩试验结合3D-DIC技术，得到试样破坏的应变场演变云图，利用最大线应变理论，结合裂纹扩展图分析灰岩试样破坏的全过程。试验结果表明：主应变场的演化过程即为高应变区裂纹扩展的过程，主应变场演化与裂纹起裂、扩展和贯通过程相互印证；灰岩试样峰值强度受平行节理倾角α改变的影响远大于受中间节理倾角β改变的影响；随着节理倾角α,β的增大，中间节理的应力集中区域分别向中间节理的中心与端部转移；平行节理倾角α的改变比中间节理倾角β的改变对灰岩破坏模式的影响更大，平行节理倾角α在30°时发生张拉破坏，在60°，90°时发生张拉和拉-剪组合破坏；中间节理倾角β在30°，60°，90°时均发生张拉破坏。
2023年04期 v.5;No.19 54-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 914K] [官网下载次数：7 ] |[摘要阅读次数：19 ] - 王杰;袁国涛;
为探究深部砂岩破裂演化特征与加载速率的相关性，开展了3种加载速率下的单轴压缩声发射监测试验，深入分析了加载速率对深部砂岩微破裂集聚成核机制和多类型破裂源演化特征的影响。研究结果表明，在不同加载速率下，深部砂岩的声发射参数(声发射计数与幅度)曲线的演化趋势具有一致性，随着加载速率的增加，声发射累计计数与累计幅度呈现减小的趋势；试样在不同加载速率下的时空演化特征具有一定的相似性，在不同的变形阶段，岩样内部多类型破裂源的占比不尽相同，在裂纹扩展阶段前，多类型破裂源占比情况受加载速率的影响较小，当岩样进入裂纹稳定扩展阶段后，随着加载速率的提高，剪切型破裂源占比趋于减小，张拉型与压缩型破裂源占比趋于增加；不同加载速率下岩样的声发射矩震级与频次关系均服从正态分布规律，声发射b值随着加载速率的增加逐渐减小，声发射矩震级中值随着加载速率的增加呈缓慢增加的趋势，加载速率可以增大试样内部破裂源的整体强度。
2023年04期 v.5;No.19 65-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 1088K] [官网下载次数：7 ] |[摘要阅读次数：15 ] - 王旭锋;贾俊飞;杨战标;赵万里;王纪尧;杨培举;杨前;
极松软厚煤层超高巷道采用顶部充填方式控制围岩稳定已取得了显著的技术效果，已有实践表明，顶部充填体强度对支护效果影响重大。为进一步提升该技术的综合经济效益，增加矿井焦煤产出率，提出采用高泡材料进行顶部充填，以减少材料用量和优化支护效果。通过建立超高巷道顶部充填体受力模型，得到了巷道顶部充填体水平及垂直方向的受载强度，确定了顶部充填体所需的强度及变形能；根据不同水灰比、发泡剂含量条件下高泡材料的力学特性，采用数值模拟方法确定了高泡材料的最佳配比，通过工业试验验证了支护效果。研究结果表明，巷道高度为3～6 m时，顶部充填体水平及垂直方向最大受力载荷分别为0.48 MPa和1.37 MPa；巷道高度为6 m时，顶部充填体所需变形能应大于1.17 MPa；将水灰比为3∶1、发泡剂含量为0.03%的充填体充填至巷道顶部，数值模拟及现场的巷道两帮最大位移分别为220 mm和163 mm，满足工作面安全开采要求。研究结果可为类似条件的巷道围岩控制提供借鉴。
2023年04期 v.5;No.19 77-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 762K] [官网下载次数：6 ] |[摘要阅读次数：19 ] - 张竞;李骏;
为研究地热影响下橡胶-尾砂充填体的破坏特性、能量演化过程和微观形貌，制作橡胶-尾砂充填体试块，分别开展30,100,200,300℃条件下橡胶-尾砂充填体的单轴压缩试验和扫描电镜(SEM)试验，采用Weibull统计分布理论，建立不同温度热处理后橡胶-尾砂充填体的分段损伤本构模型。结果表明：加热温度升高加速了橡胶表面水化产物的破坏，试块加热后的质量损失增加，造成橡胶-尾砂充填体延性减小，弹性模量降低；峰值应力随温度升高呈先增加后减小的趋势。试块加载过程中，总能量以弹性能为主，耗散能为辅，随轴向应力增加，弹性能占比迅速减小；推导出不同温度热处理后橡胶-尾砂充填体试块的分段能量耗散本构模型，其与试验曲线吻合度较高。研究结果可为解决应用充填采矿法的废旧橡胶对采场环境的适应性问题提供参考。
2023年04期 v.5;No.19 88-97页 [查看摘要][在线阅读][下载 1169K] [官网下载次数：4 ] |[摘要阅读次数：15 ] 下载本期数据