• 下保护层开采时被保护层裂隙发育与渗透特征

    王 晶; 王晓蕾

    保护层开采能够有效防治煤矿瓦斯问题,保护效果是保护层开采设计的重要依据。为了研究保护层开采时被保护层裂隙演化和渗透特征,采用现场测试对保护层开采前后裂隙发育特征进行分析,并对保护层开采过程中被保护层渗透率和卸压特征进行了相似模拟和数值模拟研究,研究结果表明:保护层开采前,裂隙发育数量和宽度较小,受保护层开采影响后,裂隙数量和宽度明显增加,裂隙发育度提高;保护层开采后被保护层可划分原岩应力区、支撑应力区、开采卸压区、应力恢复区4个区,支撑应力区渗透率降低,应力恢复区渗透率小幅提高,开采卸压区内渗透率可达到开采前的7倍以上;保护层开采后,被保护层卸压幅度将近50%,卸压率曲线呈“沟渠状”分布,被保护层膨胀率整体大于3‰,满足《防治煤与瓦斯突出细则》的要求,保护层开采可以达到卸压增透的效果。

    2021年本地第3期 033511页 [查看摘要][在线阅读][下载 858K]
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  • 单轴压缩试验端面摩擦效应及损伤演化规律研究

    李单林; 刘广建; 贾瑞锋; 薛 飞; 王康宇

    单轴压缩试验的端面摩擦效应对试样的变形破坏特征有较大影响。运用块体离散元软件UDEC,基于库仑滑移准则,开展了不同端面摩擦因数下的单轴压缩数值试验,研究了不同岩性和不同高宽比试样的损伤演化规律,从应力应变关系、裂缝扩展及应力分布等角度探究了端面摩擦效应的机理。结果表明:① 端面摩擦效应会抑制微观裂缝的萌生与扩展,使脆性试样的破坏形式由劈裂向剪切或拉-剪共同破坏转变,使砂岩的强度明显增大,对煤和泥岩的强度影响较小;② 端面摩擦对试样强度与破坏特征的影响存在阈值,50 mm×100 mm的标准煤、泥岩、砂岩试样的端面摩擦因数阈值分别为0.2,0.2,0.5;③ 端面摩擦引起的“裂缝三角形抑制区”与应力局部集中带是不同高度试样强度存在尺寸效应的主要原因。建议在进行室内单轴压缩试验时,采取减摩措施来规避端面摩擦效应。

    2021年本地第3期 033014页 [查看摘要][在线阅读][下载 1065K]
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  • 弓长岭露天矿采空区顶板位移超前预测算法

    李相熙; 朱万成; 任敏

    针对弓长岭露天矿采空区顶板位移预测问题,基于K-means聚类算法基本原理,提出层次迭代聚类算法,并结合依拉达准则,实现了对实时采集数据中的杂乱数据和随机误差数据的自动化剔除。应用灰色预测模型对位移-时间序列进行超前预测,预测结果与实测数据基本吻合,验证了本文算法的可靠性和准确性。根据预测结果可以判定弓长岭露天矿采空区顶板位移变化趋势平稳,短期内没有失稳风险。

    2021年本地第3期 033523页 [查看摘要][在线阅读][下载 362K]
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  • 巷道变形差异化响应特征及支护设计分析

    郑建伟1,2,3; 鞠文君1,2,3; 孙晓冬1,2,3; 李文洲1,2,3; 周逸群1,2,3; 褚晓威1,2,3; 刘 彪4; 赵凯凯1,2,3

    巷道围岩变形响应特征的演化对其支护研究有着重要意义。首先基于弹性力学建立 不同应力条件下考虑支护压力的圆形巷道力学模型,得到不同侧向应力系数( k)条件下巷道顶 底板和两帮变形的差异化响应特征,且对差异化响应过程进行分析。基于此可以对巷道的支 护提供如下的指导意义:① 当k>1时,应重视巷道顶(底)板的支护;当k<1时,应重视巷道两帮 的支护;② 针对侧向临空巷道、超前支承应力影响范围内的巷道要重视两帮的支护,针对上覆 采空区范围下的巷道要重视对于顶(底)板的支护;③ 一般情况下浅巷重顶(底),深巷重帮。最 后以山西某矿152052巷道为研究对象,测量巷道围岩内部地应力信息,结合巷道围岩内部裂隙 发育特征,提出采用“锚索+锚杆+钢筋托梁+金属网”来对巷道顶板和两帮进行支护设计,且 取得了良好的支护效果。

    2021年本地第3期 033038页 [查看摘要][在线阅读][下载 569K]
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  • 崩落法开采岩体冒落及岩移机理

    张东杰1; 任凤玉2; 王健多3

    为研究倾斜厚矿体开采岩体冒落及岩移机理,以某铁矿崩落法开采为工程背景,通过 现场监测对开采过程中顶板覆岩冒落及岩移特征进行了研究,并采用数值模拟分析了节理影 响下覆岩断裂破坏、应力演化及损伤发展特性,对岩体冒落及岩移机理进行了探讨。研究结果 表明:岩体冒落表现为缓慢—快速交替的拱形冒落特征,岩体冒落的剧烈程度与冒落发展正相 关;地表水平变形以波浪形变化为主,上盘侧最大水平变形值为下盘的1.4~1.9倍,运输道路附 近的最大沉降值约为32.5 mm,沉降中心在采矿后期以非对称形式向上盘偏移,沉降率逐渐下 降。岩体冒落是拉伸与剪切裂纹沿着节理与完整岩桥相互贯通所致,分为滑移破坏区与倾倒 破坏区,应力拱周期性演化是导致冒落进程变化的主要原因;地表沉降特征受节理与开采跨度 的共同影响,断裂角发生偏转并以上盘破坏为主,是导致地表沉降中心偏移的主要原因。在未 来采矿过程中,塌陷坑上盘有发生大规模沉降及塌陷的风险,研究提出的塌陷坑废石充填岩移 控制措施,可实现对运输道路的有效维护。

    2021年本地第3期 033521页 [查看摘要][在线阅读][下载 4233K]
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  • 不同黏结长度锚杆拉拔承载特性研究

    杜云楼1,2,5; 冯国瑞1,2; 康红普3,4; 张玉江1,2; ZHANG Xihong5

    黏结长度是影响锚杆承载性能的关键因素之一,研究不同黏结长度锚杆的拉拔承载特性对锚杆支护设计具有重要意义。为此,基于锚固界面的“三线性”黏结-滑移模型,采用FLAC3D数值软件研究了不同黏结长度锚杆的拉拔承载特性。研究结果表明:黏结长度会显著影响锚杆拉拔载荷-位移曲线的形态和发展过程,增大锚杆黏结长度能够提高其承载能力,提高锚杆抵抗失效的能力。随着黏结长度的增加,锚杆峰值拉拔载荷先快速增大后稳定增大,锚杆软化载荷和摩擦载荷先逐渐增大后保持不变,锚杆存在临界黏结长度。拉拔载荷作用下,锚杆轴力沿锚杆长度方向逐渐降低,峰值剪应力最先出现在锚杆加载端,并逐渐向锚杆自由端移动。随着黏结长度的增加,锚杆轴力作用范围增大,锚杆剪应力的不均匀性增加。研究结果可为锚杆支护设计提供有益参考。

    2021年本地第3期 033012页 [查看摘要][在线阅读][下载 425K]
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