摘要：巷道围岩松动圈是煤矿巷道支护设计的重要依据,研究松动圈半径的计算方式以及应力场和岩性参数对松动圈半径的影响对煤矿企业具有重要意义。基于Mogi-Coulomb准则推导了围岩松动圈半径计算公式,并与Mohr-Coulomb准则、Hoek-Brown准则、统一强度理论3种准则进行了对比,分析讨论了4种准则的适用性与优劣性。结果表明,基于Mogi-Coulomb准则计算得到的松动圈半径最小,而基于Hoek-Brown准则计算得到的松动圈半径最大;中间主应力系数与内聚力对松动圈半径有显著影响;内摩擦角与内聚力、内摩擦角与中间主应力系数对松动圈半径的影响有限;在0.5~1的范围内增大中间主应力系数,同时提高内聚力可以有效抑制松动圈的扩展。

摘要：文章通过对立井井壁破裂因素的分析及现代力学理论的应用,确定了冻结立井在冻结壁融化阶段井壁破裂的具体位置,并利用温度应力场理论及对井筒危险层面的研究,着重论述了温度变化对立井井壁强度的影响,建立了有关应力的计算解析式和考核井壁破裂的强度准则,最后通过对具体实例的分析,验证了上述理论的正确性和适用性。对工程现场及井壁设计均具有较大的指导意义。

摘要：为深入分析岩石蠕变及中间主应力对深部高应力软岩巷道围岩稳定性及分区变形特性的影响机理,通过剖析长期荷载作用下深部巷道围岩的变形特征,揭示了基于围岩蠕变特性的深部巷道围岩四分区变形机理,并依据Druck-Prager准则及关联性流动法则考虑了中间主应力、岩体扩容及应变软化的影响,推导出巷道围岩各分区应力、变形和半径解析解.结合工程算例,通过对现场监测数据以及不同力学模型的计算结果进行对比分析,论证了本文理论的科学性,并揭示了不同强度准则和围岩参数对深部巷道围岩各分区形态的影响规律.结果表明,忽视深部巷道围岩的蠕变特性将导致初始黏聚力的取值大于实际值,从而造成围岩的理论承载能力大于实际承载能力;在[0,0.7]区间内提高中间主应力系数可有效控制围岩塑性区及破碎区范围的扩展;当初始黏聚力及内摩擦角减小时,中间主应力系数对围岩塑性区、破碎区范围及巷道变形的影响力显著提高.研究成果可为地下工程支护设计及围岩稳定性评估提供理论参考.

摘要：分析了深立井井壁破裂的力学机理,研究了深立井井壁的应力分布规律在井壁破裂预测方面的具体运用,结合混凝土井壁的强度准则和矿区地下水下降的规律,建立了立井井壁破裂的预测理论。研究表明:立井井壁破裂的危险位置与发生破裂的具体时间与矿区地下水的沉降规律及季节的变化有密切的关系。最后通过对具体实例的分析,验证了上述理论的正确性和适用性。对工程现场及井壁设计均具有较大的指导意义。

摘要：煤矿立井井壁的破裂一直是一个未能很好解决的重大课题,主要原因是井壁设计时未充分考虑温度应力的影响,致使井壁的强度不能满足正常使用的要求。为此,分析了立井井壁温度应力的形成及其对井壁破裂的重要作用。从物理学中的热胀性原理及热传递理论入手,全面考虑了固体力学中的热弹性理论、材料力学中的静不定问题的求解方法以及土与弹性固体之间的相互作用原理,着重研究了作用于井筒外壁上的摩擦力分布规律,推出了求解温度应力的解析公式,并通过具体算例分析了立井井壁危险层面处的各应力成分。分析结果表明,危险层面上的竖向温度应力高达80%,环向温度应力高达70%,因而得出了“温度应力才是导致立井井壁破裂的最主要因素”的重要结论。所得结果不仅可用于煤矿立井井壁的设计,而且还可用于立井井壁破裂原因的分析及相应事故的鉴定。

摘要：采用Abaqus有限元软件模拟了不同锚杆长度、直径、角度和间距等不同锚喷支护参数条件下的支护效果,并采用正交试验设计法得出了支护效果的计算结果,采用直观分析法、极差分析法和层次分析法等深入分析了锚杆长度、直径、角度和间距对支护效果的影响。

摘要：为研究圆形硐室围岩在开挖-支护过程中的力学机制,根据围岩力学特征将围岩划分为弹性区、软化区及残余区,考虑围岩软化、扩容和空间、锚固效应,引入软化模量、扩容系数和剪胀角,推出了围岩弹塑性区应力、位移和范围的解析表达式。通过算例分析了不同因素对塑性区范围、应力和硐室周边位移的影响。结果表明:对于软化模量较大的围岩,锚固效应可有效地减小塑性区半径和位移;而考虑空间效应时,当开挖面到计算面的距离x值越小,围岩应力、位移越大,当x值大于10 m时,空间效应基本失效;锚固残余区扩容系数h3对硐室周边位移的影响大于锚固软化区扩容系数h2;根据不同长度锚杆支护下的硐室周边位移为支护结构围岩预留变形量设计提供了参考。

摘要：为改善高压水射流煤层割缝喷嘴的湍动状态,提高出口射流的切割能力,尝试添加导流器来改善喷嘴的喷射性能。采用OMAX磨料水切割机自行设计加工4种断面类型导流器(十字型、导板型、广场型、平板型),分别安装于喷嘴,通过流量系数试验、射流会聚性对比试验以及割缝试验,探讨了导流器的作用,并推导出定点射流的切割深度表达式。除流量系数略有降低,安装导流器后的喷嘴性能均优于无导流器的,尤其是在淹没区的切割能力有较大程度的改善。4种断面类型的导流器的导流效果由好到差依次为十字型、导板型、广场型、平板型。

摘要：为深入探究岩石流变作用下巷道围岩变形分区机理及弹塑性理论解,基于巷道围岩在流变作用下所能承受的最大应力值应为岩石的长期强度这一重要特性,结合岩体峰后应变软化及扩容特性,推导出巷道围岩四分区应力、位移及半径解析解,并揭示黏聚力软化模量与内摩擦角及初始黏聚力之间的量化关系。通过算例验证该理论的可行性,并分析流变作用下不同围岩力学性质对巷道围岩各分区范围及变形的影响规律。研究表明:围岩流变特性对初始黏聚力的确定有重要影响,考虑流变影响时选取的初始黏聚力与不考虑流变时相比明显偏小;围岩各分区半径随初始黏聚力、内摩擦角增大而减小,因此考虑流变作用时围岩承载能力将明显降低;内摩擦角对围岩各分区范围的影响随着初始黏聚力增大而不断减弱;流变特性对巷道围岩变形的影响随着内摩擦角减小而不断增强。研究成果可为巷道围岩稳定性控制及支护参数量化设计提供理论借鉴。

摘要：基于表土沉降引发的煤矿立井次生地压与竖向附加力对深厚表土层中井壁结构设计的重要性,采用微元法将井筒周围表土划分成若干以井筒中心线为对称轴的薄板单元,利用轴对称薄板弯曲变形理论和土的基本力学性质建立微分方程,以临涣主井为研究对象并借助井壁应力实测数据,对立井次生地压与竖向附加力的分布规律进行研究,得到相应的理论解。结果表明:理论与实践相结合获得的次生地压和竖向附加力分布规律与实际情况吻合度高,能够满足临涣主井与井田区域内的其他6个破裂井筒强度验算要求。次生地压与竖向附加力理论解的科学性得到很好的检验。