摘要：The grouted bolt,combining rock bolting with grouting techniques,provides an effective solution for controlling the surrounding rock in deep soft rock and fractured *** has been extensively applied in numerous deep mining areas characterized by soft rock roadways,where it has demonstrated remarkable control *** article systematically explores the evolution of grouted bolting,covering its theoretical foundations,design methods,materials,construction processes,monitoring measures,and methods for assessing its *** overview encompassed several key elements,delving into anchoring theory and grouting reinforcement *** new principle of high pretensioned high-pressure splitting grouted bolting collaborative active control is introduced.A fresh method for dynamic information design is also *** discussion touches on both conventional grouting rock bolts and cable bolts,as well as innovative grouted rock bolts and cables characterized by their high pretension,strength,and sealing hole *** examination of the merits and demerits of standard inorganic and organic grouting materials versus the new inorganic–organic composite materials,including their specific application conditions,was ***,the article presents various methods and instruments to assess the support effect of grouting rock bolts,cable bolts,and grouting ***,it provides a foundation for understanding the factors influencing decisions on grouted bolting timing,the sequence of grouting,the pressure applied,the volume of grout used,and the strategic arrangement of grouted rock bolts and cable *** application of the high pretensioned high-pressure splitting grouted bolting collaborative control technology in a typical kilometer-deep soft rock mine in China—the soft coal seam and soft rock roadway in the Kouzidong coal mine,Huainan coal mining area,was ***,the existing problems in grouted bolting control

摘要：应力是引起采矿工程地下空间围岩变形与破坏的根本驱动力,大范围、高集中应力是煤矿井下采动应力的显著特点。煤矿井下应力场包括原岩应力场、采动应力场及支护应力场,三者共同构成井下综合应力场。以应力为主线,论述煤矿井下围岩应力演化特征及围岩控制理论与技术。在原岩应力方面,基于大量现场地应力测量数据,详细分析我国煤矿井下地应力场分布特征及影响因素。在采动应力方面,采用理论分析、数值模拟、相似模拟和现场监测相结合的方法,从多个维度综合研究掘进工作面与巷道围岩应力的演变过程,分析采煤工作面周围的采动应力演化特征及主要影响因素。在支护应力方面,自主研发一系列巷道支护测试及模拟试验平台,系统开展锚杆及护表构件在多种复杂受力状态下的测试试验,揭示它们的力学响应特征及破坏机制。深入研究各种支护方式在支护结构自身及围岩中产生的支护应力场分布特征及演化规律。在研究原岩应力、采动应力及支护应力的基础上,分析围岩表面支护、锚固、改性、卸压及联合法的围岩控制机制、设计方法、支护加固材料及控制技术。应用实例重点介绍水力压裂卸压技术、支护+改性+卸压协同控制技术,井下试验与应用表明,基于采动应力演化的围岩控制技术显著提高了巷道围岩稳定性和安全程度,取得良好的围岩控制效果。最后,分析煤矿井下应力场研究及巷道围岩控制中存在的问题,并对未来围岩应力测试与分析、围岩控制理论与技术发展趋势进行展望。

摘要：针对松软煤体巷道护表构件主动支护效应差、局部裸露围岩破碎范围持续扩大导致的锚杆、锚索失效问题,开发了网后注浆面型预应力施加技术并进行了实验室试验及现场验证。首先分析了锚网支护围岩变形破坏方式及控制方法,阐述了网后注浆技术原理;其次开展了不同规格型号金属网的网后注浆实验室试验,分别得到了主动面型预应力施加过程中锚杆受力、注浆压力、护表构件变形量及面应力演化规律;最后开展了现场工况下的顶板及两帮网后注浆试验,得到了护表构件在一定变形量前提下的面型预应力施加值,验证了网后注浆技术的适用性。研究结果表明:①金属网与煤壁之间存在间隙是导致支护系统主动支护能力差和锚杆、锚索支护失效的主控因素,围绕金属网与煤壁接触面凹凸不平的结构间隙进行注浆填充、全面封闭围岩是完善锚网支护系统的技术手段;②在金属网与围岩之间进行注浆充填可实现面型主动预应力的施加,面应力变化趋势主要分为:初始面应力恒定阶段、面应力上升阶段、面应力降低至稳定阶段;③网后注浆过程中,面应力变化趋势与注浆压力、金属网变形量紧密相关,面应力上升过程中,注浆压力、金属网变形量也随之升高;④网后注浆可缓解锚杆托盘应力集中程度,面应力上升过程中可使得应力集中的锚杆预紧力呈现出小幅度降低趋势,受力较为均匀的锚杆预紧力呈现出同步上升趋势。所得研究成果有望成为锚杆支护配套技术,为复杂困难巷道治理提供技术储备与理论参考。

摘要：导水断层岩体的高渗透性为煤炭-水热型地热能高效协同开采提供了新思路,研究深部热-流-固耦合条件下断层岩体的渗透性演变规律是实现煤-热协同开采的重要前提。自主研制了热-流-固耦合三轴试验系统,开展了导水断层岩体热-流-固耦合特性试验。试验结果表明,热-流-固耦合作用下破碎岩体的渗透过程可以划分为冲蚀增透阶段及体缩抑流阶段,其中,冲蚀增透阶段发生在试验初期,岩体的渗透性参数(孔隙率、流速及渗透率)在该阶段迅速增长,进入体缩抑流阶段后保持小幅波动。高温下岩石颗粒的热膨胀效应抑制了岩体孔隙空间扩展,导致渗透参数在冲蚀增透阶段增长缓慢;水压越高,渗透参数在冲蚀增透阶段增幅越大,表明高水压的冲蚀效应更显著;加载轴压与围压均会促进岩体的体缩效应,抑制渗透压力的冲蚀效果,导致试样渗透特性降低。文章丰富了导水断层岩体热-流-固耦合特性研究,为煤-热高效协同开采提供了试验基础。

摘要：破碎岩体锚杆支护加固作用已被普遍证明,但对荷载作用下破碎岩体锚固及承载失稳机制仍不清晰。基于此,开展系列破碎岩体锚固试验,揭示破碎岩体锚固及承载失稳机制,得出不同条件下破碎岩体稳定承载支护条件,提出破碎岩体锚固支护建议。与常规岩体锚杆支护受力特征截然相反的是,破碎岩体在荷载作用下产生变形破坏特征响应时,锚杆受力呈现逐渐衰减演化特征,锚杆支护对破碎岩体支护作用仅体现为施加预紧力产生的主动支护效应。锚固破碎岩体间呈力链结构铰接,以压力拱结构承载,拱下岩体起着支撑压力拱及将锚杆支护作用传递至压力拱的力学媒介作用,是压力拱能否稳定承载的关键。破碎岩体产生变形破坏响应特征时,岩体间力链结构稳定性降低,拱下岩体对压力拱支撑及将锚杆支护作用传递至压力拱的力学媒介作用减弱。破碎岩体锚固失稳机制表现为拱下岩体支撑作用弱化及锚杆支护作用衰减双重因素叠加诱导的结构性失稳。不同物理力学及支护参数条件,改变的是压力拱拱下岩体稳定性及其力学媒介作用,影响破碎岩体压力拱结构稳定性及锚杆支护作用。获得了不同物理力学参数条件下破碎岩体锚固稳定承载条件,提出了破碎岩体锚固支护合理建议:统计破碎岩体平均粒径,确定合理锚杆支护密度;提高锚杆预紧力及护表支护强度。

摘要：为了探明玄武岩纤维-碱液加固黄土的抗压强度和渗透特性演变特征,采用正交设计法,开展了无侧限抗压强度试验和渗透特性试验,并通过极差分析和方差分析相结合的方法研究了玄武岩纤维掺量、纤维长度、碱液浓度等因素对抗压强度和渗透系数的影响。试验结果表明:玄武岩纤维-碱液加固黄土的作用显著,影响纤维-碱液加固黄土无侧限抗压强度的主次因素依次为:碱液浓度、玄武岩纤维掺量、玄武岩纤维长度,而影响渗透系数的主次因素依次为:玄武岩纤维掺量、碱液浓度、玄武岩纤维长度;纤维掺量0.3%、纤维长度3 mm、碱液浓度1.5 mol/L时纤维-碱液加固黄土的无侧限抗压强度最大,纤维掺量0.9%、纤维长度9 mm、碱液浓度1.0 mol/L时渗透系数最小;纤维加筋与碱液加固共存的情况下,碱液生成的胶体会进一步增强颗粒与颗粒之间的连接、颗粒与纤维间的握裹作用力以及纤维与纤维之间的交织作用。

摘要：鉴于目前井下金属网常见的强度及刚度失效2类破坏方式严重制约巷道安全可靠性问题,采用自主研发的金属网静载试验系统对3类金属网进行了测试,得到了3类金属网在垂直载荷作用下的支护强度、刚度及变形破坏方式;借助有限元分析软件Ansys得到了3类金属网在垂直载荷作用下的应力分布规律;采用理论分析的方法得到了3类金属网的传力机制问题,并进一步根据3类金属网的力学响应特征、应力分布规律及传力机制分别给出了结构优化建议。研究结果表明:①金属网支护系统在垂直载荷作用下的载荷-位移曲线变化可分为载荷传递阶段、网丝变形阶段及结构破坏阶段3部分。②钢筋网具有高刚度支护特征,菱形网具有高强度支护特征,垂直载荷作用下经纬网的网丝错动会大幅度降低其支护强度及刚度。③钢筋网及经纬网以中心“十”字型区域内的网丝承受轴向应力,菱形网以中心“X”字型区域内的网丝承受轴向应力。④钢筋网支护系统在承载过程中呈现出中心“十”字型传力方式,菱形网呈现出中心“X”字型传力方式,经纬网网丝在外部载荷作用下由高应力区向低应力区滑移。⑤直接决定金属网支护作用的边界网丝,在垂直及水平方向上分别受到剪切及扭曲作用,且绑丝强度对边界网丝的水平扭曲作用影响较大。⑥3类金属网是否能进行有效支护,应围绕传力机制问题分别进行局部绑丝加固、节点约束防滑及配套锚杆间排距优化等加强措施。

摘要：煤层加载刚度及峰后承载刚度是影响冲击地压发生的重要因素,为了系统研究基于局部矿井刚度理论的冲击地压发生机理及煤柱冲击破坏规律,开发了冲击地压实验室试验装置。试验装置主要由静力加载系统、储能系统、变刚度加载系统、开挖系统和多源信息监测系统5部分组成。该试验系统的主要创新如下:①加载系统中增加开挖装置,可在保压状态下通过开挖诱发试样产生应力集中及局部矿井刚度的降低,当试样受力达到其承载强度、局部系统刚度低于试样峰后刚度时将发生冲击破坏;②加载系统中设置了气囊式蓄能器−油缸的复合液压弹簧储能装置,可在静力加载过程中完成能量的储存;③设置了一种变刚度加载装置,系统可通过蓄能器初始气囊压力的调整实现不同加载刚度的设置;④试验装置可对试样从加载—稳压—开挖—冲击全过程进行实验室再现,使得冲击地压发生全过程煤柱应变监测以及冲击过程观测成为可能。通过对高强度混凝土试块和强冲击倾向性煤样进行初步实验室试验,验证了该模拟设备的准确性和可靠性,初步试验结果表明:低刚度加载条件下通过开挖底部试样可有效诱发煤柱发生冲击破坏,煤柱破坏由低刚度侧向高刚度侧扩展贯通,破坏后的残留煤柱呈现出“两侧宽中心窄”的哑铃状态。冲击破坏后的煤柱中心被一条横向锯齿裂纹贯穿,致使煤柱承载能力大幅度降低。该试验系统从加载储能及刚度角度出发,可实验室再现煤体在加载—稳压—开挖—冲击破坏的冲击地压发生全过程,为煤矿冲击地压发生机理研究提供试验平台。

摘要：为克服探测器阵列获取速度慢、重建图像精度低的缺点,并能在低能X射线的小焦点/微焦点CT系统中完成对小型精密复杂器件的检测,研究了低能X射线工业CT的小间隔信号采集系统。系统选取DT公司0.2mm像素尺寸、高集成度、扫描速度快的X-CARD 0.2-256G为探测器,Altera公司的CycloneEP1C3T为主控芯片,Intel公司的LXT972A为以太网控制芯片。从数据传输的可靠、稳定、高效率角度出发,用模块化的方法给出了系统的硬件设计,用有限状态机技术完成了系统的逻辑单元设计,并对系统的动态范围进行了测试。测试实验结果表明,系统的动态范围大于4000,能够检测精密器件、准确迅速地完成信号的采集传输,满足实际工业CT对信号采集的要求。

摘要：通过实验室单轴压缩试验与数值模拟计算,研究不同强度比组合煤岩的力学响应特征与能量分区演化规律。结果表明:煤岩组合体的强度与变形参数主要受薄弱载体控制,当岩石强度低于煤的强度时,组合体强度与岩石强度相近,岩石是破坏的主体;两者强度相近时,组合体强度较煤、岩略有升高,此时煤岩均发生较充分的破坏;随着岩石强度与刚度的增大,组合体的强度与刚度也增大,岩石强度达到煤的2倍后,组合体的单轴抗压强度较煤增长达到15%并趋于平缓,弹性模量增幅超过70%后趋于平缓,此时煤是破坏的主体,且破坏形态较为一致。煤岩组合体受载阶段可分为应变能快速积累、应变能增速放缓和应变能快速释放3个阶段,耗散能与摩擦能在第2阶段开始缓慢增长,进入第3阶段后,耗散能、摩擦能与动能开始急剧增长。煤与岩石的应变能演化与组合体的相似,煤是组合体积聚应变能的重要载体。随着岩石强度的增大,煤岩组合体的应变能密度呈快速增大后缓慢减小的趋势,在煤岩强度比1∶2时,煤岩组合体的应变能密度最高;组合体中煤的应变能密度先快速增大后趋于平缓,当组合体中岩石强度高于煤时,能够增大煤储能应变能的能力,但增幅在30%以内;组合体中岩石的应变能密度呈先增大后减小的趋势,在煤岩强度比1∶1时达到峰值。