摘要：采用能量分析法将让压锚杆的荷载-位移曲线划分为弹性阶段、让压阶段和塑性强化阶段.分别推出3个阶段让压锚杆的能量本构方程以及围岩作用下的能量方程.近似求解让压锚杆和普通锚杆在弹性极限荷载、承载力极限以及围岩共同作用条件下的支护性能.结果表明:在3种不同条件下,让压锚杆的支护能力较普通锚杆分别提升了52.3%,211.2%,77.3%.依据组合拱理论给出了让压锚杆的支护数量、间距、长度、最大预留空间等参数的理论公式.

摘要：为解决煤矿深部井巷工程巷道掘进顶板空顶期沉降量的预测问题,引入人工智能的支持向量机(SVM)工具,结合麻雀搜索优化算法(SSA),提出基于SSA-SVM的巷道顶板空顶沉降量预测模型。以内蒙古长城五矿深部地下巷道掘进过程的顶板空顶期位移量数据作为样本集合,选择单轴抗压强度(UCS)、岩石完整性(RQD)、地应力、巷道宽跨比、空顶时间、人为采动6项影响因素,通过适用性、相关性和归类一致性评价对数据的综合影响权重进行归纳整理。将十折交叉验证的准确率作为适应度函数,对不同种群数量的SSA-SVM预测模型展开训练和测试,通过误差相关系数(RMSE、MAPE、R^(2))、ROC曲线、AUC±Std、运行时间以及标准偏差率η等5方面来选择种群数量最优参数模型,并将该模型应用于1902S回风巷进行巷道掘进顶板空顶期的沉降量预测,同巷道实际矿压监测数据进行比较。研究结果表明:当种群数量为90时,SSA-SVM模型预测性能较好,训练样本的RMSE为0.0165,MAPE为22.54%,R^(2)为0.8295;测试样本的RMSE为0.0156,MAPE为22.37%,R^(2)为0.8490;真实度AUC达到最大0.8467,离散度Std最小为0.0115;运行时间最短为8.7239 s;标准偏差率维持在0.12%。在1902S回风巷现场应用中,预测值与实际值没有出现较大偏差,维持在线性拟合y=0.90x和y=1.10x范围内,误差相关系数与AUC±Std均符合试验精度要求,该模型的预测效果能够对后续的支护设计及补强支护作业提供重要的指导。

摘要：由于深部软岩巷道工程岩体介质已进入到塑性大变形阶段,其破坏主要是由于支护体与围岩之间的不耦合造成的,因此提出了锚网索耦合支护非线性设计方法。与传统的线性参数设计不同,该方法在变形设计的基础上,针对最佳耦合过程进行强度设计,提出锚网索耦合支护参数,并在施工过程中通过反馈设计进行修正。与新奥法不同,采用该设计方法进行锚网索耦合支护既能充分发挥锚网主动支护浅部围岩的能力,又能通过锚索调动深部围岩强度的支护能力,从而可以实现软岩巷道支护体与围岩在强度上、刚度上和结构上的耦合,保证软岩巷道围岩的稳定性。

摘要：地铁施工诱发地层沉降与环境损伤的预测与控制是亟待深入研究的重要课题.地铁区间隧道多是同一埋深建造的两条近距离平行隧道,两隧道开挖对地层沉降的影响往往相互叠加,沉降预测更加困难.本文研究了双孔平行隧道施工诱发地表横向及纵向变形的修正Peck法与随机介质法计算公式;对于地铁双孔平行隧道开挖,基于部分实测沉降数据的Powell最优化理论方法,实现了Peck法与随机介质法各自的多参数反分析预测;开发出了地铁隧道施工诱发地层环境损伤预测评价与控制设计的STEAD系统;对多处双孔平行隧道工程实进行了理论预测和验证,实测沉降证明了理论方法与STEAD程序系统的科学性和有效性.

摘要：岩石硐室开挖或巷道掘进过程中,材料的采动力学行为取决于应力场的真实转换过程,是对应力场的真实响应,区别于材料本征力学行为。由此,设计采动力学试验,依据开挖过程中煤岩体支承压力与水平应力响应过程,从理论上与传统常规三轴试验材料本征力学行为结果对比,讨论采动力学行为下应变软化过程能量释放特性及突发性。进一步对地应力在能量存储的构成进行讨论,认为采动力学试验破坏所需要的能量远小于传统试验,合理解释煤岩体发生动力破坏的机制,浅部也有可能发生动力破坏,高地应力是能量聚集的主导因素,是发生动力破坏的必要条件而非充分条件。

摘要：应用人工神经网络模型,分析装药量、炮眼数量等爆破参数对巷道掘进循环进尺的影响。通过对实验结果的分析,得到如下结论:(1)提出单位炸药循环进尺和单位炮眼循环进尺的概念,这2个概念可为巷道爆破设计的优劣提供评判标准。(2)当炮眼数量足够时,单位炸药进尺随循环装药量的增加而降低,最后趋于一个稳定值,也就是装药过多会浪费炸药。(3)在相同装药量情况下,随着循环炮眼长度的增加,单位炸药循环进尺将得到提高,但装药量越高这种提高幅度会相对越小。(4)当装药量足够时,单位炮眼循环进尺随循环炮眼长度的增加而降低,最后趋于一个稳定值,也就是炮眼过密或过长会浪费炮眼。(5)在循环炮眼长度一定的情况下,增加循环装药量,单位炮眼进尺将得到提高,但提高的幅度随着循环炮眼长度的增加而相对地减小。

摘要：为研究煤巷支护技术,以汾西矿区煤巷为原型进行相似模型试验。通过配比试验确定煤岩层的相似材料,设计模拟锚杆和锚索的结构形式,阐述了实现过程。建立3组模型,分别模拟煤巷在常规支护、强帮支护、强帮强角支护下的效果,对试验结果数据进行对比分析,验证煤巷强帮强角支护技术的有效性,并成功应用于工程实践。研究结果表明:(1)强帮强角支护技术能提高顶底板的竖向应力,降低帮部应力集中区的竖向应力,改善围岩应力状态,形成顶板、帮部和底板的良性作用。(2)强帮强角支护技术能减小围岩的绝对位移和相对位移。煤巷帮部相对位移大于顶板相对位移,表明帮部比顶板整体性差,易发生局部失稳。(3)强帮强角支护技术能控制裂纹的产生与扩展,防止帮部和顶板发生破坏,提高安全性。(4)新峪矿工程应用及监测表明,强帮强角支护技术具有良好的适用性。

摘要：岩石地下工程支护理论的核心问题是围岩-支护相互作用机制。首先,分析卡斯特纳方程和围岩-支护作用机制存在的缺陷和错误,包括:(1)模型对支护反力的产生及其支护时机、加载路径等力学处理不具有工程实际意义。(2)由卡氏方程和弹塑性公式推导的围岩特性曲线在工程实际中不存在,因此也不存在与支护结构的支护特性曲线相交的可能性。(3)将围岩特性曲线和支护特性曲线相交求解围岩-支护相互作用的平衡点存在概念及逻辑上的错误。然后,建立基于流变变形的围岩-支护相互作用机制的概念模型。最后,应用流变机制概念模型对工程实例进行计算,推演围岩与支护的相互作用过程,从理论上证实混凝土结构在一定条件下支护软岩巷道是可以的。提出的流变机制概念模型,既可以对围岩-支护相互作用给出定性解释,也可以应用于岩石地下工程的设计,理论基础可靠,能够应用于工程实践。

摘要：为了提高岩巷掘进速度,克服直眼掏槽和斜眼掏槽的不足,根据岩石爆破理论,提出一种新的掏槽方法——准直眼掏槽方式。该掏槽方式突破传统掏槽设计,主掏槽眼稍微倾斜(准直眼),槽底炮孔间距较大,次掏槽眼垂直于自由面。与现有掏槽方式相比,该掏槽方式具有以下特点:准直眼孔底间距大,可杜绝穿孔现象;采用合理间隔时间进行分层分次爆破;中心辅助直眼与两侧对称的准直眼互相配合,结合直眼掏槽和斜眼掏槽各自的优点;形式简单,易操作;槽腔大,效率高,成本低。基于爆生气体的准静态理论和岩石力学的极限平衡理论,分析准直眼掏槽槽腔形成过程。为了优化准直眼掏槽参数,进行大量的现场掏槽试验,从而确定不同爆破条件下的准直眼掏槽炮孔的布置方式、深度、倾斜角度、间距、装药量和微差起爆间隔时间等技术参数。施工中采取以长度定角度的方法可满足该掏槽方式对准直眼角度的严格要求。实践表明,在煤矿岩巷掘进中使用准直眼掏槽方式,能够取得良好的爆破效果和显著的技术经济效益。

摘要：为了验证达西定律是煤粒瓦斯流动的普适性规律,在之前所做的不同形状煤粒的定压吸附解吸及变压解吸实验基础上,设计了封闭空间内煤粒瓦斯变压吸附实验,分别得到42.976,11.600~13.800,3.350~4.000和1.180~1.400 mm四种不同粒径的煤样在0.5,1,2和4 MPa四种初始压力下瓦斯累积吸附量随时间的变化情况。基于达西和菲克定律,分别建立封闭空间内煤粒瓦斯变压吸附数学模型。运用有限差分法计算模型,并编制Visual Basic计算机程序对方程进行解算,得到两种模型在不同时间不同初始瓦斯压力下的瓦斯累积吸附量。通过对比分析实验和数值模拟得到的ln[1-(Q_t/Q_∞)~2]与t关系图,发现封闭空间内煤粒瓦斯吸附过程同样遵循达西定律。这与之前所做的一系列研究所得结论一致,即无论是吸附还是解吸过程,煤粒外部压力变化与否,煤粒形状如何,均可得到达西定律是煤粒瓦斯流动基本规律。