摘要：论述基于锚拉支架综合抗力的理论设计方法,研究锚杆轴向拉伸与横向阻抗的非线性综合抗力,得出拉杆预紧力的下限和上限值、锚杆锚固力下限值的计算方法及设计理论公式。编制了煤矿锚拉支架的优化设计程序,且在我国最大深井之一的孙村煤矿-1100m水平(埋深1310m)巷道支护工程进行了应用,实测结果表明:设计安全经济、理论有效可靠。

摘要：针对新疆沙吉海矿区中生代复合型软岩产生的顶板离层冒落、侧墙鼓出、底板鼓起等非线性大变形破坏现象,综合应用现场工程地质调查、理论分析、数值计算、物化分析、软岩水理作用测试、现场测试等手段和方法,深入分析本区中生代复合型软岩巷道围岩的分子膨胀+岩体结构面错动+开挖扰动的复合破坏机制,提出以恒阻大变形锚网索耦合支护为核心的主动支护技术体系。通过恒阻装置充分释放围岩膨胀能和塑性能,减小支护荷载及高应力集中,同时借助高阻性能抑制过大有害变形,合理控制围岩塑性圈;然后通过锚网索二次耦合支护消除围岩塑性大变形、层间软弱结构面的错动引起的围岩–支护之间的变形不协调,并采用注浆锚管控制底鼓大变形,最终形成围岩–支护结构协同承载体系。基于非线性大变形力学设计方法及数值分析,进行施工过程设计及参数设计。工程实践表明,该技术得到成功应用,保证了巷道的稳定。

摘要：为了分析恒阻大变形锚索超常力学机制,首先,建立弹塑性框架下NPR锚索的解析模型,经室内试验结果验证了该解析模型的正确性。其次,进行若干参数的敏感性分析,揭示恒阻力与锚索几何、力学参数之间的关系。最后,建立NPR锚索三维数值模型,根据室内试验结果标定了相应的参数,使得数值结果与试验结果吻合,讨论套筒的径向位移量和轴向位移量的变化趋势。解析模型和数值模型为今后NPR锚索的设计和改进提供了可靠的辅助工具。

摘要：为准确预测煤层气采收率和确定煤层气井开采合理的井间距,对数值模拟法、类比法、等温吸附法、解析法及其各自的适用条件和优缺点做了详细分析,结合3种采收率的预测方法得出了15#、9#、3#煤层的采收率;阐述了煤层气开发中井间距的设计原则,根据寿阳区块的地质和煤储层条件,设计3种不同的井间距方案,通过数值模拟预测产能,分析了井间距与产能之间的关系,得出合理的井间距;阐述了丛式井组设计开发概念思想.研究结果表明:合理的井间距为350 m×350 m,15#煤层的采收率为53.9%,9#煤层采收率为51.6%,3#煤层的采收率为47.8%.

摘要：巷道围岩本身存在一个抗扰动强度,当深部较高的集中应力超过其抗扰动强度时围岩会对外部扰动变得敏感,在围岩内会形成扰动影响区,围岩扰动影响区不断向内部的发育是扰动作用下深部岩巷长期大变形失稳的本质。针对深部开拓岩石巷道,提出以钢管混凝土支架为主体的复合支护技术。钢管混凝土支架具有承载力高、结构稳定等优点,能够给围岩提供一个较大的支护阻力,提高扰动影响区围岩的抗扰动强度,从而保持巷道长期稳定。根据某矿具体地质条件,设计了合理的支护技术措施,选用钢管混凝土支架型号为?194×8的钢管配合C40强度等级的核心混凝土,该支护体系能够给巷道围岩提供1.26 MPa以上的支护强度,工程应用效果良好。

摘要：目前经验类比法是巷道支护设计的主要方法,精细定量的设计方法和合理有效的优化方法一直是巷道支护的研究热点。本文以某煤矿风巷为背景,采用正交数值模拟方法,系统研究不同锚杆长度、预紧力及顶角锚杆安装角度下的塑性区体积、顶底板移近量和两帮收敛量的变化规律。在此基础上,提出多指标的巷道锚杆支护正交设计矩阵分析方法,优化依托工程支护方案并开展现场工业试验。研究结果表明:就锚杆支护而言,对巷道稳定性的影响大小依次为锚杆长度、顶角锚杆安装角度和预紧力,其影响权重分别为51.7%,45.8%和2.5%;顶角锚杆安装角度建议为15°,顶板锚杆长度尚应满足进入顶板岩层内的要求;采用所提方法得到的优化支护方案应用效果良好,能保证工作面回采期间巷道的稳定性,证实了该方法的有效性。研究为巷道锚杆支护设计和优化提供了新的视觉。

摘要：该文通过透射式静态焦散线方法利用三点弯曲梁断裂实验对异型夹杂与基体裂纹的相互作用进行研究。首先得到不同夹杂情况下I型裂纹尖端的焦散斑图,引入焦散斑纵横轴长之比?反映焦散斑在夹杂作用下的畸变特性;其次,提取相应的焦散斑特征尺寸,并得到I型裂纹的应力强度因子KI;最后,基于不同夹杂情况下裂尖焦散斑、裂尖应力强度因子与裂尖和夹杂之间距离的关系,揭示不同夹杂对裂纹尖端应力场奇异性影响规律。实验研究结果为含异型夹杂结构的强度设计和断裂性能评估提供实验依据。

摘要：基于国内外超低摩擦效应的实验研究现状,设计了块系花岗岩超低摩擦效应模拟实验。制作了中心含圆柱形洞室的花岗岩立方体模型试样,运用自主研发的实验设备研究了在静荷载的基础之上施加动态荷载后块系花岗岩的变化特征。实验过程中采用二维数字图像相关测试方法(2D-DIC),获得了试件表面的全场位移信息,依据位移信息求出块体加速度值,利用牛顿第二定律对试件受力分析,求得了块系岩体摩擦力随时间的变化曲线。结果表明:2D-DIC测试技术能够准确的测得石块的位移变化,依据位移变化可以证实伴随着水平向扰动荷载作用,洞口上方岩块左右两侧节理间隙逐步增大,岩块间的摩擦力降低,且摩擦力的变化周期与扰动荷载的周期相同;利用2D-DIC测试技术是有效的,从实验的角度验证了超低摩擦效应的存在。

摘要：为在切顶卸压沿空留巷中获得巷道顶板预裂炮孔的最优间距,基于双向聚能拉张爆破技术,采用以LS-DYNA动力分析软件为基础的数值模拟和现场试验对巷道顶板定向预裂进行研究,优化炮孔间距。数值模拟结果表明,当炮孔间距为400mm时,应力波叠加后产生有效的拉应力;当炮孔间距为500mm时,应力波叠加后也能够产生有效的拉应力,该拉应力大于孔壁围岩的抗拉强度,能够使孔壁围岩沿聚能方向形成裂缝,且利于炮孔间裂纹的扩展;随着炮孔间距进一步的增大,当炮孔间距为600mm爆破时,由于间距过大,应力波无法有效叠加,不能产生连续裂缝。现场试验表明,间距为400和500mm的炮孔间隔爆破时,未爆破孔自炮孔孔底至孔口产生连续有效裂缝,裂缝长度达2.4m,相邻炮孔间沿炮孔中心线均能够形成连续有效的切缝面,能够有效控制沿空巷道顶底板位移及沿空巷道顶板压力。综合分析,在3种不同炮孔间距的试验方案中,确定间隔爆破、500mm的炮孔间距为同一地质条件下3种试验设计中的最优方案。

摘要：针对近年来提出的一种适用于软岩隧道(巷道)中的新型波形腹板金属支架支护结构,采用正交设计方法分析了静水压力下腹板厚度、腹板高度、翼缘宽度和厚度等截面参数对支架结构弹性屈曲性能的影响,得到了截面参数与支架结构1阶弹性整体屈曲荷载之间的函数关系。分析表明:翼缘宽度相同的情况下,随着波形腹板构件长细比的增加,支架整体屈曲荷载整体呈现减小趋势,且构件长细比的2次方与整体屈曲荷载呈反比;同一长细比下,随着构件翼缘宽度的增加,支架整体屈曲荷载基本呈现增长趋势;在此基础上分析马蹄形断面各半径对支架整体屈曲荷载的影响,进而推导出支架结构在静水压力下一阶弹性整体屈曲荷载的计算公式。