摘要：为探究切顶卸压自动成巷技术条件下的工作面矿压显现特征及机制,以塔山煤矿8304工作面为例,在对切顶成巷技术原理及工艺流程进行总结的基础上,提出具体成巷设计,随后通过现场监测、数值模拟以及理论推导等手段,对工作面的矿压分布特征及演化过程进行分析。监测结果显示:(1)工作面中部来压步距最短、来压强度最高,且受留巷切顶影响,工作面来压步距及强度分布呈现非对称性;(2)留巷侧顶板的周期来压步距较之未切缝侧较大,平均增幅为4 m,但来压压强降低,平均来压压强降低2.1 MPa,降幅9.2%,峰值来压强度降低10.2 MPa,降幅25.0%,切顶卸压效果明显,且峰值压力受切顶卸压影响更大;(3)顺槽切顶于工作面的横向影响范围大致为29.75m,越靠近切缝处影响效果越显著。数值模拟进一步发现:顺槽预裂切顶对工作面来压在走向方向上的超前影响范围约为20 m,超前影响范围内,影响程度随超前距离增加逐渐减小;在滞后工作面30 m范围内,滞后工作面距离越远,顺槽切顶卸压影响越大;在滞后工作面30 m之后,顺槽切顶影响幅度基本维持不变。

摘要：为解决厚煤层切顶卸压自动成巷碎石帮控制难题,采用力学分析、数值模拟和工程试验相结合的研究方法,对厚煤层切顶成巷碎石帮变形机制和控制技术进行深入研究。通过建立动力学模型,探索成巷过程中矸体冲击的采高效应,明确厚煤层碎石帮变形受力机制和控制重点,进而提出动压防冲、缓压让位和恒压稳控的多层次控制思路。研究表明,采高增大后,空区矸体作用在挡矸结构上的冲击力和冲击能均会增加,从而形成了挡矸结构横向弯曲的启动条件,在顶板下压和侧向挤压作用下产生大变形,造成传统挡矸结构失效;工作面架后6 m范围内为主要冲击区,架设自移式动压防冲结构可将挡矸结构的个体受冲转换为集体承压,有助于耗散冲击能;矸体压实阶段为缓压过程,提出采用抗弯性更强的滑移式让位护帮结构。室内承载试验表明,该结构可保持恒载力实现与围岩协同变形,从而降低损坏率;为进一步提高碎石帮整体稳定性,设计制造波式多阻护帮结构,现场拉拔试验表明该结构性能满足支护要求,滞后工作面越远,固帮效果越显著。现场监测结果表明,新技术下围岩变形得到有效控制,碎石帮变形降低了约72%,挡矸结构损坏率降低了约85%,不仅解决了厚煤层切顶成巷碎石帮难控问题,且经济效益显著。

摘要：为提升现有巷道支护体系的抗冲击能力,在已有常规巷道门式液压支架的基础上进行吸能防冲设计,并从能量吸收、液压支架整体变形以及冲击荷载作用下支护反力大小、波动性等方面进行研究分析,验证吸能液压支架在冲击荷载作用下的支护性能。首先基于能量守恒原理对支护吸能特性的理论依据及必要性进行研究分析,结合现有预折纹自引导吸能装置进行数值模拟与试验分析。数值模拟结果与试验过程一致,明确了数值模拟的可行性,并总结其变形吸能特性,进而对常规液压支架进行吸能防冲设计。采用数值模拟的方法从多方面进行常规液压支架与吸能液压支架的防冲性能对比,结果表明:相同冲击荷载作用下,液压支架施设吸能装置后的吸能液压支架的支架部分塑性能仅为常规支架的65%,最大等效塑性应变仅为常规液压支架部分的62%,屈服区域面积占比为常规液压支架的85%,反力均值为常规液压支架的53%;采用快速傅里叶变换对支护反力进行频谱分析,从而对比分析常规液压支架与吸能液压支架在冲击荷载作用下支护反力的波动性,吸能液压支架的支护反力较常规液压支架更为平稳。结合各方面结果分析,吸能液压支架具有良好的承载特性及吸能防冲能力,施设吸能装置对于液压支架本身以及巷道围岩土体均具有一定的保护作用。

摘要：以店坪煤矿5-200工作面为背景开展物理模拟试验,通过沿煤层走向逐步开挖模拟切顶卸压自成巷覆岩运动全过程。采用石膏粉、细河沙、重晶石粉等相似材料构造砂质泥岩、中砂岩、石灰岩以及煤岩4种岩层;根据不同推进尺度沿煤层走向设计6种开挖步骤,用于观测有不同开挖阶段下的上覆岩层的垮落规律。采用红外热像仪和高精度散斑系统为主要观测手段,选取红外辐射温度、红外热像和岩层位移量为监测指标,重点研究覆岩运动过程红外辐射时空特征。结果表明,受切顶卸压影响,切缝侧与非切缝侧覆岩运动红外辐射特征不同,结合覆岩运动过程可分为4个阶段:(1)有限变形阶段,切缝侧与非切缝侧覆岩表面温度均呈现"上升→下降→上升→下降"的M形变化特点,红外热像无明显分异;(2)直接顶破断垮落阶段,两侧覆岩均呈现红外辐射温度突降特点,最大温度突降幅度为1.8℃,红外热像中垮落矸石上部出现低温带;(3)基本顶破断阶段,切缝侧红外辐射温度突增转缓降,红外热像呈现局部高温区与低温区共存特点,非切缝侧红外辐射温度突增转缓增,之后由稳定转突降,红外热像呈现低温带层叠分布特征;(4)覆岩趋稳阶段,切缝侧红外热像存在局部块状高温区,红外热像整体逐渐呈现"三带"分布特点。

摘要：城市交通逐渐向地下发展,地下立交中相交隧道数量日益增加。为探究复杂地质条件下相交隧道的变形规律,以深圳南龙地下立交隧道相交隧道段为工程背景,通过物理模型试验探索相交隧道在开挖支护及超载状态下的变形机理。首先自主设计三维模型试验系统,并通过相似理论计算,进行了多种岩样及支护材料的配制;其次在模型搭建完成后,基于开挖补偿理论,利用缩尺NPR(Negative Poisson’s Ratio)锚索对相交隧道进行开挖支护。通过对隧道应变、位移及NPR锚索轴力的分析,得到隧道开挖状态下的应力重分布特征;最后,对隧道进行超载试验,结合数据及现象分析,揭示了相交隧道合建结构的围岩破坏机理。研究结果表明:相交隧道在开挖贯通时,合建区域岩体因隧道开挖产生应力损失,会对已经开挖支护完的隧道造成轻微影响。隧道贯通加载时,相交隧道的破坏分为3个阶段:拱顶应力集中区沉降阶段、合建结构的破坏阶段和隧道洞口破坏阶段。具体表现:首先是上层隧道合建区域拱顶开始出现沉降,然后下层隧道出现底鼓,最后应力传播至边界,使得洞口上方垮塌。试验中采用NPR锚索对相交隧道进行支护,现象和数据表明,开挖阶段隧道合建区的沉降影响到NPR支护段,由于NPR锚索的高应力补偿特点,支护段并未出现明显沉降。试验验证了NPR锚索在相交隧道的支护效果,可为类似工程支护提供一种新的思路。

摘要：深地资源开采离不开安全高效的深井建设,凿岩爆破是凿井法建井的技术核心.本文基于中国知网学术期刊数据库,检索整理1971—2020年的112个竖井工程案例,建立竖井爆破掘进数据库,对竖井案例的建井年份、省份、矿产类型、设计深度、掏槽形式、掏槽孔深度、周边孔深度、普氏系数、炸药单耗和雷管单耗开展统计分析研究.统计结果表明:时间分布上,1971—2020年每5年新增竖井爆破掘进案例数量经历了“缓步增加”“快速增加”和“稳步增加”3个阶段;设计深度上,竖井井筒设计深度不断增加,800 m以上竖井占比30.0%,1000 m以上竖井占比13.6%;掏槽形式上,直眼掏槽是竖井爆破掘进中的主要选择形式;超深深度(掏槽孔与非掏槽孔深度之差)上,竖井爆破设计的掏槽孔超深深度普遍设定为0~200 mm,不同井工条件下合理的掏槽孔超深系数的确定尚需深入研究;周边孔深度上,竖井的周边孔深度每10年的平均值从2.93 m增加至4.31 m,3~5 m的单循环炮孔深度为主流,占比72.4%,深孔爆破技术是竖井钻爆法高效掘进的重点研究内容与方向.

摘要：为了研究结构失稳型冲击地压机理,依据双面剪切实验模型设计了砂岩-煤组合试样在不同轴向荷载下的滑动摩擦实验,运用数字相机和声发射记录仪搭建了声光监测系统,克服以往煤岩摩擦实验不易进行位移观测的难题。实验研究了煤岩组合样本失稳滑动的产生条件、特定条件下的滑动类型、位移演化规律以及滑动过程所伴随的声发射特征。实验发现:组合结构的滑动形式与轴向荷载具有相关性,轴向荷载越大,越易于出现失稳滑动;失稳滑动前无明显的位移征兆,失稳滑动后,滑动位移快速增长;产生滑动时的剪切应力峰值与轴向荷载呈正相关性,而失稳滑动产生的位移量与轴向荷载无相关性,本次实验一次失稳滑动产生的最大滑动位移为35.5μm,最小为5.6μm;试件滑动前有较为密集的声发射事件出现,稳定滑动后,声发射数降低。实验模拟了结构失稳型冲击地压的发生过程,并对于认识断层活化,以及煤体克服顶底板夹持作用突然滑出的物理过程具有重要意义。

摘要：地下综合管廊建设投资大、涉及面广、运营周期长,为全面客观评价管廊面临的风险,本文以北京某管廊为对象,基于全生命周期理论,将管廊全寿命周期的6个阶段进行风险因素识别,建立了二级6个、三级43个的风险指标体系;构建基于AHP和Fuzzy的管廊风险综合评判模型,并结合加权分布法验证了模型运算结果。研究结果显示,所研究管廊全寿命周期整体风险属于中等风险,其中报废阶段风险最高,其余依次为施工与竣工阶段、运营阶段、设计阶段、招投标阶段和决策阶段,并提出针对性的管理措施。

摘要：我国矿业棕地数量巨大,目前生态恢复的主要形式是建设矿山公园.工程实施中生态恢复、遗址保护、经济效益、休憩娱乐项目互相争地,生态恢复的比例被大量压缩,且难以量化分析.借用景观生态学斑块、廊道模式的分析模型推导出矿业棕地生态恢复的量化基准数据,使之成为规划设计不可突破的红线:作为生态物种栖息的林地面积不能小于1.5 km2;面积不足30 km2的场地应以造林为主;应保持场地边界的自然状态,增加形状指数且不得砌筑围墙;生态廊道宽度不应小于60 m;尾矿堆等污染源必须植被覆盖,缓冲带宽度不得小于最小允许值.这些可以成为工程设计的理论依据,切实保证基于矿业棕地的矿山公园成为名副其实的生态文明建设工程,防止造成掠夺性二次开发.

摘要：在深入分析课程建设面临教育教学理念、专业培养目标、学生学习动力等挑战的基础上,中国矿业大学(北京)材料力学教学团队贯彻成果导向教育理念,"反向设计、正向支撑",将专业人才培养目标分解落实到课程中,夯实课程教学与毕业要求指标点的支撑关系;探索实践了以学生为中心的双闭环教学模式,强化课内外教学互动。结合多元化质量评价,教师动态分析学情、持续改进教学,切实保障了专业培养目标的达成和个性化学习成果的产出。