摘要：为解决采煤工作面冷损大,提出在采煤工作面液压支架上布置空冷器;基于射流理论和采煤工作面温湿度变化关系,对采煤工作面空冷器进行了非均等距离布置,得到该布置方式下所需空冷器数量;为进一步优化所设计空冷器的节能性,提出了矩阵优化方案。

摘要：为减小区间隧道爆破作业对地下高压给水管道的扰动,需对其进行微振动控制。针对青岛地铁某区间隧道下穿DN1200高压给水管道,最近距离仅为8.9m、围岩Ⅳ~Ⅴ级的特点,结合爆破施工经验,进行了微振动爆破控制专项设计。通过选用大直径中空孔直眼掏槽、合理选择爆破参数,对爆破振动进行有效控制。同时,对爆破振动进行动态监测,分析爆破振动影响。结果表明：在进尺为750mm时,选用150mm直径中空孔,环形布置掏槽眼,分炮次起爆的情况下,可将振速控制在1cm/s以下,达到良好的减振效果,为类似工程提供了参考。

摘要：针对软底坚硬顶板沿空留巷悬顶时间长,悬顶距大,底板松软,易造成巷道端头部位支护强度不足及顶板来压时沿下帮煤壁折断问题,提出"提高支护强度,强力实现沿空切顶"的支护理念;设计了单体液压支柱切顶与锚网护顶、混凝土垛切顶与锚网护顶、密集单体液压支柱切顶与锚网护顶3种巷旁支护方案;以滨湖煤矿泥岩底板石灰岩顶板沿空留巷为例,通过数值模拟和现场监测表明锚网+单体液压支柱切顶与锚网护顶为最优支护方案,可有效控制巷道顶板下沉并实现切顶。

摘要：在认知碳化规律的基础上,对矿用喷射混凝土进行了优化设计并进行实验,分析了主要环境因素对碳化深度的影响,利用实验数据拟合得到湿喷混凝土的碳化深度方程,最后设计了减水剂掺量实验寻求减小碳化深度的方法,结果表明减水剂使喷射混凝土的抗碳化能力有较明显提升。

摘要：针对宏观角度研究巷道顶板结构造成的顶板脆弱区被忽视的问题,建立了岩梁稳定条件下的单位宽度简支梁极限跨距判别公式。结合工程背景,分析得到软弱砂质泥岩厚度、巷道跨度、软弱夹层及断层等是影响巷道稳定性的重要原因。通过采用岩层探测仪窥探顶板裂隙分布及离层情况并结合钻孔柱状图,以砂质泥岩厚度为主要指标对巷道隐患进行分级、圈定。结果表明,311102辅运巷从开切眼到3~#联络巷之间属于Ⅳ级冒顶隐患区域。针对性的设计了311103辅运巷支护参数,实现了对顶板脆弱区的有效控制。

摘要：作为我国常见的一种地质灾害,崩塌成因复杂,分布范围广,隐蔽性和突发性强,危害性大,其早期预警技术一直难以实现。通过对岩体崩塌灾害成因机理与预警研究总结得出,开展崩塌灾害发生的主控因素岩桥的定量识别与模糊评价,是未来岩体崩塌灾害预警预防的关键所在,而固有振动频率等动力学指标在岩桥损伤分析、危岩快速识别以及崩塌早期预警等方面具有明显的应用优势。此外,关注分离阶段及其分离破坏前兆是提高岩块体崩塌灾害早期预警时效性的有效手段之一,建立基于分离破坏前兆识别的岩体崩塌灾害预警方法并健全三位一体的监测预警指标体系可改变目前崩塌灾害被动预防的态势。与此同时还需同步开展国产高精度遥感振动监测技术装备研发,这是满足我国崩塌灾害早期预警核心技术创新发展与国家工程安全建设战略需要的必然选择。针对目前崩塌灾害早期监测预警研究中存在的五大技术瓶颈问题,提出了具体的应对策略和技术措施。最后得出系统开展脆性破坏灾害的早期监测预警体系研究并实现相关技术突破无论是在"一带一路"等工程安全需求方面,还是在全国地质灾害预警预防方面,都将具有极强的理论意义与应用价值。

摘要：结合青岛地铁施工过程中浅埋段下穿建筑物实例,对现场振动控制技术和经验进行总结,对监测数据进行了分析,并认为:振动控制要从钻爆设计、施工过程、振动监测和数据分析4个方面统筹进行,全过程控制;2个覫120中空孔直眼掏槽爆破减振效果较好。长期的监测数据表明,将振动速度控制在1.0 cm/s以内,可确保建筑物的安全。

摘要：层状岩体变形破坏特征与均质岩体存在很大差别,深入揭示层状围岩在掘进过程中的变形破坏特征和机制,对于确保矿井安全生产具有重要的理论意义。本文通过进行层状岩石室内试验,建立了横观各向同性应变软化力学模型,通过掘进全过程的现场监测和数值模拟结果揭示了深井层状围岩的变形破坏特征和机制,采用相似材料试验揭示了预应力锚杆支护结构对层状围岩变形破坏的控制作用。学位论文完成的主要工作有:(1)分别开展了不同层理角度时的互层状砂岩三轴压缩试验、岩样破裂面的电镜扫描和巴西劈裂试验。分析结果表明:层状岩石强度随层面角度增大呈U型分布规律,层状岩石的各向异性程度随围压增大而降低;层状岩石破坏形式由围压、层理角度和岩石细观结构共同控制;竖直层理岩样弹性模量大于水平层理,倾斜层理岩样最小,这主要是由不同层理倾角时层状岩石的承载方式决定的;岩样抗拉强度随线荷载与层面角度增大而增大,其机制为岩样破坏由层理面的剪切破坏演化为穿过层理面的剪切–拉伸破坏,并最终过渡为基质的拉伸破坏。(2)针对现有横观各向同性力学模型未考虑单元应力状态的不足,基于互层状砂岩压缩试验结果,提出了考虑体积应力的塑性内变量表达式,并以此为基础分别研究了基质和层理的应变软化规律,建立了考虑体积应力的横观各向同性应变软化力学模型。基于该模型编制了相应的岩石变形破坏有限差分程序,并通过试验结果进行了检验。结果表明,无论从曲线的变化规律还是定量描述上,数值计算结果和试验曲线均体现了很好的一致性,说明利用该模型可以较好地反映层状岩石的力学特性和变形特征。(3)采用单因素分析方法对建立的横观各向同性力学模型的参数进行了敏感性分析,确定了对围岩变形敏感的参数;通过设计基于粒子群(PSO)优化算法的参数反演程序并将其嵌入FLAC3D程序中,建立了对变形敏感的力学参数的反演方法,为深井巷道层状围岩开挖模型参数的确定奠定了基础。(4)以济宁三号煤矿深井层状围岩为研究对象,通过布置超前监测断面,首次获得了煤矿深井巷道掘进全过程的变形规律,将巷道围岩变形划分为缓慢增长、迅速增加和变形稳定三个阶段,得出其演化机制主要与围岩的瞬间卸荷及应力调整有关。通过掘进面后方收敛变形的监测,将巷道表面收敛变形划分为失稳破坏、持续变形和变形稳定三个阶段,得到围岩变形的空间效应主要集中体现在第一阶段,而时间效应则主要体现在第三阶段。(5)基于深井巷道围岩深部位移实测数据,采用前文确定模型参数反演方法,得到了对变形敏感的七采区层状围岩力学参数。将所建立的横观各向同性应变软化模型应用于深井层状围岩巷道的分步开挖过程的模拟,获得了围岩的应力、塑性区和变形等参数随掘进面推进的演化规律,并给出了相应的巷道支护建议。通过相似材料试验分别模拟了未施加锚杆和施加预应力锚杆后含人工预制层理试样的变形破坏特征,揭示了预应力锚杆支护结构对于层状岩体变形破坏的控制作用和效果,为现场施工及支护设计提供了理论支撑和依据。

摘要：为解决采掘相向沿空掘巷受上工作面回采动压及采空区影响围岩变形不均一的问题,根据付村煤矿3上411运输顺槽采掘相向的特殊条件,提出平衡支护设计法;运用理论分析和数值模拟确定巷道围岩受力的非对称性,通过经验公式计算确定合理的巷道支护参数,根据现场观测结果对该平衡支护系统的合理性进行评价。结果表明:通过平衡支护设计法确定的巷道平衡支护系统能够有效地平衡超前支撑压力和侧向支撑压力的影响,使巷道围岩达到整体的平衡稳定;支护后,巷道顶底板移近量和两帮移近量均控制在合理范围内。平衡支护设计法能够对采掘相向情况下围岩结构及应力非对称的巷道进行合理的支护控制。

摘要：以大黄山煤矿中大槽煤层开采为工程背景,利用FLAC3D和UDEC数值模拟软件研究了应力演化规律及覆岩裂隙演化规律,并基于数值模拟的结果进行了瓦斯富集区域的判定,分析了中大槽上分层开采瓦斯运移规律,据此进行瓦斯治理方案的设计,取得了良好的瓦斯治理效果。