摘要：随着矿井开采逐步向深部发展,多中段开采引起的围岩稳定问题是矿井面临的主要安全因素。某金矿开采分为早期浅部空场法开采和后期深部充填开采两个阶段,早期开采在地表形成了一定范围的塌陷区。为了掌握深部多中段充填开采的覆岩移动变形叠加效应是否引起浅部塌陷区的活化,进而影响地表稳定性及井下安全生产,首先,采用理论分析方法研究了浅部塌陷区形成原因、机理,进而分析了地表塌陷区当前的自身稳定性;然后,采用RHINO、FLAC3D等数值模拟方法研究了深部上向水平分层充填开采引起的围岩移动变形规律及其引起的地表塌陷区的剩余沉降和塑性区发育。研究认为,某金矿深部多中段充填开采后充填区自身的变形量、浅部采空区内部岩层位移及地表沉降整体较小,相比于未充填情况下可较大程度减小围岩变形和地表塌陷区沉降,地表塌陷区仅在局部区域出现塑性区,多中段充填开采在维持当前充填效果的前提下不影响地表塌陷区的整体稳定性。本文研究方法及成果可为金属矿山充填开采覆岩变形安全性评价及地表塌陷区灾害防治提供有益借鉴。

摘要：为确定煤壁极限稳定高度,对不同煤层条件的煤壁片帮特性进行研究。基于唯象法构建煤壁片帮三维模型,基于平衡微分方程得出煤壁片帮破坏面剖面轨迹线近似直线的结论;以此为基础,采用三维楔块简化模型建立煤壁片帮的应力方程,分析煤壁片帮剪切与张拉破坏机制,推导出煤壁极限稳定高度估算公式,将软煤剪切破坏和硬煤张拉破坏2种不同片帮形式统一到一个公式当中;依据实际工作面煤层条件参数,重点分析煤体泊松比、煤体黏聚力和内摩擦力、节理裂隙、煤-岩界面黏聚力和内摩擦力等煤层参数对煤壁极限稳定高度的影响,得出煤壁极限稳定高度随煤-岩界面和煤体的黏聚力、内摩擦力、泊松比的增大而增大的结论;在此基础上,研究护帮强度对煤壁稳定性的作用效果,给出考虑护帮强度的煤壁极限稳定高度估算公式,分析不同护帮装置的结构特点,提出液压支架护帮装置改进方案。最后,分别以河南禹州某矿软弱煤层和榆林矿区某矿坚硬煤层工作面为例,验证研究结果的有效性。理论研究结果与生产实践数据基本一致,较好地解释不同条件煤层煤壁稳定性特点,为超大采高工作面的煤壁稳定性控制和液压支架的设计优化提供理论支撑。

摘要：风电齿轮箱油温超限是风力发电场中发生频率较高的故障。针对该问题,在分析风电齿轮箱结构、运行控制策略的基础上,研究了风电齿轮箱内部及其外循环冷却系统的热力学行为,构建了风电齿轮箱热网络模型。该模型中,各节点温度由所建立的瞬态温度和稳态温度热力学方程组计算确定。结合风电齿轮箱的热力学行为,研究了热力学方程组中热量计算模型和热交换中节点间的热阻计算方法,形成了风电齿轮箱热网络模型计算流程。应用热网络模型及其计算流程,仿真计算了某1.5 MW风电齿轮箱实际工况下的齿轮箱油温、高速级HSS-A B C轴承温度和齿轮箱入口油温。对比了仿真计算值和实测值,结果表明热网络模型应用于风电齿轮箱油温超限具有有效性。计算值和实测值的误差分析也为进一步精细建模提供了方向。

摘要：介绍了煤岩体结构观察与测试方法,煤矿井下采用的光导纤维钻孔窥视仪、前视电子钻孔窥视仪及数字式全景钻孔摄像系统的测试原理、仪器结构及特点。提供了在典型矿井获得的钻孔观测结果及图像,分析了煤岩体中钻孔形态及结构面分布特征。介绍了钻孔观测结果在采矿工程中的应用,包括煤岩体结构面分布与完整性评价,水压致裂地应力测量,采场顶板冒落与岩层移动研究,巷道围岩变形与破坏机理研究,巷道支护与加固设计,工程质量检测与支护加固效果评价等方面。实践证明,钻孔摄像与观测是一种能够直观、有效、快速观测钻孔形态及其变化的手段,为矿山压力与岩层控制研究,采矿工程设计、施工与质量检测提供了可靠的基础数据。最后,针对钻孔观测存在的问题,提出了改进建议。

摘要：在分析锚杆支护作用机制的基础上,提出高预应力、强力支护理论,强调锚杆预应力及其扩散的决定性作用;指出对于复杂困难巷道,应尽量实现一次支护就能有效控制围岩变形与破坏;介绍煤矿开发出的锚杆支护成套技术,包括巷道围岩地质力学测试技术、动态信息锚杆支护设计方法、高强度锚杆与锚索支护材料、支护工程质量检测与矿压监测技术,以及锚固与注浆联合加固技术;在分析煤矿巷道类型与特点的基础上,介绍高预应力、强力锚杆支护理论与技术的典型应用实例,包括千米深井巷道、软岩巷道、强烈动压影响巷道、大断面开切眼、深部沿空掘巷与留巷、采空区内留巷及松软破碎硐室加固。基于这些复杂困难巷道的特点与地质力学测试结果,进行巷道支护设计,通过矿压监测数据分析与信息反馈,评价支护设计的合理性与围岩稳定性。实践表明,采用高预应力、强力锚杆支护系统,必要时配合注浆加固,能够有效控制巷道围岩的强烈变形,并取得良好的支护效果。

摘要：对目前常用的锚杆、锚索组合构件形式与力学性能进行了介绍,对比了不同组合构件的抗拉强度与抗弯刚度,分析了组合构件在锚杆支护系统中的作用。采用有限元数值模拟方法,计算了W形钢带在受拉、受弯及受剪状态下的应力分布与变形特征。介绍了组合构件在千米深井巷道、深部沿空留巷、松软破碎围岩巷道等复杂困难条件下的成功应用实例,包括巷道地质与生产条件,锚杆支护设计与支护效果。同时,分析了组合构件选择不合理时容易出现的压穿、撕裂、过大弯曲变形与折断、扭曲及各种组合破坏形式。针对不同形式的组合构件,提出了防止其破坏的建议。设计制作了测力钢带,在安徽淮南谢一矿的回采巷道中进行了钢带受力监测,初步研究了钢带在锚杆安装预紧阶段、掘进影响与稳定阶段的受力特征与变化规律。

摘要：在山西潞安矿区的13个煤矿采用小孔径水压致裂地应力测量装置,完成了60个测点的原岩应力测量工作。实测数据表明:潞安矿区55%的测点最大水平主应力大于垂直主应力,由于受埋藏深度与地质构造影响,矿区内各矿地应力值差别较大,但地应力大小总体上属于中等地应力值;潞安矿区最大水平主应力方向从南到北变化较大,构造应力场呈现出多变的形态。在实测数据的基础上,绘制了潞安矿区地应力分布图;分析了地应力随埋藏深度的变化规律、平均水平主应力与垂直主应力的比值与埋藏深度的关系。煤矿井下地应力测量为井田开拓、巷道布置与支护设计等工程实践提供了可靠的基础参数,提高了工程设计的科学性、合理性与可靠性。

摘要：介绍了煤矿巷道支护类型,分析了巷道支护与围岩的相互作用关系,对目前主要的巷道支护理论进行了评价。着重介绍了锚杆支护成套技术,包括地质力学测试、锚杆支护设计、支护材料、施工机具与工艺、工程质量检测及矿压监测、特殊地质条件支护技术等。通过极软岩巷道与深部沿空留巷实例分析,介绍了锚杆支护的应用效果。实践表明:锚杆支护已经成为我国煤矿巷道首选的、安全高效的主要支护方式,显著提高了巷道支护效果,保证了采煤工作面的安全、快速推进,促进了煤炭产量的大幅度增长。

摘要：基于钻孔触探法原理,开发出小孔径井下煤岩体强度测定装置。在实验室对34个煤岩样品进行试验:在煤岩块上钻取标准试件,测量单轴抗压强度;在留下的钻孔中,用煤岩体强度测定装置测定探针临界载荷,分析探针破坏钻孔壁煤岩的形态;然后确定煤岩块单轴抗压强度与探针临界载荷的关系。试验表明,探针破坏钻孔壁煤岩的形状、深度及范围与煤岩性质密切相关。煤岩体强度越高,破坏范围、侵入深度越小,破坏形状越规则。结合井下实测数据,回归得出描述探针临界载荷与煤岩体单轴抗压强度关系的公式。同时,分析临界载荷的离散性及控制措施,讨论结构面对煤岩体强度的影响及测试分析方法,并在典型的深部矿区——新汶矿区进行井下原位测试。新汶矿区巷道顶板不同岩性的岩层强度相差很大,不同矿井的岩层强度也存在明显差别。煤层强度由于煤帮出现破碎区、煤层性质不均匀、煤层结构面分布不均匀等原因变化较大,出现明显的波动。基于井下煤岩体强度实测数据的巷道支护设计,符合井下环境中的煤岩体条件,设计的合理性与可靠性显著提高,巷道围岩稳定性与支护状况得到明显改善。最后分析钻孔触探法存在的问题,并提出改进建议。

摘要：采用FLAC3D软件计算分析了掘进工作面周围应力、位移及破坏区分布特征与变化规律,巷道轴线与最大水平主应力方向的夹角对围岩应力、位移及破坏的影响;研究了掘进工作面附近锚杆支护应力场的分布特征,及对空顶范围顶板的控制作用.分析了围岩与支护加固的相互作用,指出煤矿巷道围岩基本上属于非连续煤岩体,不能采用连续体的围岩响应曲线分析围岩与支护的关系,锚杆支护与支架等支护方式的基本原理有本质区别,也不能采用支架的围岩响应曲线分析围岩与锚杆的相互作用.基于锚杆受力变化的实测曲线,归纳出5种类型,得出锚杆支护围岩响应曲线,并提出了支护与加固的时空设计原则.最后,通过千米深井巷道、强烈动压影响巷道及深部沿空留巷的3个实例分析,对理论与数值研究结果进行了验证.