摘要：明确工作面底板采动应力分布规律,实现采动影响下底板岩体及巷道破坏程度的精准把握,能有效防止底板巷道的变形失稳。为此,根据极限平衡理论,构建煤岩体超前采动应力力学模型,获得支承压力扰动阶段和采空区卸压阶段底板岩体的力学分布规律,并基于压剪破坏准则及岩体卸荷损伤机制,得到底板岩体及巷道围岩破坏时空演化特征,进一步采用数值模拟进行可靠性验证。结果表明:采高增大,工作面前方煤体塑性区范围增大,超前支承压力集中系数减小;超前采动支承压力越大,底板岩体内主应力差越小,莫尔应力圆半径小,对底板的影响强度减弱,具体表现为底板岩体压剪破坏深度的减小;卸荷后底板岩体受力状态相同,岩体卸荷起点的增大,卸荷量增加,卸荷张拉破坏加剧,底板岩体塑性区呈“马鞍形”;推进过程中巷道围岩塑性区发生由“椭圆形”−“蝶形”−“竖直椭圆形”时空演化特征,采动支承应力越大,巷道破坏越严重,破坏主要集中在顶板及肩角位置。设计初采高度为3.5 m,通过布设光纤测试系统,得到采动过程中底板岩体及巷道随工作面推进变形与破坏的时空演化规律,测得底板岩体破坏深度最大为16.7 m,巷道围岩破坏深度最大为5.2 m,巷道围岩体在整个监测期间内保持稳定,没有发生破坏性影响,满足生产安全需求。

摘要：随着煤矿开采向深部逐渐延伸,巷道的大变形和长时间持续流变特性已成为支护中极具挑战的课题之一。为了探究深部巷道围岩损伤劣化的时效特征及动态补强技术,基于实验室试验,并结合理论分析、数值模拟及现场工业试验进行了研究。研究结果表明:(1)基于Laplace逆变换推导出圆形轴对称巷道的变形规律解析解,结合理论分析、非圆形巷道等效变换和现场试验确定塑性区半径为1.5~2.1m,进一步得到直墙半圆拱巷道时效变形解析解;(2)基于弹性与弹塑性巷道模型,采用能量耗散表征了围岩损伤劣化的时效特征与塑性区演化趋势,并提出了一次支护的时机;(3)阐明了围岩在一次支护后的时效性损伤劣化的演化趋势,基于垂直应力峰值比率,提出了二次支护方案与时机,进一步分析围岩剪应力与垂直应力,确定了二次支护锚杆的长度为3.0 m,支护时机为40~70 d。研究结果可为深部煤矿巷道的设计与维护提供理论依据和实践指导。

摘要：为了获得采动条件下巷道围岩应力应变演化特征,通过复变函数换算结合工程实践经验,运用科学计算软件编程对巷道围岩受力模型进行求解,获得巷道围岩主应力和主应力集中系数分布规律。采用MATLAB对巷道受力模型进行模拟演算,获得工程开采参数与巷道围岩应力应变的关系规律,由此设计了一种采动影响下巷道围岩应力应变模拟仿真系统。该系统可对多种巷道断面进行计算和模拟,进而呈现出多种信息仿真演示,解决了以往软件适用巷道类型单一、应力求解不具体且结果呈现单一化缺点,可为回采巷道支护设计提供相应的理论依据,有利于矿山工程技术人员及实验室技术人员开展模拟仿真教学。

摘要：相似材料设计是保证试验模型与原型力学性质匹配的关键环节之一。依托滇中引水工程的香炉山隧洞,基于相似理论和量纲分析法,推导跨断层隧洞拟静力缩尺试验物理量的相似关系,进而以重晶石粉、河砂为骨料,以石膏、石灰为胶结材料,研制混凝土及岩体的模型相似材料,并通过一系列试验研究各组分对模型材料物理力学参数的影响。试验结果表明:高强石膏含量、水胶比可显著改变相似材料的强度、弹性模量和密度;当砂胶比取0.8~1.2时材料的强度变化较小,当砂膏比取3~12时材料的强度显著降低;以高强石膏、低强石膏、重晶石粉、河砂制配的相似材料可较好地模拟C30混凝土的弹塑性性能及脆性破坏模式;以高强石膏、石灰、河砂制配的相似材料可较好地模拟IV级、V级围岩的张拉劈裂破坏及斜剪破坏模式。该相似材料的研制过程和配比可为类似模型试验及数值模拟提供重要的参考依据。

摘要：为探究侧向切顶条件下沿空护巷煤柱宽度变化对巷道底板的影响,通过理论计算、数值模拟和现场试验等对泊江海子矿某工作面的回采巷道展开了研究,构建了沿空巷道力学模型,得出巷道底板的应力和位移解析式;利用FLAC3D软件模拟了不同煤柱宽度条件下的底板受力情况。结果表明:沿空巷道底板应力由单峰三角形形态变为单峰梯形形态,峰值由实体煤侧逐渐向煤柱靠近采空区侧偏移,并且呈现出先增大后减小的趋势;巷道底板底鼓量随着煤柱宽度的增加逐渐减少,减少速率逐渐降低;工程试验结果表明,采用侧向切顶、联合支护以及加固底角控制技术可以有效减少底鼓量,从而提高了生产效率、保障了安全系数,为类似工况工作面煤柱宽度设计提供了参考。

摘要：为防治煤自燃,以聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠(SA)和碱木质素(AL)为基体,硼砂(Borax)为交联剂,采用一锅法制备出一种新型高保水矿用凝胶阻化材料(PBSL)。以PVA,SA,AL,硼砂浓度(w(Borax))和加热时间为影响因素,设计了正交实验L16(4^(5)),结果表明,PVA,SA,AL分别为0.25、0.2、0.1 g,且w(Borax)=6%、加热时间为45 min时,材料的保水率和吸水率综合性能最佳,50℃加热30 h后保水率仍能达到38.52%,吸水率达到47.67%。通过分子结构分析,材料形成了硼酸酯键和氢键;阻化性能研究表明,PBSL凝胶阻化材料使煤样临界温度从80℃提高到100℃,200℃时材料阻化率高达55.28%,从而降低了煤的氧化活性。

摘要：软岩保护层具有层位选择灵活性和开采厚度可调节性等特点,在首采卸压层或保护层选择上具有广泛的应用前景。以芦岭矿Ⅲ1采区为工程背景,通过不同保护层开采方案对比,选择软岩层作为首采卸压层,运用数值试验方法讨论软岩保护层开采卸压增透机理,在分析覆岩移动破坏特征的基础上,提出卸压瓦斯综合治理方案。研究表明:软岩保护层开采后,上覆被保护层(8~#煤)采空区范围卸压率和膨胀变形率分别为0.57和0.782%,被保护层出现卸压增透效应。8~#,9~#煤处于弯曲下沉带的下部范围,10~#煤处于底鼓变形带的上部范围,设计以地面采动井、拦截钻孔、穿层钻孔配合采空区埋管抽采为核心的卸压瓦斯抽采体系。考察期范围卸压瓦斯总抽采流量平均稳定在30.5 m3/min,8~#,9~#煤瓦斯预抽率达65.4%,有效地实现了煤、瓦斯与稀有矿产资源共采。

摘要：为了考虑岩石岩性的影响,对两淮矿区某正在掘进巷道进行钻孔取样,根据柱状图取巷道两相邻水平标高(-850.0 m和-861.8 m,以下称为Ⅰ和Ⅱ水平)作为实验取芯点,其岩性分别为中粗砂岩和砂质泥岩。利用声发射测试仪测得不同水平标高地应力,经理论计算获得相应的主应力,采用ANSYS和FLAC3D在非轴对称应力场(分Ⅰ和Ⅱ水平2种应力加载方法)下进行模拟,并与现场实测结果对比。研究结果表明:Ⅰ和Ⅱ水平的地应力无明显的叠加性。实测巷道不同水平的围岩稳定性(主要指围岩位移分布)与对应水平的应力加载条件下的模拟结果相似;考虑岩石岩性对巷道地应力赋存情况的影响的必要性,同时为该埋藏条件下巷道支护设计提供更加可靠的地应力数据。

摘要：基于分子结构设计,合成了一种新型高效膨胀阻燃成炭剂PECN,利用该成炭剂制备新型膨胀阻燃聚丙烯(PP)复合材料,其中膨胀阻燃剂(IFR)由硅包裹聚磷酸铵(OS-MCAPP)及PECN组成。结果表明,当IFR的质量分数(m(OS-MCAPP)∶m(PECN)=2∶1)为30%时,复合材料极限氧指数值(LOI)达到最大值28.8,同时复合材料的最大热释放速率为885.5 W/g,与纯PP相比下降了26.2%;该复合材料同时具有良好的热稳定性,700℃剩余质量为18.4%,与纯PP相比大幅提高。扫描电镜照片显示,PECN成炭剂能够促进高质量膨胀炭层的形成,起到保护复合材料基体的作用,从而有效提高其阻燃性。

摘要：依据谢桥矿1151(3)综放面非对称布置开采的地质和技术条件,采用计算机数值模拟(FLAC3D)系统开展了一次采厚变化对覆岩运移特征的影响研究。研究结果表明:不同采厚围岩运移特征均具有明显的非对称性,煤柱侧围岩塑性区宽度和位移远大于工作面中、下部;工作面前方塑性区宽度、走向工作面后方围岩塑性区边界与采空区方向的夹角和倾向下山方向围岩塑性区边界与煤层夹角与一次采厚呈非线性正比,走向工作面前方围岩塑性区边界与推进方向的夹角与一次采厚成非线性反比.工程应用表明,非对称开采工作面支架的选型和设计应适应围岩非对称变形的特点,并改善供液系统,加强端头管理.