综放沿空留巷底鼓变形及其控制研究

针对综放沿空留巷底鼓变形严重问题,分析综放沿空留巷底鼓变形规律,建立综放沿空留巷底鼓力学模型,推导出底鼓计算公式,并对其影响因素进行分析,据此提出底鼓控制对策,最后将其应用于现场。结果表明:综放沿空留巷的实际底鼓量取决于直接底压曲量与基本底挠曲量两者的最大值,底鼓量理论计算结果与现场实测结果基本一致。各因素对底鼓影响程度依次为:巷道宽度、基本底弹性模量、巷旁支护体宽度、巷旁支护体对底板压力、煤帮极限平衡区宽度、采放比。合理的底鼓控制措施应针对关键性影响因素实施,据此提出"锚网索+高强度墩柱+基本底注浆"围岩变形控制对策,现场工程应用表明,底鼓变形得到了有效控制。     

基于WBS-RBS与故障树耦合的尾矿库风险评估

针对尾矿库事故产生的复杂性、多样性及不确定性等特点,在众多尾矿库事故调查的基础上,分析得到主要危险源为塔管隧结构破坏,建立WBS-RBS与故障树耦合的风险评估方法。进一步将危险源引入到WBS-RBS结构中,构造工作分解结构(WBS)、风险分解结构(RBS)及二者耦合矩阵,综合分析各项事故风险因素。采用故障树分析法对塔管隧结构破坏事故进行敏感性分析,计算敏感系数和风险因素重要度排序,有针对性的提出风险应对建议与举措。     

地下工程岩体稳定性分类现状及其发展

目前,国内外岩体分类尚没有统一的标准。根据不同用途主要有如下几种分类法:(1)按材料特性分类;(2)按岩体结构分类,它是反映岩体本身的差异;(3)岩体力学介质分类,它主要是反映岩体中应力传播的差异;(4)岩体质量评价,它反映力学性质一般特征;(5)专门性的分类,如隧峒围岩分类;(6)多因素的综合性分类。上述各种分类既有区别又有密切关系。矿山地下工程岩体稳定性分类,在某种意义上即是综合应用上述各种分类的结果。     

工伤保险风险分类及风险分类表研究

以风险理论为基础,笔者对工伤保险费率确定中风险分类的作用、分类的原则,风险分类表的定义、组成及其制定规则进行了研究,并将风险分类表分为3类,即行业风险分类表、行为风险分类表和混合风险分类表,目前许多发达国家多采用第三种类型。对建立风险分类表的相关因素进行了分析,在此基础上对我国工伤保险分类表的建立与完善提出一些建议。例如,针对制定风险分类表的规则;风险类目要不断修正;我国工伤保险分类表比较粗略,缺乏一定的科学依据,不符合风险分类的促进事故预防和损失控制的基本原则,提出最好能考虑使用“混合风险分类表”,对企业中特殊岗位采用一个或多个分类号。     

巷道围岩再造承载层机理及数值模拟

在分析大变形巷道基本支护系统基础上,依据应力转移与强抗承载的围岩稳定思想,提出了巷道围岩再造承载层机理,建立了巷道围岩再造承载层稳定性力学模型,分析了巷道围岩再造承载层的稳定因素,最后进行了数值模拟。结果表明:巷道基本支护系统的承载能力与作用范围有限,基本支护系统作用下巷道浅部围岩呈“O”形整体收敛,弹塑性界面离层明显;而巷道两帮再造承载层与基本支护系统形成“Ω”形承载结构体,整体承载能力加强,顶板应力由底板深部转移改变为向两帮外伸移动,两帮围岩移动由巷道内收敛改变为向巷道底角外扩散,巷道围岩稳定性提高;巷道围岩再造承载层位置越高、长度越大,围岩越稳定;无支护巷道两帮垂直应力集中区明显,支护后巷道两帮垂直应力集中区得到弱化,浅部围岩形成“Ω”承载拱形体,两帮与顶板位移变化量较小,底鼓量为无支护巷道的84.65%,应进一步做好底鼓控制,围岩整体收敛变形较小,支护效果明显。     

砂蜡物理性质及其破坏形式研究北大核心

通过研究不同配比情况下砂蜡混合物标准样的单轴压缩实验,测定分析了其力学特性,并对试样压缩破坏的破裂情况进行了分析研究。结果表明,在含蜡量较小时,砂蜡的单轴抗压强度与蜡含量基本呈线性关系。而循环加载情况下,抗压强度变化不大;含蜡量高的砂蜡强度较大而变形较小,随着蜡含量的升高,砂蜡的割线模量E_(50)和弹性模量Et都增大,砂蜡试样的泊松比也呈现出上升趋势;砂蜡试样与煤岩试样相同,单轴压缩变形破坏形式也表现为复杂多变,蜡含量多(8%~14%)的砂蜡试样中多发生A类脆性剪切破坏型、B类楔劈式破坏型,而蜡含量低(4%~6%)的砂蜡试样破坏形式以C类挤压粉破柔性破坏型为主。     

大跨度巷道顶板围岩破坏特征及控制技术研究

为了研究大断面及大跨度巷道围岩变形特点,依据矿压及岩层控制理论建立大跨度巷道顶板力学模型,将大跨度巷道顶板抽象成一个简易梁结构,并对其进行分析可知,大跨度巷道破坏主要与巷道断面大小、围岩性质、巷道埋深、岩体完整性、巷道围岩的地应力、地下水以及巷道的支护形式与支护参数等有关,当顶板所承受的力大于它的极限承载力时,它就会沿着巷道两帮滑移切断;针对其破坏形式提出了大跨度强化梁控制技术,可以有效防止顶板垮落。     

砂蜡物理性质及其破坏形式研究

通过研究不同配比情况下砂蜡混合物标准样的单轴压缩实验,测定分析了其力学特性,并对试样压缩破坏的破裂情况进行了分析研究。结果表明,在含蜡量较小时,砂蜡的单轴抗压强度与蜡含量基本呈线性关系。而循环加载情况下,抗压强度变化不大;含蜡量高的砂蜡强度较大而变形较小,随着蜡含量的升高,砂蜡的割线模量E_(50)和弹性模量Et都增大,砂蜡试样的泊松比也呈现出上升趋势;砂蜡试样与煤岩试样相同,单轴压缩变形破坏形式也表现为复杂多变,蜡含量多(8%~14%)的砂蜡试样中多发生A类脆性剪切破坏型、B类楔劈式破坏型,而蜡含量低(4%~6%)的砂蜡试样破坏形式以C类挤压粉破柔性破坏型为主。     

单板层积梁弯曲破坏的试验研究与分析

在万能力学试验机上测试由高频热压方法制造的桦木和椴木单板层积梁的密度、静曲强度(MOR)、弹性模量(MOE)和水平剪切强度等力学性质;讨论LVL(单板层积材)梁受弯曲、水平剪切载荷时的主要破坏形式并得出相关结论。测试结果表明,在该试验条件下,桦木和椴木LVL梁具有较大的密度、MOR和较高的MOE。其主要物理力学性能受树种的影响较大,桦木LVL梁的主要性能均优于椴木LVL梁。当LVL梁受弯曲破坏时,其主要破坏形式为整体断裂破坏、开裂破坏以及混合破坏等3种;受水平剪切应力破坏时,以基材剪切破坏和胶层剪切破坏两种形式为主。     

基于塑性极限分析法的巷道反底拱支护效应研究

针对现有研究对反底拱控制深井软岩巷道底臌的力学效应多采用模型试验和数值分析方法而缺乏解析方法的问题,基于塑性极限分析法研究了巷道在高竖直应力为主的地应力作用下开挖反拱后巷道底板的应力场特征,揭示了开挖反拱后巷道底臌的机理,并分析了反底拱的支护效应对控制巷道底臌的作用。结果表明:开挖反拱会影响巷道整体的稳定性,但铺设适宜半径的反底拱能大大提高底板的极限承载力;反底拱半径越小,其抑制底臌的效果越明显。结合反底拱力学模型从理论的角度给出了锚拉反底拱支护参数的解析解,为传统支护设计提供参考。最后将提出的方法应用于龙口矿区梁家煤矿一采区运输巷道的支护设计,并进行了现场支护试验,现场监测结果表明,经支护优化设计的试验段巷道变形得到了有效控制。     

高应力巷道底臌变形机理及控制技术分析

为了分析高应力巷道底臌变形机理,以铜川玉华煤矿2407工作面巷道为研究背景,采用理论分析和现场观测相结合的研究方法。根据巷道底臌主要由原岩应力、支承应力、围岩遇水膨胀、流变作用而引起进行分析,推导出计算底臌量的表达式。针对玉华煤矿高应力巷道底臌变形,提出在巷道顶板采用锚网梁索支护,帮部采用锚网支护的原支护条件下,底板采用锚杆注浆和切槽联合支护方式控制底臌。现场观测结果表明:这种联合支护方式能够有效控制巷道底臌变形,底臌量降低了61.5%。将底臌量理论解与现场监测的结果进行比较,误差小于8.93%,验证了理论的合理性,为巷道底臌量分析提供了参考。     

锚杆支护控制底臌

在对煤巷底臌机理进行研究的基础上 ,采用锚杆支护系统设计方法 ,提出了利用锚杆支护控制煤巷底臌的理论和一套科学有效的技术措施。试验表明 ,该项技术工艺简单 ,先进合理且安全可靠性高 ,是控制煤巷底臌的有效途径。     

微型碎石管注桩治理深部软岩巷道底鼓新方法

针对造成巷道底鼓的物理和力学两种重要机制,研究并提出微型碎石管注桩治理深部软岩巷道底鼓的新方法。在物理机制方面,微型碎石桩具有渗透性极好的特点,在巷道施工和使用期间可汲取岩体中的渗水并透过碎石桩中的插管排出,从而降低软岩层因遇水膨胀导致的变形;在力学机制方面,微型碎石桩一方面通过钻孔置换出少部分底板软岩,从体量上减少变形岩体,另一方面能利用碎石桩体的侧向可压缩性耗散岩体水平变形,底板岩层中的水平地应力得以释放,极大减缓了促使底鼓变形的力学作用;通过微型碎石桩中的插管注浆加固底板岩体,提高了底板复合地基整体承载力。通过数值分析,阐明该方法在治理软岩巷道底鼓机制上的有效性。     

某地铁多层车站的防排烟系统设计及模拟研究

在分析地铁车站火灾烟控和乘客疏散要求的基础上,分析了地铁防排烟设计的基本思路和模式,结合某多层结构地下车站,给出了通风排烟系统的设计方案。利用模拟仿真的方法对通风排烟系统火灾事故情况下的运行效果进行了验证评估。计算表明,隧道烟控流速、楼扶梯开口流速、可用安全疏散时间等指标均可达到规范的要求。提出的设计方案和事故运行模式可提供作为一种地下车站通风排烟系统设计的模式。     

二次采动下沿空留巷围岩变形及其控制研究

针对二次采动下沿空留巷围岩变形控制困难问题,揭示了沿空留巷围岩变形规律,建立了二次采动下沿空留巷围岩变形力学模型,推导出了围岩变形的理论公式,据此分析了围岩变形的影响因素,提出了支护对策,并进行了工程实践。结果表明:围岩变形理论公式与现场实测值基本一致;顶底板移近量以底鼓为主,底鼓量为直接底压曲量与老底挠曲量的最大值;各因素对围岩变形影响程度依次为巷旁支护体宽度、迭加应力集中系数、采高、采深、老底弹性模量。围岩变形控制对策应围绕关键性影响因素进行,据此提出“锚网索+高强度墩柱+老底注浆”耦合支护对策,工程实践表明,沿空留巷围岩变形稳定,得到了有效控制。     

极破碎围岩半煤岩巷变形破坏机理及支护控制研究

针对强膨胀性极破碎围岩半煤岩巷出现的大底臌、折帮和顶板下沉等变形破坏和支护困难的问题,运用力学理论分析、数值模拟分析和现场试验研究相结合的方法,研究了巷道变形破坏机理及其控制策略。研究表明:在原以工字钢拱架为主的被动支护条件下,巷道变形破坏受到吸水膨胀、软弱夹层、节理等弱结构面多重影响,巷道变形破坏严重。提出了“全断面锚索+金属网、钢带、梯子粱”联合支护,经过现场实践,掘进巷道在新方案支护183天后,两帮、顶底板收敛变形明显减小,变形处于相对稳定状态,达到了支护效果。     

某公路隧道病害成因分析与治理研究

通过对某公路隧道病害的现场调查,在对其主要病害进行分类的基础上,充分考虑隧道勘察、设计和施工因素,结合隧道应力分布和受载情况,分析了隧道病害的现状,根据裂缝的走向可将其分为纵向裂缝、斜向裂缝和环向裂缝。笔者认为,该病害产生原因主要是施工、设计及地质因素;提出的隧道病害整治措施是在充分了解隧道地质条件的情况下,应严把施工质量关。研究得到的隧道病害原因和治理预防措施,对相似病害的防治具有借鉴作用。     

不同切槽参数对围岩稳定性分析

为了分析切槽深度和宽度对巷道围岩变形的影响和确定最佳的底板切槽参数,通过理论分析底板破坏的特征和相应的支护措施;采用FLAC 3D模拟了在不同切槽条件下巷道围岩变形的影响规律;研究了在不同切槽参数条件下巷道围岩的变形情况。结果表明,底板岩层强度不同时应当采取不同的支护措施,底板岩层强度较低时适宜采用加固法,强度较高时采用卸压法。当采用底板切槽来降低巷道围岩变形量时,在底鼓量逐渐减少时顶板下沉量也在急剧增加,并且顶板下沉量要大于底鼓的减少量。因此采用切槽卸压降低底鼓量的方法适用于顶板比较稳定的岩层,在底板中部切槽的效果要优于在两底角切槽,切槽深度为巷道宽度一半时,巷道稳定性最好。     

公路隧道水害倾向性分级的Bayes判别法及应用

为提高公路隧道整体安全性能,保障人员安全,减少财产损失,避免公路隧道水害事故的发生,将Bayes判别理论应用于公路隧道水害倾向性判别和分级中。采用影响隧道水害发生的隧道区渗透系数、降水情况、单位涌水量、构造断裂带类型、围岩分级、隧道施工情况、防排水措施情况等7项指标作为基本判别因子;将公路隧道水害倾向性分为4个等级作为Bayes判别分析的4个正态总体。以采自典型的20组公路隧道的实测数据为训练样本,建立公路隧道水害倾向性分级的Bayes判别函数。对训练后的模型运用交叉确认估计法进行验证,然后运用该模型对6条待检验的公路隧道样本的水害倾向性进行分级。研究结果表明:构建的Bayes判别分析模型误判率极低,分级效果合理有效,可以运用于公路隧道水害倾向性的分级中,有利于公路隧道水害的预防和治理。