摘要:针对深井破碎围岩大断面巷道支护困难的问题,以平煤六矿戊二轨道上山段为工程背景,采用数值模拟方法研究深井巷道围岩破坏失稳问题,分析原支护方案不能达到预期支护效果的原因.在原支护方案的基础之上提出以“预留变形+普通锚杆+普通锚索+注浆”的综合治理技术.结果表明,新支护方案可以降低各部位塑性区深度,提高围岩的整体稳定性,加强巷道的承载能力,可以有效治理深部围岩巷道支护问题.

摘要:针对热虹吸管的换热性能,基于多相流模型捕捉气液两相间的相界面变化,研究各单因素之间的交互作用对热管换热性能的影响,将数值模拟与实验结果对比验证,并采用正交实验法对各参数进行协同分析.研究结果表明:填充率对热管换热性能影响程度最大,加热功率和倾斜角度对其影响次之,纳米流体体积分数对其影响最小；相比于初始实验结果,最优化工况的热阻下降率达到13%,它的等效对流换热系数提高了23%.

摘要:为研究裂隙岩体在冲击载荷作用下的动态力学特性,探究岩石在冲击载荷作用下破碎的能量耗散特征,利用分离式霍普金森杆对完整红砂岩试件以及预制不同角度单裂隙红砂岩试件进行冲击试验.试验结果表明:含裂隙岩石动态抗压强度均小于完整岩石的强度,预制裂隙降低了岩石的动态力学性能；随裂隙角度的增大,裂隙岩石的动态抗压强度随之增大,反射能与入射能的比值逐渐降低,透射能与入射能的比值逐渐增大；能量耗散具有初始阶段快速增长、峰值后略微下降的特征.

摘要:为解决复杂构造围岩体支护难、围岩变形量大的问题,采用劈裂注浆加固技术对某煤矿二采区辅运巷断层、陷落柱段进行注浆加固,提高复杂构造围岩体的整体承载能力.设计了合理的劈裂注浆加固方案并现场实施,结果表明:注浆加固实施后,巷道0~3 m内的破碎围岩被有效胶结在一起,形成了承载壳体,解决了围岩变形量大的问题,注浆效果显著.

摘要:针对某矿山灰岩岩溶含水层开拓工程突水问题,采用Phase2软件建立拟开拓区流固耦合模型,利用有限元模拟分析注浆前后巷道开挖过程中的围岩变形、孔隙水渗流速度和巷道涌水量.结果表明:通过预注浆治理,有效充填封堵了灰岩岩溶含水层的过水通道,提高了围岩的物理力学指标和完整性,增强了围岩的抗变形能力和抗渗性能,可有效避免巷道掘进中的突水事故发生.

摘要:为解决传统绳锯实验机具与采矿相似模拟台架难匹配的问题,研制一种金刚石串珠绳锯切缝煤层的实验装置,用于绳锯连续割缝煤层卸压机理的研究.根据绳锯切缝煤层现场布置方式及结构特点,设计并改装绳锯切缝煤层相似模拟实验装置,经多次实验证明,该装置结构简单、绕绳方式灵活、操控方便,可实现煤层水平连续切缝.基于该实验装置的绕绳方式和串珠绳的线弹性,分析实验中绳锯进给状态时串珠绳受拉后弹性形变的总长,据此给出串珠绳张紧力的计算方法.研究结果表明:该装置选用初始总长6 000 mm直径2 mm的串珠绳进行实验,弓角18°时串珠绳总长6 014 mm,张紧力为0.197 kN,可以满足绳锯连续切缝煤层相似模拟实验的要求.

摘要:以云南省某隧道瓦斯爆炸事故为背景,基于等效爆源理论对隧道内的瓦斯爆炸进行量化,采用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件中Arbitrary Lagrangian-Eulerian(ALE)算法,建立隧道内瓦斯爆炸的流固耦合模型,选用*MAT_JOHNSON_HOLMQUIST_CONCRETE(JHC)材料模型模拟衬砌,分析瓦斯爆炸冲击波传播特征及其对隧道衬砌应力的影响.结果表明:(1)爆炸后隧道内冲击波压强会瞬间增大并持续一段时间;(2)爆炸后的冲击波受到衬砌和围岩的约束,会在隧道内循环发生无规则反射,导致冲击波大幅度增强,并使隧道内的流场复杂化,减缓冲击波强度衰减的时间,且在衬砌墙角和底板处反射效应最强；(3)爆炸后衬砌的有效应力达到最大值后迅速衰减,但是在衰减过程中反复波动,加剧了爆炸对衬砌的破坏.

摘要:预抽煤层瓦斯穿层钻孔有效影响半径是实施科学治理瓦斯的基础,以淮北集团邹庄煤矿煤层地质为研究背景,采用压降法对矿井四采区72和82煤层进行瓦斯穿层钻孔有效影响半径的测试,并利用Origin对穿层钻孔有效影响半径与抽采时间的变化关系进行分析,得出穿层钻孔有效影响半径与抽采时间的函数关系式.结果表明:预抽时间为1,2,3个月时,72煤层穿层钻孔有效影响半径分别为3.0,3.5和4.0 m,82煤层穿层钻孔有效影响半径分别为2.5,3.0和3.5 m.分别以4.0和3.5 m为邹庄煤矿72和82煤层穿层钻孔布置间距可有效防止煤与瓦斯突出事故,为煤层开采提供安全保障.

摘要:研究井田瓦斯分布规律对矿井瓦斯灾害防治和煤矿安全生产具有十分重要的意义.以湖南上二叠统龙潭组为研究对象,选取相对瓦斯涌出量、瓦斯含量、矿区内突出矿井百分比等瓦斯地质技术参数,采用平面图参数对比方法,对比分析煤田地质技术参数,如沉积总厚度、砂泥比、含煤层数、可采煤层累计厚度等的关系.结果显示:湖南龙潭组的瓦斯灾害与三角洲沉积体系的关系密切,但不同类型的三角洲具有不同的影响程度;瓦斯灾害程度与其沉积速率具有负相关,也即沉积速率越大,瓦斯灾害越轻.研究表明瓦斯灾害程度与煤田地质技术参数一样具有区域分布特性,需要考虑位置分布进行综合分析.

摘要:针对低透气性煤层瓦斯难以抽采技术难题,以江西涌山煤矿抽采瓦斯钻孔为研究对象,依循聚能爆破原理,采用LS-DYNA软件模拟高能复合射孔弹产生高能气体侵彻煤层应力变化与裂缝拓展情况,得到高能复合射孔弹侵彻煤层深度,同时设计一种适用煤矿井下钻孔的高能复合射孔弹弹架及其固封装置,最终在煤矿井下试验成功.模拟研究与现场试验结果表明:高能复合射孔弹爆破压裂具有一定的方向性;压裂出的裂缝以纵向裂缝为主,同时随着射流动能降低,纵向裂缝也逐渐尖灭,浸彻煤层深度(即压裂影响半径)约1.65 m;同一射孔弹架中的多个射孔弹起爆后形成的金属射流相互影响较小,且金属射流对压裂孔周围煤层的扰动随着金属射流与压裂孔壁距离的加大而逐渐减弱.

摘要:为确定沿空掘巷窄煤柱合理宽度,基于实际地质条件,运用现场试验、理论计算和数值模拟相结合的方法对薛湖煤矿2306运输巷侧帮预留窄煤柱合理宽度进行研究,结果表明:2306运输巷侧帮卸压带宽度为9~10 m,封孔深度为10 m时可实现瓦斯的连续性性抽采.煤柱宽度为3~5 m时煤柱被塑性区贯通承压能力差;煤柱宽度为5~7 m时煤柱内部出现“弹性核”,煤柱强度足以承载上覆岩层载荷;煤柱宽度为7~9 m时煤柱内部“弹性核”开始向采空区侧转移.随着煤柱宽度增加,煤柱向两侧的水平位移也逐渐增加,且对采空区的影响小于对煤巷侧的影响,宽度为5~7 m时煤柱位移增幅最小.最终由煤柱宽度与应力场分布、位移场分布、巷道围岩变形量之间的关系及卸压带范围等4个方面确定2306运输巷侧帮合理窄煤柱宽度为5 m.

摘要:为探究磷酸盐改性生物炭对尾矿污染土壤的修复潜能,分别按KH2PO4与稻壳质量比值为0,0.5,1,2对稻壳进行浸渍改性,在350,550,750 ℃下保温3 h制备生物炭,通过吸附试验和土壤培养试验,考察了改性生物炭对尾矿污染土壤中Pb和Zn的固定作用.结果表明:KH2PO4改性生物炭对溶液中Pb和Zn的吸附量明显增大,制备温度为550 ℃,浸渍改性时KH2PO4与稻壳质量比值为1的改性生物炭对溶液中Pb和Zn的吸附量最大;尾矿污染土壤添加生物炭后明显降低土壤中Pb和Zn的有效态,对Pb有效态的抑制作用大于对Zn有效态的抑制作用,改性生物炭的抑制作用大于未改性生物炭的抑制作用;生物炭明显提高对尾矿酸性废水污染土壤中Pb和Zn的固定作用,对Pb的固定作用大于对Zn的固定作用,改性生物炭的固定作用大于未改性生物炭的固定作用.