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近直立特厚煤层组“顶板-岩柱”诱冲机理及防控实践

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煤炭学报 2021年第S1期46卷 49-62页

作者：吴振华潘鹏志赵善坤刘旭东苗书婷李一哲中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 中国科学院大学研究生院北京100049 煤炭科学技术研究院有限公司北京100013 煤炭科学研究总院煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013 国家能源集团神华新疆能源有限责任公司新疆乌鲁木齐830000

乌东煤矿南采区近直立特厚煤层由于地质条件复杂及采煤方法的特殊性,使水平分段开采过程中动力灾害频发。为了降低冲击地压发生风险,以乌鲁木齐矿区乌东煤矿南采区B_(3+6),B_(1+2)煤层为研究对象,综合运用现场调研、理论分析等方法,研... 详细信息

乌东煤矿南采区近直立特厚煤层由于地质条件复杂及采煤方法的特殊性,使水平分段开采过程中动力灾害频发。为了降低冲击地压发生风险,以乌鲁木齐矿区乌东煤矿南采区B_(3+6),B_(1+2)煤层为研究对象,综合运用现场调研、理论分析等方法,研究直立特厚煤层开采条件下冲击地压机理,分析近直立煤层顶板与煤层之间的结构并建立力学模型,对煤层间岩柱的稳定性进行研究。计算结果表明,顶板变形挤压和岩柱撬转的共同作用是导致B_(3+6)煤层发生冲击地压的主要原因,它们为冲击地压的发生提供了高静应力条件,极大地增加了B_93+6)煤层发生冲击地压的可能性;顶板的断裂滑移破断和岩柱的局部破坏为B_(3+6)煤层冲击地压发生提供了动力条件,该动力扰动与煤层高静应力的叠加是导致B_(3+6)煤层虽浅埋深较浅却发生冲击地压的主要原因。基于分析结果并结合现场实践,开展顶板和岩柱超前预裂爆破卸压及岩柱地面爆破的综合卸压措施,现场实践表明,采取的防控方法能有效降低煤岩体应力集中和围岩活动强度,减小近直立特厚煤层冲击地压发生概率,为乌东煤矿近直立特厚煤层开采的冲击防控提供借鉴。

关键词：近直立特厚煤层冲击地压防控岩柱冲击机理

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岩柱对深部矿体开采影响的数值模拟分析

矿业研究与开发 2015年第7期35卷 63-67页

作者：花良奎王德胜卢跃刚王若尧北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083 首云矿业有限责任公司北京101501

在现场地质调查、钻孔探测、岩石力学性能实验研究的基础上,采用FLAC3D数值模拟技术分析了首云铁矿深部矿体回采时孤立岩柱的影响,结果表明:矿体回采过程中,脉外运输巷道处于高应力条件下,巷道的稳定性受到威胁;岩柱中部应力最大值达到4... 详细信息

在现场地质调查、钻孔探测、岩石力学性能实验研究的基础上,采用FLAC3D数值模拟技术分析了首云铁矿深部矿体回采时孤立岩柱的影响,结果表明:矿体回采过程中,脉外运输巷道处于高应力条件下,巷道的稳定性受到威胁;岩柱中部应力最大值达到40 MPa,围岩顶板处于极限状态,可能发生垮冒或折断;根据数值模拟结果和综合分析,对首云铁矿深部矿体的开采提出了建议和措施,以保证回采的高效安全进行。

关键词：岩柱深部开采数值模拟无底柱分段崩落法

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激光散斑法对岩柱变形规律的探讨

金属矿山 1990年第5期19卷 28-30页

作者：张晶瑶朱林李善君杜振荣张林

本文利用激光散斑干涉法,观测单向载荷作用下,岩柱各点的变形大小和方向。指出加载端面的约束条件,对岩柱的变形规律和破坏形式起主要作用。并从变形方面论述了岩枉张裂破坏的机理。

关键词：岩柱变形激光散斑法

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岩柱单轴压缩下的稳定性

岩柱单轴压缩下的稳定性

作者：皮智鹏南华大学

学位级别：硕士

随着越来越多地下工程的兴起，不少关于岩石的工程地质灾难时有发生，如岩爆、洞室坍塌、滑坡等，严重威胁到人民的生命财产安全，岩石或岩体稳定性问题成为岩石力学界研究的重点和热点之一。实验室中的小型岩柱，或地下工程中存在的... 详细信息

随着越来越多地下工程的兴起，不少关于岩石的工程地质灾难时有发生，如岩爆、洞室坍塌、滑坡等，严重威胁到人民的生命财产安全，岩石或岩体稳定性问题成为岩石力学界研究的重点和热点之一。实验室中的小型岩柱，或地下工程中存在的大型岩体——矿柱，都是一种可简化为只受单轴应力的力学构件，本文讨论的基本上就是这种岩石构件在单轴压缩下的稳定性问题。然而影响岩石稳定性的因素有许多，就对岩石材料而言，由于岩石材料在长期的地质历史中，受荷载，风化，化学作用等影响，其往往带有原生裂隙和节理，外表非常光滑美观的岩石，内部也可能有着细微的裂隙，在岩石试件的单轴压缩中，这些裂隙往往很快的发展，最后贯通形成破坏面;另一方面，岩石作为一种日常生活中常见的材料，往往被认为是一种很均质的材料，其实岩石的不均质性是非常严重的，是在工程问题中不可忽视的因素。以上都是影响岩柱稳定性的物理内因。影响其稳定性的几何内因则是岩柱的几何外形——长细比，几何形状等，如果长细比很大，那岩柱的稳定性问题就会演化成一个几何非线性问题，或者更直接的说法——压杆问题。当然影响岩柱稳定性的外因也有许多，如不同开挖深度的洞室中的岩柱，所受地应力大小的不同，其弯曲刚度的大小也会变化，在弹性区间受极限荷载的能力也不同，对其稳定性也有很大的影响。结合以上，笔者在本文中分别考虑了三个因素对岩柱稳定性的影响：外界的地应力大小的不同，岩石的均质程度的不同，岩柱的长细比的不同，第一个问题过在MATLAB中编写算法程序计算岩柱在不同大小地应力下的弯曲刚度得到很好解决;第二个问题通过在MATLAB平台上构建简化的力学模型，研究其非均质性岩柱在损伤破坏时的发展，得到一定程度上的理论解释;第三个问题通过合理假设，在经典材料力学的范畴内推导出与实际情况吻合的结论。

关键词：岩柱稳定性弯曲刚度均质度长细效应

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基于岩石变形破坏过程的岩柱稳定性分析

地下空间与工程学报 2013年第3期9卷 566-569页

作者：孙再鸣孙强陕西铁路工程职业技术学院建筑工程系陕西渭南71400 中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116

地下采矿过程中岩柱承载能力与变形破坏是一个重要的工程问题。文章根据岩柱失稳破坏与岩石压缩破坏过程的相似性与砂岩试验单轴破坏过程中声发射特点,将岩柱破坏前分为压密、弹性阶段、稳定破裂和非稳定破裂四个个阶段,并分析了岩柱破... 详细信息

地下采矿过程中岩柱承载能力与变形破坏是一个重要的工程问题。文章根据岩柱失稳破坏与岩石压缩破坏过程的相似性与砂岩试验单轴破坏过程中声发射特点,将岩柱破坏前分为压密、弹性阶段、稳定破裂和非稳定破裂四个个阶段,并分析了岩柱破坏过程中不同阶段特征。试验揭示岩石破坏过程中在屈服点附近伴随着岩石内部微破裂快速萌生和生长,声发射事件数会出现大幅度增加。根据岩石破坏形态多呈现为沿着一个或多个凹凸不平的破裂面,在声发射-应变曲线上存在声发射突增点,声发射峰值点近似在应力强度峰后拐点处。同时,指出在岩柱失稳破裂的发射突增现象可作为岩柱承载力变化特征点,并可为岩柱承载力分析提供依据。

关键词：岩柱砂岩声发射应力应变曲线

深埋小间距巷道连续-离散耦合分析方法与岩柱破损特性研究

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深埋小间距巷道连续-离散耦合分析方法与岩柱破损特性研究

作者：王昱博合肥工业大学

学位级别：硕士

在我国交通、采矿工程领域中,时常出现因特殊环境条件影响而布置的小间距隧道,这些隧道往往易受到邻近工程的影响发生较大的变形、破坏甚至坍塌,因此对开挖过程中的小间距隧道及中间岩柱的稳定性进行分析具有重要的工程价值。本文依托... 详细信息

在我国交通、采矿工程领域中,时常出现因特殊环境条件影响而布置的小间距隧道,这些隧道往往易受到邻近工程的影响发生较大的变形、破坏甚至坍塌,因此对开挖过程中的小间距隧道及中间岩柱的稳定性进行分析具有重要的工程价值。本文依托华北某煤矿的泥岩地层巷道工程,采用FLAC3D、PFC3D等数值模拟工具,针对小间距深埋巷道开挖过程中对邻近巷道围岩及岩柱所产生的应力重分布机制及空间位移变形规律进行研究,取得了如下主要成果:(1)基于普氏压力拱理论及前人研究成果讨论了小间距隧道围岩荷载的模式及在浅埋、深埋条件下的计算公式,同时根据威尔逊理论得到了岩柱强度破坏的判别式,当岩柱实际受到的荷载大于岩柱的极限荷载强度,岩柱将很可能发生破坏。(2)宏-细观参数匹配是连续-离散耦合数值模拟应用的关键步骤之一。本文采用控制变量法,对泥岩宏观力学参数及颗粒流细观参数之间的影响关系进行研究,找出了单轴抗压强度、弹性模量、泊松比等宏观参数对细观参数的敏感程度,为工程尺度连续-离散模型细观参数的标定提供了一定参考。(3)在前述成果的基础上,标定工程尺度岩体模型的细观参数,运用连续-离散数值模拟方法,从应力、位移及损伤区域等方面分析了深埋小间距巷道的开挖对邻近巷道及岩柱产生的影响。结果表明巷道间距大于等于1.2B时,岩柱应力波动变化较缓,两巷道拱顶、底板位移值均约20～30mm左右,且顶板和底板破坏较小,仅在巷道两侧壁出现少量拉伸破坏,所模拟的小间距巷道两洞间距宜大于1.6B。

关键词：小间距巷道岩柱围岩稳定性颗粒流连续-离散耦合分析

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竖井在完整岩柱下预安罐道测量工作体会

矿山测量 1976年第1期 27-36页

龙凤井田位于抚顺煤田的东部。煤层东西走向、向斜构造。向斜轴标高为-660米左右。地面工业广场标高为+100米。在南翼煤层露头处,开拓一对竖井。笫一阶段水平为-270米,第二阶段水平为-520米,第三阶段水平即最终阶段为-635米。第三阶段... 详细信息

龙凤井田位于抚顺煤田的东部。煤层东西走向、向斜构造。向斜轴标高为-660米左右。地面工业广场标高为+100米。在南翼煤层露头处,开拓一对竖井。笫一阶段水平为-270米,第二阶段水平为-520米,第三阶段水平即最终阶段为-635米。第三阶段除开采南翼煤层外,并服务于北翼-400米以下煤层开采提升。 1970年,东竖井(副井)开始由第二阶段水平向第三阶段水平廷深,这是在预

关键词：罐道提升设备岩柱测量工作导线相对闭合差测站点位误差测量误差对中误差测高精度测角中误差竖井矿井托架火炮构件经纬仪导线测回斜巷倾角

印度洋海底岩柱样品中钾、铀和钍的中子活化研究

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海洋学报(中文版) 1985年第2期 240-245页

作者：柴之芳毛雪瑛马淑兰海尼希格林中国科学院高能物理研究所联邦德国科隆大学核化学研究所联邦德国科隆大学地质研究所北京

用高灵敏度和具多元素分析能力的中子活化分析法研究了取自印度洋海底岩柱样品中钾、铀和钍的浓度,给出了它们离洋底距离而变化的分布模型,实验得出的钾和钍的变化曲线似乎与用18O/16O法以及230Th/234U法给出的古温度曲线基本相符。

关键词：印度洋垂直分布大洋地理分布岩柱洋底放射元素放射性元素海底

超大断面隧道预留中岩柱围岩应力及其支撑控制技术

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隧道与地下工程灾害防治 2021年第1期3卷 48-57页

作者：罗彬杨晖刘宁蔡炜中铁四局集团第四工程有限公司安徽合肥230041 贵州大学土木工程学院贵州贵阳550025

针对重庆地铁车站断面大、围岩软弱、交叉施工干扰大等特点,开展超大断面隧道预留中岩柱围岩的力学特性和支护措施的研究。基于普氏平衡拱理论,考虑中岩柱的影响,对自然平衡拱的计算跨度进行修正,推导预留岩柱围岩应力计算方法,并通过... 详细信息

针对重庆地铁车站断面大、围岩软弱、交叉施工干扰大等特点,开展超大断面隧道预留中岩柱围岩的力学特性和支护措施的研究。基于普氏平衡拱理论,考虑中岩柱的影响,对自然平衡拱的计算跨度进行修正,推导预留岩柱围岩应力计算方法,并通过实际案例和数值模拟进行验证。为了提高围岩的稳定性,对中岩柱采用增设临时钢支撑的支护措施,并利用有限元软件,对预留中岩柱的支护方案和拆除时机进行数值模拟。综合考虑围岩变形、应力以及现场施工情况,分析得到:临时横向支撑采用一层临时横撑设计,在满足围岩的变形和应力的基础上,既节约了材料,减少成本,又提高了施工的效率;在仰拱施工后拆除临时支撑,隧道的拱顶竖向位移、拱腰的水平位移和最大的竖向应力较另外两种方案都是最小的。

关键词：普氏理论岩柱临时支撑拆除