深部大断面巷硐围岩稳定性评价与布置方式研究

针对深部大断面巷硐围岩变形量大、支护困难等特点,采用FLAC3D数值计算方法,探讨围岩内最大主应力峰值区的时空演化规律,分析最大主应力峰值区对围岩变形破坏的控制作用,提出塑性区发育范围判定与围岩稳定性综合评价的方法。根据地应力场类型、侧压系数、巷硐轴向与最大水平主应力夹角的差异,共设计151种数值模拟方案,研究3类地应力场中构造应力对大断面巷硐围岩稳定性的影响。结果表明:围岩塑性区发育与最大主应力峰值区存在运移一致性,基于边界应力系数K可判定塑性区发育范围,并通过遍历数值计算确定K值为0.96;在σH型应力场中,当λH=λh时,巷硐最优布置角度为30°,当λH≠λh时,巷硐平行于最大水平主应力方向布置最有利于围岩稳定;在σHv型应力场中,巷硐最佳布置角度是与最大水平主应力成0°～15°夹角;在σv型应力场中,当λH=λh时,巷硐无最优布置角度,当λH≠λh时,巷硐布置应遵循最大水平应力理论。     

两侧采空巷道挤压变形机理与控制对策

为解决两侧采空巷道挤压大变形控制难题,以山西丰汇煤矿布置在两采空区之间的工作面轨道巷为工程背景,综合采用现场监测、理论计算和数值模拟等方法,分析巷道变形破坏特征,研究巷道覆岩结构特点与不同采动条件下围岩塑性区分布形态和应力环境,揭示两侧采空巷道挤压变形机理,并提出以“强化关键部位、注浆改性围岩”为核心的锚固加注浆联合支护方案。现场监测结果表明,新支护方案对两侧采空巷道挤压变形控制效果好,可为类似条件下巷道围岩稳定控制提供参考。     

煤矿下山巷道水与空气不耦合装药爆破技术对比研究

为了提高三级煤矿许用炸药能量利用率,改善爆破破岩效果，保证开采区的工作效率，对不耦合装药结构进行优化，以理论推导的方式分别得出空气不耦合与水不耦合装药系数对爆生气体准静压力的影响，并进行了对比分析；通过实验室爆破模型试验研究水和空气径向不耦合分别作用下爆炸应力波的传播分布特性，分析峰值应力与测点到炮孔比例距离、不耦合系数之间的关系，并与理论分析对比验证。结果表明：当不耦合系数相同时，炮孔处水不耦合装药爆炸应力波峰值高于空气不耦合装药，随着不耦合系数的增加，炮孔处爆炸应力波的峰值应力减小；模型试验测得同一测点的水不耦合装药峰值应力是空气不耦合装药峰值应力的1.15~1.52倍，峰值应力作用时间长于空气不耦合装药，同一测点水和空气不耦合装药结构测得的应力波及其峰值应力均随不耦合系数的增加呈负幂函数衰减，且空气不耦合装药时衰减得更快，与理论分析一致；贵州某煤矿下山巷道，于梯形掘进断面实施传统空气不耦合装药结构掏槽爆破，效果不甚理想，运用水不耦合装药爆破技术，提高了炮孔利用率，减小了岩石破碎块度，使爆堆集中，显著提高了岩石破碎效果与出渣效率。     

高应力区沿空留巷围岩现状监测研究与分析

陈四楼矿计划实施沿空留巷的2802运输巷，断层较多，直接顶厚度较大，巷道矿压显现较为明显。针对顶板下沉、两帮外鼓、顶板淋水较大、巷道顶板受压破碎、金属网锈蚀严重、压脱锚杆较多、两帮位移较大等现象，提出在高应力区采用矿压监测的方法，通过对巷道变形现状进行的监测分析，对巷道破坏变形程度有了清晰的认识，对造成巷道破坏变形原因和影响因素有了详细的分析，根据注浆加固可改善围岩结构，提高围岩承载能力及锚杆、锚索锚固性能，是一种较为有效的围岩控制措施，确定了需要采用注浆加固的方式对进行巷道围岩破坏变形治理，并根据现场实际情况对注浆材料的性能提出了要求。     

波氏压针卸载曲线中力学行为的新表征方法研究

目前常用的压痕卸载曲线分析方法中,对于幂律指数的物理意义尚不清晰。基于平面半无限空间弹性压入问题的Sneedon解,考虑到塑性变形区和其周围的弹性基体之间的残余应力,提出了一种新的模型来表征Berkovich压针弹塑性卸载过程。分别采用抛物体形压针和圆锥形压针来近似Berkovich压针弹塑性卸载曲线,实验研究表明:采用抛物体形压针能够较好地表征压痕的载过程,同时验证了新模型的合理性。     

顶板深孔爆破防治小煤柱冲击地压研究

以巴彦高勒煤矿1202回风巷小煤柱区域为研究对象,采用数值模拟、理论分析、钻孔窥视等方法,研究小煤柱区域应力分布状态及顶板断裂结构特征。对煤柱侧顶板卸压机制及其断裂结构进行了分析,结果表明:采空区顶板的断裂能够实现应力的转移和释放,较断裂前垂直应力降幅达32. 0%、应力峰值位置向实体煤侧偏移4 m,同时有效降低了拐角煤体与其他区域的应力差值。划分了小煤柱侧顶板断裂类型,结合全断面窥视结果,确定出深孔爆破技术治理煤柱侧坚硬顶板的爆破参数。顶板治理措施实施后,巷道变形量得到有效控制,降低了小煤柱区域冲击地压危险程度。     

压力容器应力腐蚀与控制措施

应力腐蚀是压力容器腐蚀失效破坏的重要形式,一旦发生脆性断裂,后果将不堪设想。介绍了压力容器中应力腐蚀断裂产生的特征和条件,并从如何降低及消除应力、改善环境和合理选用材料等方面提出了控制应力腐蚀断裂的措施。     

CD-GF型钻井球阀阀体的力学特性分析

CD-GF型钻井球阀阀体的结构最为薄弱,其外壳的开孔部位常出现开裂现象,影响钻井作业的正常进行。为此,运用ANSYS Workbench工程分析软件,对6种结构方案的CD-GF型钻井球阀阀体在压、拉、扭载荷作用下的力学特性进行详细的数值分析。研究结果表明:在不同拉力、内压和工作扭矩的组合作用下,相对于原阀体结构A,其他5种方案(A_1、A_2、B、B_1和B_2)在最大应力上减小的平均值分别为16. 4%、36. 0%、7. 6%、23. 2%和40. 7%,总变形量减小的平均值分别为16. 7%、37. 3%、22. 9%、30. 6%和45. 5%;在6种球阀阀体结构方案中,最大应力部位均出现在与阀体轴线垂直的孔壁上,随着与圆孔区域距离的增大,其应力值减小;在所有拉力、内压和工作扭矩的组合作用下,阀体的最大应力均小于其材料的极限抗拉强度,其力学行为处于材料弹性变形阶段;拉力载荷是影响钻井球阀阀体强度的主要因素;结构B_2(外径增大28mm+双边开孔方案)对原阀体结构A的增强效果最好。研究结果可为钻井球阀阀体的结构优化与改进提供基础数据。