考虑颗粒迁移的陷落柱流固耦合动力学模型研究

为了揭示流固耦合作用下的煤矿底板陷落柱突水机理,基于破碎岩体渗流理论、固液两相流、地下水动力学等理论,建立了考虑颗粒迁移的陷落柱流固耦合动力学模型.采用理论分析、数值模拟和工程实践相结合的方法对颗粒迁移作用下陷落柱的渗透特性进行了研究,得到了陷落柱孔隙率、渗流速度、孔隙水压力、流体中颗粒体积分数、涌水量等参数随时间变化规律.结果表明:随着时间增加,陷落柱充填颗粒在流固耦合作用下不断被侵蚀成悬浮颗粒并迁移流失,流体中颗粒体积浓度剧增后骤减;陷落柱的整体渗透性起初增加较慢,随着颗粒的不断迁移流失,孔隙率、渗流速度、涌水量快速增大后趋于稳定.     

湿度应力场理论在软岩巷道围岩稳定性控制中的应用

通过对徐州东部软岩矿区煤层底板矿物成分分析和岩样的膨胀性试验，以及对软岩巷道底板含水状态和围岩变形实测，得到了有关软岩巷道的围岩岩性参数和实际变形规律：运用湿度应力场理论的数值模拟方法对软岩巷道的遇水软化和膨胀特性进行了分项分析，研究结果在实际软岩巷道围岩稳定性控制中得到了应用。     

湿度场对膨胀岩巷道围岩变形影响规律的研究

根据湿度应力场理论与温度应力场理论控制微分方程存在的类比关系，通过参数转换，将求解湿度应力场问题转化为求解温度应力场．并利用ANSYS大型有限元软件系统中的温度应力场分析功能，对不同含水率情况下，膨胀岩巷道遇水和地应力耦合作用问题进行了数值模拟．研究结果表明：随着膨胀岩含水率θ的增加，巷道顶板最大下沉量（Uy）max,底板底鼓变形量（uf）max,两帮移近量（ux）max均有明显的增加，其中底鼓变形最为剧烈；巷道围岩的应力随着含水率θ的增加而减少．但这并不表示巷道的稳定性得到改善，其原因是遇水作用后巷道围岩岩性软化、强度降低．研究结果可为巷道的支护设计提供了理论依据．     

采场覆岩复合关键层的判别条件

当采场覆岩中存在两层邻近坚硬岩层时，在一定条件下会形成复合岩层，整体变形破坏，其强度和刚度将大大加强，将对整个采动覆岩变形、破断、移动全过程产生影响。利用现代力学原理，推导出了两层硬岩中间有一层软弱夹层时，能形成复合岩层的条件是软弱夹层与硬岩接触面上的剪应力不超过接触面上的抗剪强度，据此建立了能形成复合岩层的判别公式，将复合岩层用一等效单一岩层代替，即可用单一关键层的判别方法判别复合关键层。     

液压支架四连杆系统的受力分析

本文在文献（１）的基础上，以ＰＹ４００型综放支架为例，对支架四连杆系统的受力特点，几何特征及其相互影响作了全面的分析，结果表明，支架前后连杆受力与支架的几何特征密切相关；连杆受力随采高Ｈ的变化曲线与铰点Ｏ的双曲线形状具有极为相似的性质，这些对综放支架四连杆系统的改进或设计具有参考价值。     

含软弱夹层巷道受爆炸荷载作用效应分析

应用结构数值分析软件ANSYS模拟出爆炸应力波作用下含软弱夹层巷道结构一些测点的垂直方向应力和位移的时间历程,并和未含软弱夹层巷道结构的相应情况进行比较,分析含软弱夹层巷道结构受爆炸应力波作用效应的力学特性。得出了软弱夹层对爆炸应力波衰减作用明显和结构的某些部位需要加固等结论。     

软岩层厚度对关键层上载荷与支承压力的影响

本文简单介绍了岩层控制中关键层理论的基本概念，并运用有限元法详细分析了软岩层厚度对关键层上部的载荷及下部的支承压力分布规律的影响．研究结果表明：关键层上的载荷与支承压力分布一样，都受软岩层厚度变化的影响，一般不可视为均布状态。     

轴向荷载对锚杆横向振动特性影响的数值分析

基于梁的横向振动理论,建立了锚杆横向振动的力学模型,得到了轴向荷载下锚杆横向振动的控制方程。考虑了轴向荷载对锚杆托盘与围岩接触的影响,通过ANSYS建立有限元模型,将接触面用实体单元替代,对不同轴向荷载下的锚杆做了有预应力的模态分析。模拟结果表明,锚杆横向振动固有频率都随轴向荷载的增大而增大,而且对不同岩性条件下的锚杆横向振动影响稍有差别,对各阶固有频率的影响规律也不尽相同,低阶规律较为明显,其中1阶、2阶、3阶随轴向载荷基本成线性增长。该结论可为煤矿、公路以及边坡锚杆轴向受力的实时无损检测提供指导。     

采动塌陷区建筑物地基变形影响区与特征分析

采动残余空洞裂隙的失稳变形是造成塌陷区上方建筑物损害的主要原因。为研究采动塌陷区建筑物地基的变形特征,通过分析附加应力与塌陷区残余空洞裂隙区的分布,对采动塌陷区地基变形影响区进行了研究。基于对采空塌陷残余空洞裂隙区的探测及建筑物地基附加应力分布分析,采动塌陷区地基变形影响范围取pz=0.1σz所对应的深度以上土层;当该深度下分布有残余空洞裂隙区时,则应取残余空洞裂隙区分布深度以上土层为采动塌陷区地基变形影响范围。根据义马某矿采动塌陷区建筑物分布,采用高密度电阻率层析成像勘探技术探测了建筑物周围残余空洞裂隙的分布,通过分析建筑物地基中的应力分布和地基变形影响区特征,阐明了采动塌陷区已建建筑物损害原因。通过研究影响拟建建筑地基中残余空洞裂隙和地基附加应力分布,表明拟建建筑将受塌陷区残余空洞裂隙失稳变形影响,需对地基基础进行加固或变更。     

基于尖点突变模型的巷道围岩屈曲失稳规律研究

依据深部巷道围岩的稳定性特征,探讨了巷道围岩层裂板结构的形成机理,并建立了层裂板结构稳定性的力学模型。应用结构非线性稳定性的尖点突变模型,分析了巷道围岩层裂板结构失稳的力学机制,给出了2种条件下巷帮层裂板结构失稳的充要条件。研究表明:尖点突变模型能有效地预测片帮型煤矿巷道的冲击矿压危险性;通过加固巷帮及巷道顶底角围岩,提高巷帮围岩的结构刚度,增强巷帮围岩的抗屈曲失稳能力,可有效防治片帮型煤矿巷道的冲击矿压事故。