采区溜井卸矿冲击载荷作用的理论分析与验证

以运动学理论为基础对矿石在溜井中的运动规律进行理论推导,结合相似材料模拟试验对结果进行对比分析。研究结果表明,（1）初始冲击时法向冲击力较大,随着冲击次数的增加法向冲击力逐渐减弱切向冲击力逐渐增强,对井壁造成的破坏由以法向破坏为主转变为剪切破坏为主;（2）冲击点的间隔越来越大,冲击角度逐渐减小,矿石经过2～3次冲击井壁之后垂直落入井中;（3）理论推导得到形成的2个冲击带位于井口下2.0～5.6 m及26.4～38.2 m处,试验得出的破坏范围为井口下1.95～10.2 m及19.4～40.2 m处,试验所得的冲击带范围较理论推导结果略大;（4）处于冲击区域的压力盒数据变化最大,处于矿石磨损区域的压力盒数值变化较小且变化趋势缓和。     

与医用CT配合使用的冻土三轴仪的研制与应用

针对适用于低温环境下的配合医用CT实时扫描的冻土三轴仪的不足,研制了新的冻土三轴仪,介绍了其组成及其研发过程中需要克服的技术难点。利用该装置可以完成低温环境下试样的三轴加卸载试验,配合医用CT机时可实现整个力学过程的实时动态扫描。进行了冻结兰州黄土三轴加载实时CT扫描试验,试验结果表明,新研制仪器的各项参数均能满足冻土试样在三轴压缩和卸载过程中的实时CT扫描条件,也能够得到的不同载荷条件下的高质量细观结构CT图像,文中对试验结果进行了分析和讨论。该装置的成功研制为建立细观结构和宏观力学性质之间的联系提供一种新的技术手段。     

基于图像检索技术的岩石单轴压缩破坏过程CT描述

基于X射线的CT扫描技术,因其具有多层位、对同一岩石试件可连续、无损扫描等优点,在岩石力学与工程研究中得到了广泛应用。对岩石单轴压缩破坏过程进行实时CT扫描,也是岩石力学研究的重要内容之一。针对三维显微CT试验系统实时监测煤岩单轴压缩破坏过程中,因位移误差会引起扫描层定位不准确,进而影响试验结果这一基本问题,提出了基于图像检索技术的CT扫描图像处理方法。通过对煤岩试样在单轴载荷作用下破坏过程的CT实时监测,并引入基于Manhattan距离的相似性计算方法,检索出岩石试件同一层位在不同应力状态下的相似扫描层。结果表明,采用图像检索的方法,可以有效地减小煤岩在加载破坏过程中位移误差的影响,更好地通过CT图像来描述煤岩在不同应力状态下的微裂纹分布状况和演化规律,从而在细观层次上揭示岩石在单轴压缩条件下破坏的基本规律。     

广西龙滩电站麻村砂石系统溜井导孔钻探施工工艺

广西龙滩电站订村砂石系统溜井导孔钻探存在对孔斜和岩心采取率要求高、施工条件极差、工期要求紧的施工难点，通过采取有效技术措施，取得良好效果。介绍了该溜井导孔的防斜、取心、扩孔等技术措施。     

基于多元统计的竖井井壁安全评价模型研究

竖井井壁在复杂应力条件下的非采动破坏严重威胁着矿井的生产安全,如何准确、快捷评价其安全性一直是相关研究者们的关注重点。通过建立考虑应力-渗流-温度三场耦合的竖井井壁计算模型,结合正交试验设计原理和多元统计法,研究了大直径竖井井壁在非采动情况下的主要破坏形式,找到了主要影响因素。建立了一种安全性评价模型用于快速简捷地对工程对象进行预测和评估,可对井壁监测方案提供参考。最后利用文中方法对温家庄铁矿竖井工程进行了分析,验证了安全评价模型的可行性。     

冻结裂隙煤岩单轴压缩破坏机制及细观参数反演

煤岩的变形破坏是一个复杂的渐进演化过程, 为了研究冻结条件下裂隙煤岩的破坏机理, 基于CT扫描图像, 应用三维离散元模拟方法, 建立了冻结裂隙煤岩的单轴压缩模型。对比分析数值试验与室内压缩试验得到的应力-应变曲线, 发现二者吻合较好。通过对数值模拟结果的系统分析, 得到了冻结裂隙煤岩的细观结构损伤过程和宏观变形破坏规律, 也发现了煤岩的弹性模量和强度随温度变化的发展规律, 同时给出了煤岩强度和弹性模量与温度的数学关系式。以上研究表明, 离散元模拟方法能够为研究冻结裂隙煤岩的细观损伤演化和宏观破坏变形提供新思路, 可为岩体工程的安全稳定分析提供理论依据和参数基础。     

主溜井冲击损伤机制分析及实测验证

为准确判断溜井受矿石冲击的损伤情况,基于影响溜井的损伤因素,构建了溜井受矿石冲击的损伤理论模型,并据此运用MATLAB计算获得矿石对溜井冲击的冲量分布。采用MADIS-FLAC3D数据耦合技术建立溜井冲击损伤数值模型,揭示了溜井冲击损伤的分布规律。综合运用空区激光探测系统（CMS）和大型矿床三维软件SURPAC,实现了对溜井垮塌三维信息的准确获取及可视化,并对所建立模型的计算分析结果进行了验证。结果表明：（1）根据溜井冲击损伤模型计算得到溜井受冲击的范围标高为-265.83～-292.28 m,冲量在此区间呈现先增大后减小的规律,在标高为-272.88 m处达到最大,为13.52 kN?S;（2）通过数值模型分析得到溜井受矿石冲击一侧在标高为-264.12～-294.88 m区间段发生了位移变化,并在相应区间段形成一定范围的塑性区,说明矿石冲击破坏了此处溜井围岩的稳定性;（3）数值分析得出的最大位移监测值出现的位置与探测模型垮塌区域的最大断面标高一致,实际探测获得的溜井垮塌最严重区域形态与数值模拟确定的塑性区相吻合。     

地层沉降协调法防治煤矿立井破坏试验研究

近年来已有许多专家学者对立井附加应力的产生以及相应的消除方法进行了理论和试验研究,在此基础上,本文首次提出地层沉降协调法,分析了其作用机理,进行了立井井壁变形破坏防治的试验研究,对地层沉降协调法消除附加应力的有效性进行了分析。试验中通过设置不同的隔离协调条件,得出了地层排水固结沉降过程中井壁应变变化以及土体表面沉降变形规律。结果表明,开始阶段的井壁纵向应变都有突然增大的现象,其中未加隔离体试验的突增较大。隔离协调体对井壁纵向应变的突变有减小作用。此外,隔离体能够有效减缓其内侧沉降速率以及最终沉降量。地层沉降协调法可以明显降低沉降过程中井壁纵向应变突增值与稳定值以及竖向力与最大主应力,同时可以保持井壁横向变形及受力的稳定,因此,可以发展为防治矿山立井井壁破坏的有效方法。     

定向扫描成像测井技术及其应用

定向扫描成像测井技术，就是按照规定的方向对井壁进行扫描，把井壁展开成一个连续的平面。这种信号不能在磁屏蔽、磁干扰条件下工作，进而不能确定地质信息的方位。然而，当运用陀螺定向技术对人造磁场进行定向，在人造磁场中，转动的线圈感应出来的交变电信号作为图像扫描触发信号，能够测量所形成的超声图像，并快捷、准确地查明井管故障点的位置、损坏的规模大小和方位，从而为维修方案的确定提供了可靠的依据。     

冻结红砂岩单轴损伤破坏CT实时试验研究

为探究冻结岩石的宏观力学特性及损伤演化机理,对20、?5、?10 ℃红砂岩进行单轴加载CT实时扫描,获得各扫描层的CT扫描图像。利用Matlab自编程序生成灰度直方图和二值图像,基于CT数H值正比于密度的关系定义岩样扫描层的安全区、损伤区、破坏区,结合温度效应、水的软化作用及冰的冻胀力对岩样的影响,定量地研究冻结岩石的损伤破坏演化规律。试验研究表明,(1) 温度由20 ℃降至?5、?10 ℃时未冻水含量减少而冻结冰含量增加,岩样强度增大、抗变形能力提高、整体稳定性提高,CT图像呈现出岩样裂纹尺寸发展减慢、损坏程度减弱的规律;(2) 不同温度下岩石单轴加载的损伤演化经历了裂隙萌生、闭合、延伸、汇集及形成宏观主裂纹的阶段,岩样变形增大发生破坏;(3) 由于端部效应,中间较两端扫描层的损伤程度高,外侧较内侧扫描层先发生损伤,损伤边缘化并向内部扩展。     

气体水合物生成实验过程动态监测:一种新的ERT方法及其效果分析

现阶段适用于天然气水合物资源开采过程获得其空间分布变化的现场监测技术仍不完善.以电阻率层析成像(ERT)技术为基础,研发一套新的ERT阵列(由两组平行的垂向电极组合而成,每组阵列有24个环形电极)应用于水合物储层动态变化监测模拟实验.通过开展物理模拟实验,采用新的E RT方法对水合物生成过程进行了动态监测,并分析了动态...     

高黏性铝土矿放矿流动性试验与微观力学研究

根据中铝洛阳铝矿实际情况,结合放矿力学理论、室内相似试验和离散元数值模拟技术,从宏观和微观两方面深入地研究了矿仓放矿机制以及影响矿石流动性的主要因素。颗粒流数值模拟再现了放矿过程中矿石颗粒间以及颗粒与仓壁间相互作用力的动态变化过程。根据研究结果,设计了一种全新的仓内悬垂式振动助流器,并进行了现场试验,取得了很好的助流效果。它不但很好地改善了矿石流动性,解决了困扰洛阳铝矿几十年的矿仓堵塞、卡斗、起拱问题,优化了矿石和仓壁间的力学关系,减小了仓壁所受的动态接触压力,而且也大幅提高了矿仓放矿效率及生产安全系数,降低了工人的劳动强度。     

基于最小二乘三维表面匹配算法的滑坡变形测量

针对已有利用地面三维激光扫描(TLS)技术实施变形测量的局限性,如变形提取的一维性及对小变形的不敏感性。提出了一个基于重复扫描数据实施滑坡变形监测的新方法,该方法主要包括3个步骤：原始TLS数据的获取、TLS数据的总体配准以及基于子区域的变形计算。其核心是给出的一种三维表面匹配新算法（最小二乘2维图像匹配的泛化）。该方法可充分利用TLS数据的高冗余性,实现高精度的全三维变形测量,得到监测对象的位移量和旋转量,同时,在应用上具有高度的灵活性。通过模拟试验验证了该方法的性能。此外,利用该方法分析了一个滑坡变形监测实例,进一步证实了模拟试验的结果。该方法适用于变形监测,尤其是人员难以到达的面灾害监测领域。对促进变形监测从点测绘向形测绘的转变具有一定的实际意义。     

联合Sentinel-1与Landsat8影像的希夏邦马峰冰川三维运动反演

SAR偏移量技术和光学偏移量技术是冰川运动监测重要的技术手段,但目前对于融合不同平台的影像进行三维形变的研究较少。文章选取2019年11月至2021年1月西藏聂拉木县希夏邦马峰地区的大型冰川作为研究对象,基于方差分量估计融合该研究区的Sentinel-1与Landsat8两种数据进行冰川的三维位移解算,选取了同一时期的光学影像对偏移量估计结果进行对比分析,同时选取稳定区域进行精度评估,分析该方法在冰川运动监测中的适用性和精确性。结果表明,该冰川在2019年11月至2021年1月,联合解算的东西向最大流速为21 cm/d,南北向最大流速为68 cm/d,垂直向最大流速为17 cm/d。对比单一影像获取的冰川位移结果,多影像联合解算方法,能够弥补SAR数据的失相干和光学数据的低质量像元值的不足,获得更加完整和详细的冰川信息,监测结果精度更高。可为利用不同平台的数据联合监测山地冰川的多维度和高精度变化提供参考和技术支持。     

Determining concentration fields of tracer plumes for layered porous media in flow-tank experiments

 In the laboratory, computer-assisted image analysis provides an accurate and efficient way to monitor tracer experiments. This paper describes the determination of detailed temporal concentration distributions of tracers in a flow-tank experiment by analyzing photographs of plumes of Rhodamine dye through the glass wall of the tank. The methodology developed for this purpose consists of four steps: (1) digitally scanning black and white negatives obtained from photographs of the flow–tank experiment; (2) calibrating and normalizing each digitized image to a standard optical-density scale by determining the relation between the optical density and pixel value for each image; (3) constructing standard curves relating the concentration in an optical density from five experimental runs with predetermined concentrations (2–97 mg/L); and (4) converting the optical density to concentration. The spatial distribution of concentration for two photographs was determined by applying these calibration and conversion procedures to all pixels of the digitized images. This approach provides an efficient way to study patterns of plume evolution and transport mechanisms. Received, March 1998 Revised, September 1998 Accepted, October 1998     

CO2地质封存时移垂直地震监测技术

神华CO2捕获和封存（carbon capture and storage,CCS）示范项目是我国首个全流程煤基CO2捕获和在低孔低渗深部咸水层进行多层注入的CO2封存示范项目,意在通过时移垂直地震（VSP）监测CO2地质封存状况。介绍了CO2地质封存时移VSP技术和监测效果。通过注气前后3次VSP观测,得到了高品质时移VSP资料,研究了一致性处理技术、矢量波场分离和多波成像技术,获得了高分辨率的多波时移VSP剖面,通过深度域标定和多种属性解释对比,分析了注气前后VSP地震响应特征,预测了CO2地下运移范围,达到CCS项目预期监测目标。结果证明,时移VSP技术是监测CO2地质封存与运移的有效技术手段。     

电位器式位移计在土石坝安全监测中的应用

主要介绍电位器式位移计多功能性在几个工程中的应用情况。以单支电位器式位移计为核心组成的TS型土位移计用于观测心墙与岸坡混凝土垫层的剪切位移或拉伸位移,该仪器已经在多座心墙堆石坝应用,及时地监测了心墙的变形状况。以双支电位器式位移计为核心组成的TST型面板脱空位移计用于监测面板的脱空变形和剪切变形,为面板脱空处理的方案的确定以及对面板脱空处理后的效果的判断提供依据,该仪器已经在国内的高面板堆石坝成功应用,及时获得了面板脱空数据及变化曲线。以三支电位器式位移计为核心组成的TSJ型周边缝测缝计用于监测周边缝的开合度和剪切变形、垂直面板方向的沉降变形,该仪器已经在国内多座面板堆石坝应用,实时地取得周边缝的变形状态及变化曲线,为大坝安全评价提供了依据。     

基坑开挖引起周围管线位移分析

为探讨深基坑开挖对周围管线位移的影响,明确管线位移轨迹模式,以南京江东软件城深基坑工程为背景,对管线位移实际监测数据进行分析。首先介绍该基坑工程的设计、施工和监测方案;在此基础上结合施工过程,分析周围4根管线竖向沉降和水平位移发展规律,并探讨二者之间的关系,揭示管线位移轨迹。由分析可知,竖向沉降先于水平位移发生,随基坑施工的开展,竖向和水平位移同步增大;在基坑第二道支撑施工后,竖向沉降出现平台,水平位移明显减小;地下室底板施工后,变形趋于稳定。距离基坑侧壁垂直距离较近的管线位移轨迹为三次多项式曲线,距离基坑侧壁较远的管线沿直线状向坑脚移动。     

特大采空区上覆岩层地压与地表塌陷灾害监测研究

大红山铁矿采用无底柱分段崩落法开采形成了3个规模巨大的采空区,采空区上覆岩层移动与地表开裂塌陷将导致露天采场发生滚石地压灾害、井下采场产生空气冲击波次生地质灾害、地表与井下发生泥石流地质灾害等。针对上述问题,采取了多通道微震监测、非接触式岩移实时监测、基于手持式GPS仪的地表开裂范围监测和基于全站仪的地表沉降与水平移动监测的多种综合地压监测手段,对上覆岩层崩落高度、上覆岩层下沉变形量、地表开裂范围和地表沉降与水平移动等进行了监测,通过两年的监测获取了大量的监测数据,经分析表明,采空区上覆岩层崩落高度约在+1 090⁺1 060 m,上覆岩层+1 090 m平巷内观测点累计沉降量为1 350 mm,地表开裂范围位于以岩移角为75°划定的地表岩移范围内,地表测点最大累计沉降与水平移动量为1 779与948 mm,上覆岩层与地表的变形移动活动处于稳定渐进可控的状态,目前不会发生上述地压地质灾害。