温度对煤系泥岩力学特征影响的试验研究

利用RMT-150B岩石力学试验系统和GD-65/150高低温环境箱,对经历不同温度后煤系泥岩的力学特性进行试验研究,分析不同温度下煤系泥岩的应力-应变全过程曲线、峰值应力、峰值应变、弹性模量、变形模量以及泊松比受温度的影响。研究结果表明,不同温度下泥岩的力学特性有差异。随温度的升高,其峰值应力、峰值应变有不同程度的降低,其峰值应力从25℃时的9.153 MPa下降到55℃时的8.271 MPa,降幅为9.6%;峰值应变从25℃时的11.002×10-3下降到55℃时的8.249×10-3,降幅达25.0%。弹性模量随温度的升高逐渐减小,变形模量随温度的升高而增大,泊松比随温度的升高逐渐减小,由此得到各参数变量随温度的变化关系。研究成果可为深井高温软岩巷道的围岩控制提供理论基础。     

深井穿尖交岔点突变失稳机制分析及应用

深部煤炭开采中软岩巷道围岩支护问题,尤其是软岩交岔巷道围岩稳定性长期深受关注。由交岔点变形破坏内在原因分析得出,其顶板与三角区岩柱支撑体系是交岔点失稳破坏的薄弱点。基于“等效跨度”概念并结合突变理论建立交岔点顶板-岩柱系统简化受力的尖点突变模型,获得交岔点尖点突变方程及系统失稳破坏的充要判定条件。分析了工程地质因素（埋深H、岩柱弹性模量E）、巷道交岔点结构参数（交岔角度θ、巷道高度h）及支护参数a对交岔点稳定性影响。得出θ、E、a与控制参数v的非线性关系存在曲率变化拐点。当θ<35°,E<16 GPa时,控制参数v对各个因素的敏感度顺序为θ>E>a>h>H,即当围岩较软弱时交岔点稳定性受岩柱强度影响较为强烈,交岔点设计角度不宜小于35°。当θ≥35°,E≥16 GPa时,敏感度顺序为h>H>θ>a>E,即当岩柱强度较高时交岔点稳定性受结构参数影响较大。结合丁集矿深井软岩工程实例,采用理论分析指导交岔点设计参数优化。矿压监测数据表明,优化支护设计有效地控制了西三轨回联巷交岔点围岩变形,验证了理论推导方法的正确性。