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基于价值分析法的U型约束砼拱架参数决策被引量：1: 2015年; 为确定U型约束砼拱架的最佳混凝土强度与封板厚度,借助Abaqus软件进行数值模拟、Matlab软件进行数据分析,得到其功能性指标和成本性指标,并将价值分析法运用其中以解决参数决策问题。结果表明,封板厚度对拱架功能性指标和成本性指标的影响程度比混凝土强度对其影响程度大;混凝土强度对每米材料造价所能提供承载力的影响程度要比封板厚度对其影响程度大;在保证安全前提下,应提高混凝土强度或减小封板厚度。; 朱超祁邢聪聪王琦李为腾邵行王新; 关键词：拱架

深井综放沿空掘巷围岩变形破坏机制及控制对策被引量：29: 2014年; 通过对赵楼煤矿综放沿空掘巷现场调查和变形监测,分析了巷道围岩变形破坏特征,深入揭示了围岩变形破坏机制,认为围岩强度低,地应力高,围岩松动破坏范围大,支护结构及参数不合理,巷道围岩应力环境复杂和断面尺寸大是围岩变形破坏的主要原因。基于强力让压耦合支护和关键部位加强支护的围岩控制原理,提出了顶板锚网带索、纵向钢带+两帮锚网梯索、纵向钢筋梯+窄煤柱帮部锚索加强和喷浆+实体煤帮钻孔卸压的支护对策并进行现场试验。结果表明:掘巷稳定后,巷道围岩控制效果良好;锚杆、锚索受力最大值均在其屈服范围内,并为回采期间留够了充足的余量。研究结果为类似复杂难支护巷道提供了借鉴。; 王德超王琦李术才王富奇阮国强邵行刘文江王新; 关键词：深井综放沿空掘巷控制原理

柔性均布压力加载装置在模型试验中的应用研究被引量：9: 2014年; 将研制的新型柔性均布压力加载装置与传统的刚性加载装置分别应用到大型地质力学模型试验中,利用应力不均匀系数对其加载效果进行了量化对比分析。试验结果表明,随着加载压力值与距模型表面距离的增加,不均匀系数减小,压力分布趋于均匀;在模型试验中采用柔性均布压力加载装置,与刚性加载方式相比,其更有利于加载压力在模型体中均匀扩散,产生均匀的应力场,在该试验条件下采用此装置,模型内距模型表面300 mm处应力场已基本达到均匀的状态,模型初始应力施加完后,其仅为0.086,而采用刚性加载方式时其对应的则高达0.283;该装置在距模型表面较近时或加载压力较小时亦能产生较好的均布压力加载效果,如加载压力为0.28 MPa时距模型表面150 mm处仅为0.174,具有减小边界效应影响范围、提高低应力水平下的模型试验精度的作用。; 李术才王琦李为腾李智王洪涛江贝张红军; 关键词：模型试验

深部厚顶煤巷道围岩变形破坏机制模型试验研究被引量：29: 2013年; 为研究深部厚顶煤巷道围岩变形破坏特性及其机制,以赵楼煤矿千米深井厚顶煤巷道为工程背景,开展了大比尺地质力学模型试验,对让压型锚索箱梁支护系统作用下的巷道围岩位移、应力演化规律进行的研究表明:巷道顶底板围岩竖向应力释放较两帮剧烈,水平应力释放反之,巷道顶板中部围岩是顶板竖向应力释放的主要部位。通过与现场试验结果对比验证,总结出深部厚顶煤巷道围岩变形破坏的3个主要特征:顶板变形破坏较两帮和底板严重、顶板围岩变形破坏主要发生在煤岩交界面以下的煤体中、巷中是顶板变形破坏的关键部位,并进一步分析了相应机制:顶板煤岩松软破碎、自承能力差、顶板及其巷中竖向应力释放相对更为剧烈、矩形巷道顶板受力状态差等因素,导致顶煤所受径向应力低,碎胀变形剧烈,且弯曲变形、离层严重,顶板受力结构恶化,最终导致顶板控制困难。; 李为腾李术才王琦阮国强左金忠刘文江王德超王洪涛; 关键词：关键部位

超大断面隧道软弱围岩控制机制及应用被引量：12: 2017年; 为明确超大断面隧道软弱围岩破坏及控制机制,系统开展交叉中隔墙(center cross diagram,CRD)法和双侧壁导洞开挖方法下超大断面隧道软弱围岩控制机制数值试验,对比分析不同强度等级围岩、不同开挖方法在无支护、锚杆支护、H型钢拱架支护和H型钢拱架+锚杆支护四种支护方式下隧道围岩变形、支护构件受力变化规律,并研究超大断面隧道软弱围岩控制机制。同时对H型钢+锚网喷联合支护方式在超大断面破碎围岩隧道进行了CRD和双侧壁导洞两种开挖方法下的现场试验,拱顶沉降分别稳定在27.2 mm和18.7 mm,很好地控制了围岩变形、保证了现场初期支护安全。; 万利王春河王琦李术才邵行江贝孙会彬秦乾; 关键词：超大断面隧道软弱围岩

高应力软岩巷道支护失效机制及控制研究被引量：107: 2015年; 为明确高应力软岩巷道支护失效机制,并验证新型支护形式的有效性,以赵楼煤矿1 000 m深井为工程背景,在现场监测围岩变形破坏及支护失效规律的基础上,通过对FLAC3D中beam单元的修正处理,实现拱架支护体系的精细化模拟,讨论支护强度等级(拱架形式)、地应力等级、围岩强度等级3个因素对巷道围岩变形量、塑性区范围、支护构件受力状态等的影响规律;在此基础上,分析高应力软岩巷道支护失效机制。对于高应力软岩巷道,锚网喷支护具有明显的局限性;而具有一定刚度和强度的拱架是一种行之有效的围岩控制途径。采用方形钢管约束混凝土拱架支护体系进行现场试验表明,新型高强拱架支护方式使得巷道围岩稳定性得到有效控制。; 李为腾李术才玄超王琦王新邵行; 关键词：采矿工程软岩巷道支护

深部厚煤层综放沿空掘巷煤柱合理宽度试验研究被引量：187: 2014年; 煤柱合理宽度的确定是影响综放沿空掘巷围岩稳定性的重要因素。以深部厚煤层综放沿空掘巷赵楼煤矿11302工作面轨道巷为工程背景，首次提出一种新型侧向支承压力监测方法，通过现场应力监测和数值模拟相结合的研究方法确定区段煤柱合理留设宽度。现场应力监测与数值模拟结果显示，采空区侧向支承压力影响范围为50～56 m，低应力区宽度为12～15 m，考虑沿空巷道应处于应力降低区内，煤柱留设宽度不应大于7～10 m；同时，从有利于锚杆锚固出发，煤柱宽度不应小于4 m。综合考虑煤柱稳定性、次生灾害控制及煤炭资源回收等因素，最终确定煤柱留设宽度为5 m。采用大型地质力学模型试验与现场试验对煤柱宽度合理性进行验证，结果表明，巷道表面位移均呈现沿空帮＞顶板＞实体帮＞底板的变化趋势，掘巷稳定后，现场实测顶底板移近量最大为271 mm，两帮移近量最大为359 mm，巷道围岩控制效果较好；同时，锚杆、锚索受力均在其屈服范围内，并为回采期间预留充足的余量。研究结果可为类似开采条件下的区段煤柱宽度确定提供参考依据。; 王德超李术才王琦李为腾王富奇王洪涛彭蓬阮国强; 关键词：采矿工程沿空掘巷煤柱侧向支承压力

不同锚固长度下巷道锚杆力学效应分析及应用被引量：51: 2015年; 为研究不同锚固长度对巷道围岩的控制效果,从理论方面推导了锚杆应力分布规律,建立了不同锚固长度下巷道围岩力学分析模型,考虑分析了锚杆直径、围岩强度参数、锚固长度、预紧力、布设间距等影响因素,给出了巷道锚杆支护设计的工程建议措施,并通过开展现场试验验证了本文理论研究成果的正确性。研究表明:锚杆受力主要集中在锚固段端头1/3范围内,且沿长度方向杆体剪应力与轴力不断递减;在软岩中更利于锚杆锚固作用的发挥;施加高预紧力,并留设一定的自由段长度,有利于锚杆预紧力在围岩中扩散,可形成有效的锚固围岩承载结构,充分发挥杆体支护潜力;当锚杆布设间距较大时,可通过提高预紧力、适当减少锚固长度来增加预紧力对围岩的控制效果。; 王洪涛王琦王富奇李术才王德超任尧喜郭念波张世国; 关键词：锚杆锚固长度预紧力

方钢约束混凝土拱架力学性能及破坏机制被引量：20: 2015年; 针对处于深部、高应力、构造破碎带等条件下的困难支护巷道,提出了方钢约束混凝土(SQCC)新型支护体系,并对其主要组成部分方钢约束混凝土拱架进行了深入研究。推导出任意节数直腿半圆形拱架的内力计算公式,结合工程实际计算出现场采用的4节拱架在均布荷载作用下的内力分布,得到内力最大的部位为拱腿上部和拱顶;通过SQCC构件强度分析对可能的关键部位进行校核,得到拱架均压作用下最先破坏的部位为拱腿上部以及拱架的极限承载力为1 315 k N。采用地下工程约束混凝土拱架1∶1大型试验系统对SQCC全尺寸拱架进行了力学加载试验,结合利用ABAQUS软件对SQCC拱架进行的数值试验,分析了极限承载力误差率δFe-Ft=-7.1%,δFe-Fn=-1.1%和关键破坏部位、内力以及应力应变等多个结果,从而对拱架力学性能和变形破坏机制进行了研究,同时也验证了理论计算和数值试验的正确性。; 王琦邵行李术才王德超李为腾李为腾王富奇刘文江; 关键词：拱架力学性能

不同侧压比荷载下U型约束混凝土拱架全尺寸试验研究被引量：7: 2015年; 以直腿半圆形UCC拱架为对象,进行了不同侧压比荷载条件下的全尺寸拱架试验研究,从变形破坏形态、承载力、材料应变等方面进行对比分析,掌握了新型拱架的承载特性和屈服失稳机制。拱架受力初期处于线弹性变形阶段,拱架内力呈显著压弯状态,由于部分截面出现了强度破坏而导致拱架整体屈服,而后随持续加载拱架出现整体结构失稳,进而彻底丧失承载能力。UCC29试验拱架在λ=1.0加载条件下整体屈服承载力为1 230 k N,是相同尺寸U36拱架的1.56倍。拱架屈服承载力随侧压比λ(λ≥0.5)呈指数型降低趋势,且拱架变形形态及危险截面位置也受侧压比影响显著。对于直腿半圆形拱架而言,侧压比在一定范围内越小,拱架内力越接近轴压状态,拱架能够承担的荷载也越高。; 李为腾李术才王琦杨宁王刚王新邵行; 关键词：拱架承载力

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国家自然科学基金(51304125)

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