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巖土體室內(nèi)試驗——巖土體室內(nèi)試驗
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硐室圍巖的穩(wěn)定性和凍結(jié)法鑿井穿越巨厚沖積層時凍結(jié)壁溫度場的分析這兩大問題是當前深部開采井巷工程面臨的主要問題。通過對兩淮煤田沖積層常見土層和煤系地層常見巖層進行取樣,采用試驗方法研究兩淮煤田主要巖土體的電阻率特性,并結(jié)合凍結(jié)法鑿井、礦井巷道施工的工藝特點,提出電阻率法檢測凍結(jié)壁溫度場的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和基于電阻率法的圍巖松動圈檢測技術(shù)。并將研究成果運用到礦井凍結(jié)壁溫度場和圍巖松動圈檢測的工程實踐,取得了良好的效果。主要研究工作及成果如下:(1)在高密度電阻率法擬斷面的記錄點對應(yīng)深度方面存在著經(jīng)驗性,使其在工程應(yīng)用方面存在局限性。根據(jù)點電場的基本理論,并結(jié)合最新的電阻率勘探數(shù)據(jù)采集技術(shù)——并行電法勘探和跨孔地震勘探的特點,提出擬地震式單極——單極跨孔直流電阻率CT技術(shù)的數(shù)據(jù)采集方式,并編制數(shù)據(jù)處理軟件,為電阻率法檢測凍結(jié)壁提供數(shù)據(jù)采集與處理方法。(2)通過對淮南煤田朱集煤礦沖積層主要土層進行取樣,首先,將目前土體導(dǎo)電性測試常用裝置和高密度電阻率法勘探技術(shù)相結(jié)合,研究常溫下土體電阻率與土性(顆粒級配)、含水量和密度(或密實度)之間的關(guān)系,并擬合出不同土體的電阻率與含水量、密度的回歸方程;其次,研究凍土電阻率的測試方法,并結(jié)合兩淮地區(qū)的沖積層土層含水量與密度、地溫特點和凍結(jié)法鑿井的凍結(jié)鹽水溫度與凍結(jié)壁平均溫度設(shè)計,研究土體在一定含水量、密度條件下,電阻率與溫度的關(guān)系。并擬合出相關(guān)度較高的不同土體的溫度–電阻率(t-ρ)回歸方程,這些方程是電阻率法檢測凍結(jié)壁溫度場的基礎(chǔ)。(3)通過對兩淮煤田煤系地層主要巖層進行取樣,研究巖體的電阻率與應(yīng)力(或應(yīng)變)的關(guān)系。通過試驗發(fā)現(xiàn)了取材方便、性能良好的電極與巖石耦合材料——過飽和黏土,擬合出相關(guān)度較高的不同巖體的應(yīng)力–電阻率(σ-ρ)回歸方程,這些方程是電阻率法檢測硐室圍巖穩(wěn)定狀態(tài)的基礎(chǔ)。(4)在單極——單極跨孔直流電阻率CT勘探技術(shù)研究成果的基礎(chǔ)上,提出了電阻率檢測凍結(jié)法鑿井凍結(jié)壁溫度場的施工工藝、數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理方法,并結(jié)合土體導(dǎo)電性試驗獲得的溫度與電阻率的回歸方程,分析凍結(jié)壁的發(fā)展狀況。該技術(shù)已成功應(yīng)用于兩淮煤田凍結(jié)法鑿井凍結(jié)壁溫度場分析的工程實踐。(5)地下峒室的穩(wěn)定性是礦井安全、高效生產(chǎn)的重要因素,為了確保地下峒室的穩(wěn)定性,必須采用經(jīng)濟、合理的支護方式?；趪鷰r松動圈范圍的大小及其空間分布規(guī)律對選擇峒室支護方式的重要性,利用高密度電阻率法勘探的原理并結(jié)合地下峒室開挖與支護的施工特點,提出利用錨桿鉆機鉆孔、錨固劑封閉孔口、簡易壓力容器注漿封孔、高密度電阻率法采集數(shù)據(jù)的松動圈測試技術(shù),結(jié)合巖石導(dǎo)電性試驗獲得的應(yīng)力與電阻率的回歸方程,研究硐室開挖與支護后其圍巖的變形程度與導(dǎo)電性的關(guān)系,分析圍巖松動圈的發(fā)展狀況。該技術(shù)已成功應(yīng)用于兩淮礦井巷道圍巖松動圈測試的工程實踐。
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