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厚硬顶板采场诱发逆断层失稳的力学机制研究
1
作者 余伟健 郭涵潇 +3 位作者 李可 廖泽 吴根水 潘豹 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第2期1-11,共11页
为了研究厚硬顶板条件下工作面逆断层的失稳力学机制,通过断层边界煤柱尺寸、断层倾角及岩层移动角三者关系,确立了采场覆岩移动区与断层面之间的空间关系模型。通过采场覆岩各岩层移动角建立了覆岩岩层移动线方程,结合断层倾角得出了... 为了研究厚硬顶板条件下工作面逆断层的失稳力学机制,通过断层边界煤柱尺寸、断层倾角及岩层移动角三者关系,确立了采场覆岩移动区与断层面之间的空间关系模型。通过采场覆岩各岩层移动角建立了覆岩岩层移动线方程,结合断层倾角得出了不同层位岩层移动线与断层面之间的距离函数公式,精确划定了断层面与岩层移动线的边界过渡区范围。基于岩层抗拉强度建立了断层边界岩块的极限平衡方程,给出了断层倾角小于岩层移动角情况下,边界岩块力学失稳判据,并通过力矩平衡方程建立边界岩块的偏转失稳判据。以现场案例为基础,采用双判据确定了断层倾角小于岩层移动角情况下的逆断层的活化岩层区域,确定了断层面的活化规律与离层空间分布情况。理论分析了逆断层边界条件的围岩变形破坏机理,试验模拟了断层区域采场岩层的整体运移规律,全面计算探究了厚硬顶板条件下逆断层区域采场围岩的力学与位移变化模式。结果表明:逆断层在厚硬顶板破断前发生活化;断层小于岩层倾角情况下,断层面离层空间主要分布在厚硬顶板区域的弯曲下沉带;与断层面产生离层空间的岩层竖向裂隙空间显著减少;与断层面产生离层空间的岩层对采空区空间的向上传递效率显著提高;可以通过优化断层保护煤柱尺寸来维持断层围岩的稳定;双判据模型从理论层面给出了断层边界保护煤柱的尺寸取值依据,为现场的保护煤柱宽度提供最优解。 展开更多
关键词 断层活化 厚硬顶板 岩层移动线 非连续边界条件 极限拉应力 失稳判据
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“双碳”目标下矿山生态修复及减排增汇途径研究进展 被引量：1
2
作者 余伟健 孙梅霖 +2 位作者 杜锦滢 陈国梁 王闯 《矿业安全与环保》 北大核心 2025年第1期38-46,共9页
矿山资源的开发与综合利用促进了我国经济增长和社会进步,但矿山开采破坏了生态环境,降低了矿山生态系统的碳汇水平。为提高我国矿山生态修复成效,在全面总结矿山开采带来的土地资源破坏、水资源污染、生物多样性下降等环境问题的基础上... 矿山资源的开发与综合利用促进了我国经济增长和社会进步,但矿山开采破坏了生态环境,降低了矿山生态系统的碳汇水平。为提高我国矿山生态修复成效,在全面总结矿山开采带来的土地资源破坏、水资源污染、生物多样性下降等环境问题的基础上,从政策与修复技术等方面介绍了我国矿山生态修复进展,并分析了在环境保护意识薄弱、修复模式单一与多元激励保障失衡方面存在的不足,阐述了树立减排增汇理念、推进节能减排生产工艺、开展矿区“废水、废气、固体废弃物”资源化利用、加强生态修复4类矿山环境修复措施,提出了适于“双碳”目标下矿山生态环境的修复策略及途径,为“双碳”背景下加强矿山生态环境修复、增强碳汇功能提供理论支持。 展开更多
关键词 “双碳”目标 矿山 生态修复 减排增汇 固碳 研究进展
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煤泥基充填材料流动性与强度特性试验研究 被引量：2
3
作者 安百富 易巧梅 +3 位作者 赵祥 余伟健 王栋达 王家乐 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期13-21,共9页
为研究煤泥基充填材料的流动与强度特性,运用正交试验设计了以煤泥、高水、水泥、粉煤灰为组合的胶结充填材料,采用极差、方差分析及多元回归分析等方法,研究了煤泥水百分浓度(A)、高水添加比例(B)、水泥添加比例(C)、粉煤灰添加比例(D)... 为研究煤泥基充填材料的流动与强度特性,运用正交试验设计了以煤泥、高水、水泥、粉煤灰为组合的胶结充填材料,采用极差、方差分析及多元回归分析等方法,研究了煤泥水百分浓度(A)、高水添加比例(B)、水泥添加比例(C)、粉煤灰添加比例(D)等4个关键因素对充填材料的初凝时间、扩散度及抗压强度、抗剪强度的影响机制。试验结果表明:①煤泥基充填材料的初凝时间为52~67 min,扩散度为42.0~76.5 cm,抗压强度为0.076~0.247 MPa,抗剪强度为0.033~0.139 MPa。对于初凝时间,影响显著性有B>C>A>D;对于扩散度,有A>D>B>C;对于抗压强度,有D>C>A>B;对于抗剪强度,有C>D>A>B。②拟合出了A、B、C、D与流动性指标及强度指标的数学关系式,初凝时间与A、B成二次函数关系、与C、D均呈指数关系;扩散度与A、B、C均呈指数关系,与D呈三角函数关系;抗压强度与A、D均呈指数关系,与B、C呈二次多项式关系;抗剪强度与A、B呈二次多项式关系、与C、D均呈指数关系;在A、B、C、D等4个因素与4个参数独立拟合方程的基础上,建立4因素共同影响下煤泥基充填材料流动性及强度特性参数预计模型,并进行了验证。 展开更多
关键词 煤泥基 充填材料 流动性 抗压强度 抗剪强度
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等效非均匀荷载条件下梯形截面岩石力学特性试验研究
4
作者 余伟健 潘豹 +1 位作者 吴根水 郭涵潇 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第3期104-113,共10页
基于巷道开挖过程中围岩应力转移分布特点,着重探究非均匀荷载下岩体变形规律。提出了新的岩石力学试验方法,该方法根据岩石应力–应变曲线,加工出特定的梯形截面试件及相应的刚性垫片,以实现单轴压缩时的轴向荷载非均匀分布。计算了梯... 基于巷道开挖过程中围岩应力转移分布特点,着重探究非均匀荷载下岩体变形规律。提出了新的岩石力学试验方法,该方法根据岩石应力–应变曲线,加工出特定的梯形截面试件及相应的刚性垫片,以实现单轴压缩时的轴向荷载非均匀分布。计算了梯形截面试件压缩时荷载分布与截面高度的关系,并对试验条件下的试件应力分布与岩石状态分区进行讨论,在右侧面高度为75 mm时试件破坏前左侧面处于塑性变形阶段,在右侧面高度为85 mm时试件破坏前左侧面仍处于弹性变形阶段。得到了非均匀荷载压缩条件下单一完整岩体的变形特性;梯形截面砂岩破坏前有明显的分区,各点位塑性硬化程度不一致,S85试件点位3右侧处塑性硬化程度最大,S75试件点位2右侧处塑性硬化程度最大。试验结果表明,非均匀荷载压缩条件下的岩石呈非线性变形特征;同时,岩石局部的损伤会加快附近岩石的塑性软化。提出了非均匀荷载条件下不同竖向截面内轴向应变差会引起附加切应力,附加切应力在中性面上、下方向相反,大小与应变变化率成正相关。在附加切应力作用下,岩石单元最大剪应力平面角度增大,试件破坏形态由原本对“核”形态转变为沿着斜面倾向拉长的相对棱台状。 展开更多
关键词 岩石力学 非均匀荷载 单轴压缩 CT扫描 变形与破坏
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综放工作面沿空留巷墩柱巷旁支护承载规律及失稳判据
5
作者 刘子璐 余伟健 +4 位作者 马占国 李烨 龚鹏 王平 吴根水 《煤炭学报》 北大核心 2025年第5期2394-2412,共19页
巷旁支护体与顶板接触面岩体的稳定是沿空留巷成功的关键,针对厚煤层综放工作面沿空留巷墩柱式巷旁支护体与巷内顶煤接触面失稳导致“冲顶、倒柱”难题,阐述了基本顶破断运移对下位煤岩顶板施载的几个主要阶段,建立了多跨非连续荷载作... 巷旁支护体与顶板接触面岩体的稳定是沿空留巷成功的关键,针对厚煤层综放工作面沿空留巷墩柱式巷旁支护体与巷内顶煤接触面失稳导致“冲顶、倒柱”难题,阐述了基本顶破断运移对下位煤岩顶板施载的几个主要阶段,建立了多跨非连续荷载作用下沿空留巷顶板力学分析模型,推导了墩柱在顶板深度方向引起的附加应力方程,揭示了墩柱巷旁支护体与顶板的应力传递机制,探讨了柱-顶接触面失稳模式,基于莫尔-库仑准则构建柱顶煤岩滑移模型,明确了影响柱-顶接触面顶煤稳定性的主控因素,开展了不同应变率下煤的力学性能指标试验,结果表明:柱顶区域煤体能量集度最高,并沿顶板深度方向逐渐降低;相邻墩柱跨中顶板浅表位置能量集度最低,并沿深度方向逐渐升高;柱-顶接触面边缘位置能量降梯度最大,是导致煤体畸变滑移的重要原因。当顶煤厚度、残余边界距离和施载宽度为定值时,柱-顶接触面临界荷载仅受顶煤体的黏聚力c,内摩擦角φ值影响。试验表明煤的c,φ值与应变率呈正相关,上覆岩层运移过程中动压施载持续时间越短,柱顶煤体表现出的极限承载能力越高。数值计算表明巷道顶板煤体的强化可提高柱-顶接触面煤体极限承载能力,并有助于相邻墩柱和顶板之间形成更稳定的力链骨架,降低墩柱“冲顶、倒柱”风险。结合王庄煤矿91-101风巷实际工程地质条件,提出合理的支护参数和顶煤强化方案,避免了“冲顶、倒柱”发生,将围岩变形量控制在了合理范围。 展开更多
关键词 综放工作面 沿空留巷 柱-顶接触面 应力传递 失稳判据
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多重断层条件下采场巷道围岩变形与应力分布规律
6
作者 赵沁彬 余伟健 +3 位作者 潘豹 周明娟 齐耀斌 刘雨清 《矿业安全与环保》 北大核心 2025年第2期97-104,共8页
为了了解断层带采场巷道围岩变形与应力分布规律,通过理论推导“断层带采场巷道回采阶段理论力学模型”,结合数值模拟研究了断层附近采场巷道在工作面推进过程中的应力、塑性区分布,以及巷道顶部和两侧围岩变形规律。结果显示:断层带采... 为了了解断层带采场巷道围岩变形与应力分布规律,通过理论推导“断层带采场巷道回采阶段理论力学模型”,结合数值模拟研究了断层附近采场巷道在工作面推进过程中的应力、塑性区分布,以及巷道顶部和两侧围岩变形规律。结果显示:断层带采场巷道围岩变形及应力分布规律与断层位置有关;巷道围岩受采动影响,最大主应力逐渐增大且集中于断层处,塑性区范围扩大至5 m左右,在左肩角发生剪拉破坏;巷道顶板松动影响范围为4 m,距离巷道表面越远,下沉量越小;巷道两帮围岩越接近巷道表面,位移越大;断层上盘围岩在断层影响下,垂直位移增大,水平位移几乎为0。 展开更多
关键词 断层 采场巷道 数值模拟 围岩变形 应力分布
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深井复合顶板煤巷变形机理及控制对策 被引量：68
7
作者 余伟健 王卫军 +3 位作者 文国华 张农 吴海 张永青 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期1501-1508,共8页
针对深部高应力条件下复合型顶板煤巷的大变形问题,以江西曲江煤矿为例进行了现场调查、理论分析和工业试验等研究。首先,经现场调查发现该矿表现出了典型"三高"矿井的特点,加上顶板锚索和两帮锚杆无法充分发挥作用,使整个巷... 针对深部高应力条件下复合型顶板煤巷的大变形问题,以江西曲江煤矿为例进行了现场调查、理论分析和工业试验等研究。首先,经现场调查发现该矿表现出了典型"三高"矿井的特点,加上顶板锚索和两帮锚杆无法充分发挥作用,使整个巷道支护系统失去平衡而发生破坏。然后,研究了深部高应力工作面煤巷的力学作用,认为该力学作用是一个渐进过程,其变形动力主要来自于巷道顶板压力,底板变形大是直接导致整个巷道系统失效的重要标志;另外,根据深部高应力复合型顶板煤巷的受力特征,建议应将顶板的控制作为关键部位,尽力维护顶板的完整性,提高岩层自承能力,使支护结构与围岩能够协调地工作,并提出了以"预应力桁架锚索"为主体,以"锚杆+锚索+钢筋网等支护"为辅助的综合控制技术。实践证明:经以"预应力桁架锚索"为主体的综合控制技术支护后的巷道,其变形较原支护有明显好转;监测数据表明:经91 d后,巷道两帮的相对收敛速率小于1.7 mm/d,而且顶底板的相对收敛量大大减少,最大值为297 mm,变形速度小于1.4 mm/d,处于稳定状态。 展开更多
关键词 深部高应力 煤巷 复合型顶板 变形机理 控制技术
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南方复杂条件下的薄煤层开采巷道围岩支护问题及对策 被引量：56
8
作者 余伟健 冯涛 +4 位作者 王卫军 王平 袁超 郭罡业 杜少华 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期2370-2379,共10页
针对复杂地质条件下南方薄煤层开采巷道出现的大变形与控制等问题,开展了一系列现场调查、理论分析和试验等研究。首先,分析了南方煤层地质条件、巷道变形特点和支护中存在的突出问题,同时进行了大量巷道变形的现场调研;然后,研究了薄... 针对复杂地质条件下南方薄煤层开采巷道出现的大变形与控制等问题,开展了一系列现场调查、理论分析和试验等研究。首先,分析了南方煤层地质条件、巷道变形特点和支护中存在的突出问题,同时进行了大量巷道变形的现场调研;然后,研究了薄煤层巷道变形破坏的影响因素和作用机理,主要体现在泥质岩类的物化膨胀与裂隙扩容、半煤岩巷道接触面滑移、水平构造应力挤压、工程扰动偏应力影响和高瓦斯孔隙压力弱化作用等;最后,阐明了复杂条件下薄煤层开采巷道的控制原理,强调应重视发挥巷道深部稳定岩体的承载能力,增强巷道围岩侧向支护作用,实现高阻让压和改善巷道围岩的整体力学强度等。提出了高强度自动让压桁架锚索支护系统和叠加拱"长、短"密集锚索支护技术,并分别进行了软弱半煤岩巷道的返修控制和松散煤岩体巷道支护技术的现场试验研究。监测表明,支护后的巷道围岩变形量都在可控范围之内,满足生产要求。 展开更多
关键词 复杂地质条件 薄煤层 软弱围岩 大变形 巷道支护
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基于偏应力场的巷道围岩破坏特征及工程稳定性控制 被引量：28
9
作者 余伟健 吴根水 +2 位作者 袁超 王平 杜少华 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1408-1419,共12页
针对巷道围岩破坏机理及稳定性控制问题,采用岩石力学等相关理论推导了巷道围岩偏应力场的解析解,分析了圆形巷道围岩在不同情况下的分布情况,建立了偏应力场与塑性区分布的本构方程,表明塑性区半径与极坐标的角度和偏应力是密切相关的... 针对巷道围岩破坏机理及稳定性控制问题,采用岩石力学等相关理论推导了巷道围岩偏应力场的解析解,分析了圆形巷道围岩在不同情况下的分布情况,建立了偏应力场与塑性区分布的本构方程,表明塑性区半径与极坐标的角度和偏应力是密切相关的,可呈不规则分布;结合工程实际,采用数值计算模拟分析了垂直应力大于水平应力时(侧压系数λ=0.4)和水平应力大于垂直应力时(侧压系数λ=1.6)不同应力状态下的巷道围岩偏应力和塑性区演化过程;根据现场调查及塑性区演化特征,提出在不同侧压系数下巷道围岩可形成典型正对称失稳模式和典型角对称失稳模式,并分析了这两种破坏模式的巷道围岩支护误区,以及相应的控制原则与关键技术。结合木孔煤矿和高坑煤矿的工程实践,应用了以"锚杆+锚索"支护为主,以提高两帮稳定性目标的"高强刚桁架"综合支护技术;以及以"关键部位注浆",发挥内、外耦合作用的"锚杆+U型钢+锚索"综合治理方案。工程实践表明,所提出的支护方案分别能对正对称失稳巷道和角对称失稳巷道围岩变形能起到较好的控制效果。 展开更多
关键词 巷道围岩 偏应力 塑性区 失稳模式 稳定性控制
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不稳定围岩开挖与让压支护的优化设计及数值分析 被引量：25
10
作者 余伟健 高谦 +2 位作者 韩阳 张周平 韦寒波 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期11-16,共6页
针对金川三矿区1165水平一大硐室的开挖与支护进行了有关优化设计和数值分析的研究,并提出了适当让压后支护的原则.结合现场调查提出了分3步开挖、9个让压支护方案;恰当地选取各种岩体及支护计算参数,并进行方案对比选出了最佳方案.该... 针对金川三矿区1165水平一大硐室的开挖与支护进行了有关优化设计和数值分析的研究,并提出了适当让压后支护的原则.结合现场调查提出了分3步开挖、9个让压支护方案;恰当地选取各种岩体及支护计算参数,并进行方案对比选出了最佳方案.该方案安全系数为1.44,最大位移量与实际相符;针对最佳方案进行了数值分析,结果表明,硐室拱顶最大位移量最终控制在157.7 mm左右;左上帮的最大位移量为266.2 mm;左下帮的最大位移量为189.4 mm;两帮水平应力和位移表现明显,塑性区域较大,可延伸到近10 m.表明适当让压后进行支护有利于围岩体的长期稳定. 展开更多
关键词 不稳定围岩 开挖与支护 让压 优化设计 数值分析
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高应力软岩巷道变形与破坏机制及返修控制技术 被引量：138
11
作者 余伟健 王卫军 +1 位作者 黄文忠 吴海 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期614-623,共10页
针对高应力软岩巷道的大量变形与破坏问题,以江西曲江煤矿-850 m水平运输大巷为例,研究了变形机理和返修控制技术。首先,对该大巷的变形及破坏情况选取7个具有代表性的地段进行现场调查,发现变形与破坏形式主要包括两帮内挤、侧墙张裂、... 针对高应力软岩巷道的大量变形与破坏问题,以江西曲江煤矿-850 m水平运输大巷为例,研究了变形机理和返修控制技术。首先,对该大巷的变形及破坏情况选取7个具有代表性的地段进行现场调查,发现变形与破坏形式主要包括两帮内挤、侧墙张裂、U型钢棚架弯曲或折断、底板鼓起和顶板垮落等;进行了X衍射实验和围岩内部变形结构的现场窥视,表明该巷道围岩含泥质矿物较多,松动圈较大(4 m左右)。然后,采用巴顿分类Q值、地质力学RMR值和松动圈估计值等将-850 m水平运输大巷的各调查段巷道稳定性归为Ⅴ,Ⅳ和Ⅲ类,相应地将这3类巷道称为垮冒巷道、特殊巷道和标准巷道,并给出了初步支护方案。最后,借助于工程类比、围岩分类、截面面积校核和提出的锚固段长度经验公式等方法得到了返修巷道锚索(锚杆)的长度、间排距、强度、直径和锚固段长度等主要参数。由此,-850 m水平运输大巷试验段巷道选取了"锚杆、金属网、喷浆、锚索、注浆和底板锚索"的综合支护方式。应用表明:经过147 d,巷道两帮收敛量最大值仅为66 mm,顶底板移近量最大值仅为119 mm,监测后期的收敛速率均小于1 mm/d,处于稳定状态。 展开更多
关键词 高应力 软岩巷道 变形机理 返修 支护设计
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高应力软岩近距离巷道工程的掘进扰动与稳定性 被引量：25
12
作者 余伟健 杜少华 +1 位作者 王卫军 朱永建 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期57-64,共8页
针对高应力近距离巷道工程的开挖掘进及稳定性问题，进行了理论分析、数值计算及现场监测等一系列研究。首先，在某矿山深部巷道工程的地质与施工条件基础上，采用理论方法分析了掘进爆破扰动应力传播规律及其对邻近巷道或硐室围岩稳定... 针对高应力近距离巷道工程的开挖掘进及稳定性问题，进行了理论分析、数值计算及现场监测等一系列研究。首先，在某矿山深部巷道工程的地质与施工条件基础上，采用理论方法分析了掘进爆破扰动应力传播规律及其对邻近巷道或硐室围岩稳定性的影响，并给出了扰动波在岩体中的衰减方程。然后，根据相关理论，采用FLAC软件进行了一次爆破掘进长度和开挖工序等掘进方案的数值分析，结果表明：在动荷载（爆破掘进）作用下，由施工巷道开挖时所产生的变形会直接影响到邻近硐室或巷道周边岩体，应力释放区域较大；当一次爆破掘进长度较小时，由于整段巷道的扰动次数较多而会引起变形增大，但初始速度较小，则反之。最后，采用监测的方式，对施工巷道进行了开挖扰动分析，结果表明：相距为20m左右的两条巷道，开挖爆破扰动程度较大区域在后掘巷道掘进工作面的前后10-20m范围之内，而对本条巷道扰动程度较大范围一般距掘进工作面25m左右；并按照扰动程度大小可分为破坏区、影响程度较大区和影响程度较小区，破坏区和影响区一般位于掘进面30m以内。 展开更多
关键词 高应力 软岩 巷道掘进 爆破扰动 稳定性
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深埋大跨度软岩硐室让压支护设计研究 被引量：24
13
作者 余伟健 高谦 +1 位作者 张周平 黄武胜 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期40-47,共8页
针对金川三矿区破碎硐室进行了较系统的支护设计研究,得到了一些有价值的成果。首先根据工程地质和围岩自身的特点,在原设计方案的基础之上提出了三步开挖、二次支护和三次让压的总体计算方案,并采用三水平四因素的正交试验表设计了16... 针对金川三矿区破碎硐室进行了较系统的支护设计研究,得到了一些有价值的成果。首先根据工程地质和围岩自身的特点,在原设计方案的基础之上提出了三步开挖、二次支护和三次让压的总体计算方案,并采用三水平四因素的正交试验表设计了16个让压支护方案;然后,应用FLAC2D对这16个支护方案分别进行了计算,并采用文中所提出的优选评价指标Es进行了综合评定和分析,得到了最佳让压方案;最后,应用FLAC3D对最佳让压方案进行了24工序的三维开挖与支护计算,并提出了较为合理的开挖与支护建议。实际应用表明,优化后的方案有利于该深埋大跨度软岩硐室的长期稳定,该优化设计方法有一定的推广价值。 展开更多
关键词 深部岩体 大跨度硐室 软岩 让压支护设计 数值分析
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薄煤层开采软弱煤岩体巷道变形特征与稳定控制 被引量：73
14
作者 余伟健 吴根水 +5 位作者 刘海 王平 安百富 刘泽 黄钟 刘芳芳 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期2668-2678,共11页
针对百色矿区薄煤层开采条件下半煤岩巷道大变形及难控制等问题开展了一系列研究工作。首先,在巷道工程资料与数据的基础上,开展了薄煤层回采巷道工程地质特征的分析,发现薄煤层巷道围岩地质构造普遍较为复杂,岩体完整性差;现场监测了... 针对百色矿区薄煤层开采条件下半煤岩巷道大变形及难控制等问题开展了一系列研究工作。首先,在巷道工程资料与数据的基础上,开展了薄煤层回采巷道工程地质特征的分析,发现薄煤层巷道围岩地质构造普遍较为复杂,岩体完整性差;现场监测了回采巷道围岩的变形全过程,分析了掘巷影响阶段、掘巷影响稳定阶段和工作面回采期阶段等时期的围岩工程行为及变形特征。然后,根据所收集的岩样和自制的煤岩组合体试样,分别进行了点载荷强度和不同高度比的煤岩组合体力学强度试验,结果表明,此类岩石力学强度较低,煤体与岩体破坏呈不均匀性。最后,在现有的理论基础上,分析了半煤岩巷道的滑移机制,推导了煤岩体层间滑移与巷道围岩失稳的本构方程,根据锚索的挤压承载和锚杆抗剪作用机理等阐明了软弱半煤岩巷道控制原理和支护要点,提出了以"顶板预应力长锚索+帮高刚度桁架锚索"为主体的"锚、网、索、梁"整体支护技术。支护试验表明:所提出的支护技术对于半煤岩巷道的控制效果较好,围岩变形在可控范围之内。 展开更多
关键词 薄煤层开采 半煤岩巷道 岩石力学 稳定性控制 巷道支护
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非线性耦合围岩分类技术及其在金川矿区的应用 被引量：16
15
作者 余伟健 高谦 +1 位作者 韩阳 张周平 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期663-669,共7页
非线性耦合围岩分类技术是一种在岩石工程系统思想的基础上,考虑影响因素的综合作用,注重工程状态变化特点的围岩评价方法。该方法首先寻找所有的影响因素和现场样本值;然后应用神经网络产生耦合作用矩阵,提出稳定性分类技术指标;最后... 非线性耦合围岩分类技术是一种在岩石工程系统思想的基础上,考虑影响因素的综合作用,注重工程状态变化特点的围岩评价方法。该方法首先寻找所有的影响因素和现场样本值;然后应用神经网络产生耦合作用矩阵,提出稳定性分类技术指标;最后由回归统计分析得到各稳定性参数范围,讨论主要影响因素及作用机理。研究发现:当围岩分别处于极不稳定、不稳定、稳定、较稳定、很稳定这五种状态时,评价指标Sp相应范围分别是0～0.24,0.24～0.46,0.46～0.72,0.72～1.15,>1.15;原岩强度、岩体结构、RQD值、支护方式是影响金川矿区围岩工程稳定性的最有利因素,而工程埋藏深度、地下水渗透大小、结构面的张开度、硐室走向与结构面产状关系则是影响金川矿区围岩工程稳定性的最不利因素。非线性耦合围岩分类技术在1120水平巷道工程中的应用结果表明,该技术能够随时监测围岩的稳定状态,并能及时地为支护设计提供可靠的理论依据。 展开更多
关键词 岩石工程 非线性耦合 围岩分类 影响因素 作用矩阵 技术指标
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构造带围岩特性实验及流变规律分析 被引量：15
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作者 余伟健 高谦 +2 位作者 张周平 靳学奇 邓代强 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期1086-1091,共6页
为了分析构造带围岩的力学特性及流变规律,针对金川三矿区深部岩体,进行电镜扫描、X衍射和岩石力学试验,分析地质构造对围岩的损伤机理,岩体物相成分和岩石的峰前、峰后力学强度,揭示构造围岩发生流变的内在原因;在考虑不同深度巷道围... 为了分析构造带围岩的力学特性及流变规律,针对金川三矿区深部岩体,进行电镜扫描、X衍射和岩石力学试验,分析地质构造对围岩的损伤机理,岩体物相成分和岩石的峰前、峰后力学强度,揭示构造围岩发生流变的内在原因;在考虑不同深度巷道围岩变形特点的基础上,采用数值模拟分别对侧压系数为0.8,1.0,1.2和1.4这4种情况下的围岩14月的流变进行计算,获得不同侧压系数下的流变曲线。应用流变力学方法建立金川已支护围岩的典型流变特征方程。研究结果表明:侧压系数越大,流变越明显,后期呈加速趋势,边帮位移可达33mm;现场监测数据和计算结果较接近,表明金川深部围岩会在支护后相当长的时间内存在明显的流变,不利于服务年限较长的巷道工程的稳定,应采取适当的加固与支护措施。 展开更多
关键词 构造带 围岩 流变规律 数值分析
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困难条件下大变形巷道围岩变形机理与控制技术 被引量：51
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作者 余伟健 袁越 王卫军 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2015年第1期15-20,共6页
为得到困难条件下大变形巷道围岩的变形机理与控制对策,以困难条件下巷道的类型划分和特点为基础,总结了巷道围岩表面变形特征和内部的变形与结构特征,详细分析了高应力大变形破坏、底鼓型巷道系统失稳、采动巷道的变形破坏、结构面错... 为得到困难条件下大变形巷道围岩的变形机理与控制对策,以困难条件下巷道的类型划分和特点为基础,总结了巷道围岩表面变形特征和内部的变形与结构特征,详细分析了高应力大变形破坏、底鼓型巷道系统失稳、采动巷道的变形破坏、结构面错动变形机制、围岩与支护结构不耦合五类主要变形机制。结合巷道围岩控制理论研究与工程实践,提出了目前困难条件下矿井巷道支护存在的主要问题、难点与控制关键。最后,结合工程实践,分别介绍了高应力软岩巷道、大断面斜井穿越采空区、承受采动影响巷道的围岩支护技术及应用效果。 展开更多
关键词 困难条件 大变形巷道 围岩控制 变形机理 控制技术
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基于RES的地下巷道工程稳定性全耦合分析方法 被引量：10
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作者 余伟健 高谦 +1 位作者 韩阳 宋建国 《岩土力学》 EI CSCD 北大核心 2008年第6期1489-1493,1499,共6页
针对地下巷道工程稳定性问题,基于岩石工程系统(RES)理论,提出了全耦合分析法及优化设计思想。首先简要地叙述了全耦合分析过程的思想及流程,并在收集的27个样本的基础上,应用神经网络编码法建立了地下巷道工程的综合交互作用矩阵(GIM)... 针对地下巷道工程稳定性问题,基于岩石工程系统(RES)理论,提出了全耦合分析法及优化设计思想。首先简要地叙述了全耦合分析过程的思想及流程,并在收集的27个样本的基础上,应用神经网络编码法建立了地下巷道工程的综合交互作用矩阵(GIM),分析了主要因素影响和作用机制。根据本巷道工程系统的稳定性能分析结果,提出了稳定性评价参数,给出了稳定状态范围。针对沙曲煤矿顺槽进行了优化支护设计举例,并用Q系统岩体质量评价法对其进行对比分析及验证。现场监测及对比分析结果表明,提出的全耦合分析法对稳定性分析及支护设计方法有实用价值。 展开更多
关键词 地下巷道工程 全耦合 支护设计 岩石工程系统 稳定性
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松散围岩强化支护技术研究及其可靠性分析 被引量：12
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作者 余伟健 高谦 余良晖 《金属矿山》 CAS 北大核心 2006年第6期23-26,共4页
松散围岩支护结构及其稳定性问题是国内外岩石力学难点之一,其稳定性影响因素的随机性强,造成稳定性评价及分析不精确,工程应用上容易出现塌方事故。因此,松散围岩巷道支护结构的正确选取及合理的理论论证非常必要。结合某矿实验巷道采... 松散围岩支护结构及其稳定性问题是国内外岩石力学难点之一,其稳定性影响因素的随机性强,造成稳定性评价及分析不精确,工程应用上容易出现塌方事故。因此,松散围岩巷道支护结构的正确选取及合理的理论论证非常必要。结合某矿实验巷道采用的强化支护形式,用压缩拱及主次承载区作用理念来论证松散体中锚杆支护结构的作用,并根据物理和力学参数的不确定性,建立可靠度分析方程,分析强化支护实验巷道的破坏概率。现场观测表明强化支护技术有效地控制了松散围岩的变形,进一步验证了理论计算的可靠性。 展开更多
关键词 松散围岩 强化支护 主次承载区 可靠度
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高应力巷道围岩综合控制技术及应用研究 被引量：33
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作者 余伟健 高谦 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2010年第2期1-5,共5页
为了研究高应力巷道围岩的稳定性及其控制技术,基于该类围岩的变形特点,分析了高应力采场巷道稳定性的3种主控影响因素及破坏机理,以适当让压、控制巷道围岩有害变形、及时封底作为支护,以巷道最大允许位移、巷道使用时间、不同围岩或... 为了研究高应力巷道围岩的稳定性及其控制技术,基于该类围岩的变形特点,分析了高应力采场巷道稳定性的3种主控影响因素及破坏机理,以适当让压、控制巷道围岩有害变形、及时封底作为支护,以巷道最大允许位移、巷道使用时间、不同围岩或采用不同支护强度的围岩变形速率作为支护的基本原则,提出了一种以预应力锚索为核心的综合锚固控制技术;最后,介绍了该综合控制技术在实施过程中应注意的几个关键问题,如进行合理的初次支护、提高初次支护结构整体强度、进行预应力锚索的二次支护、其他辅助措施等。 展开更多
关键词 高应力 巷道围岩 预应力锚索 综合控制技术
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