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地下工程中瞬变电磁超前探测技术研究现状
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作者 王国元 张同钊 +1 位作者 马德迎 刘书杰 《建井技术》 2025年第1期15-20,共6页
随着我国对资源和城市功能建设的需求增加,地下工程逐渐成为当前工程建设领域的热点。瞬变电磁法作为一种高效、无损的电磁探测技术,被广泛应用于地下工程地质探测领域。为了深入探究瞬变电磁超前探测技术在地下工程中的技术优势,从理... 随着我国对资源和城市功能建设的需求增加,地下工程逐渐成为当前工程建设领域的热点。瞬变电磁法作为一种高效、无损的电磁探测技术,被广泛应用于地下工程地质探测领域。为了深入探究瞬变电磁超前探测技术在地下工程中的技术优势,从理论、方法、技术与应用效果等多个维度全面梳理了瞬变电磁法的研究成果。最后提出瞬变电磁法超前探测技术在地下工程中的研究趋势和发展方向。研究结果表明:地下工程中的瞬变电磁技术是全空间探测,目前数据处理和反演多集中在一维模型上,未来的研究应该从发射源、理论、解析方法等方面不断探索,以推动该技术向“大深度、高精度、全领域”迈进。 展开更多
关键词 地下工程 瞬变电磁法 超前探测 正反演 研究进展
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煤矿超长斜井破碎地层敞开式TBM掘进技术与应对方法研究 被引量:5
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作者 刘全辉 汪青仓 +4 位作者 宋朝阳 赵一超 何琪 张同钊 刘锦玉 《煤炭工程》 北大核心 2024年第7期53-58,共6页
TBM因施工安全、自动化程度高、掘进速度快等特点,已成为斜井机械化、自动化和智能化建设的重要掘进装备。西部弱胶结地层围岩强度低、承载能力差,TBM在穿越破碎地层时发生塌方、卡机、栽头和掘进偏斜等风险概率较高,为此开展了西部煤... TBM因施工安全、自动化程度高、掘进速度快等特点,已成为斜井机械化、自动化和智能化建设的重要掘进装备。西部弱胶结地层围岩强度低、承载能力差,TBM在穿越破碎地层时发生塌方、卡机、栽头和掘进偏斜等风险概率较高,为此开展了西部煤矿超长斜井破碎地层敞开式TBM掘进技术与应对方法研究。基于可可盖煤矿斜井穿越地层和工程条件,制定了适应地层条件的TBM掘进参数调整方案,提出了刀盘转速、撑靴压力、刀盘扭矩、推进速度等掘进参数的控制方法,最大限度发挥了TBM高效掘进的性能;提出了斜井穿越破碎地层时,钢拱架、超前注浆、锚网支护等综合围岩加固方法;优化了辅助作业设备的配置方案及掘进作业流程,形成了注浆加固、围岩强支护、设备随掘协同的破碎地层安全施工技术,保障了可可盖煤矿斜井破碎地层敞开式TBM的安全与快速掘进。 展开更多
关键词 矿井建设 超长距离斜井 TBM 围岩支护 快速掘进
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全尺寸滚刀破岩试验重塑大体积弱胶结岩石制备方法及评价
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作者 宋朝阳 王强 +3 位作者 张同钊 张广宇 王媛 崔泽升 《建井技术》 2024年第2期57-63,共7页
为实现室内全尺寸滚刀破碎弱胶结岩石试验,获取滚刀破岩试验用的大体积岩样是首要且关键技术之一。由于弱胶结岩石的颗粒胶结程度低、易风化、易水解、扰动敏感等特性,用于室内滚刀破岩试验的大体积原状岩石不可能直接现场取样加工而成... 为实现室内全尺寸滚刀破碎弱胶结岩石试验,获取滚刀破岩试验用的大体积岩样是首要且关键技术之一。由于弱胶结岩石的颗粒胶结程度低、易风化、易水解、扰动敏感等特性,用于室内滚刀破岩试验的大体积原状岩石不可能直接现场取样加工而成,亦无法满足滚刀破岩试验中大体岩石的需要。基于以颗粒物质为主的弱胶结岩石在沉积压实、泥质胶结和蚀变作用下的成岩特性,在一定压力和胶结作用下可塑性强的特点,提出了全尺寸滚刀破岩试验重塑大体积弱胶结岩石制备方法,确定了滚刀破岩试验用重塑大体积弱胶结岩样制备的配比参数,对成型的岩样进行了物理力学测试与评价,并阐明了重塑弱胶结大体积岩样的形成机制。结果表明,采用不同的配比和分级加载力方案,可获得重塑弱胶结岩样的单轴抗压强度范围为1.2~43.0 MPa,重塑岩样与原岩的单轴压缩破坏特征相似,均属于脆性破坏;测试单轴抗压强度为12 MPa和43 MPa的重塑大体积弱胶结岩石的纵波波速,分别为1.42 km/s和3.14 km/s,而实际西部侏罗系地层取样测得波速范围为1.36~3.21 km/s;通过与原岩物理力学特性的对比分析,试验制备的重塑大体积弱胶结岩样在单轴抗压强度、波速和破坏形态方面,均属于弱胶结岩石范畴,解决了滚刀破岩试验弱胶结大体积岩样缺乏的难题。 展开更多
关键词 滚刀破岩 弱胶结岩石 机械破岩 岩样重塑 力学特性
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超长斜井TBM掘进始发硐室围岩稳定性分析及加固技术研究
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作者 汪青仓 刘全辉 +4 位作者 宋朝阳 王文忠 刘渭 赵一超 张同钊 《煤炭工程》 北大核心 2024年第12期32-37,共6页
全断面隧道掘进机(TBM)具有高度机械化、自动化、掘进效率高等优势,已逐步应用于煤矿斜井与岩巷掘进工程。通过分析可可盖煤矿斜井穿越的洛河组地层特性对斜井TBM始发硐室围岩稳定性的影响,开展现场锚杆拉拔力测试、原位强度测试、撑靴... 全断面隧道掘进机(TBM)具有高度机械化、自动化、掘进效率高等优势,已逐步应用于煤矿斜井与岩巷掘进工程。通过分析可可盖煤矿斜井穿越的洛河组地层特性对斜井TBM始发硐室围岩稳定性的影响,开展现场锚杆拉拔力测试、原位强度测试、撑靴支撑性能模拟等试验分析,并提出了超长斜井TBM始发硐室围岩加固及TBM撑靴支撑方案。研究结果表明,洛河组地层TBM始发硐室围岩的锚杆拉拔力均能达到100 kN以上,测试段洛河组地层岩石平均抗压强度为23.1 MPa,单体支柱支撑围岩受压强度达到33 MPa时,围岩未发生溃散、崩裂现象。基于现场测试结果,提出了TBM始发硐口处顶部管棚加固、掘进段顶部锚网喷支护和TBM进硐稳定支撑推进方案。经过洛河组地层TBM直接进硐掘进的工业试验,验证了洛河组地层TBM始发硐室围岩加固技术的可靠性和安全性,可为同类地层斜井TBM直接进硐方案设计与施工提供参考。 展开更多
关键词 矿井建设 超长距离斜井 TBM 围岩支护
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受载岩石能量演化特征的研究进展 被引量:4
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作者 纪洪广 苏晓波 +3 位作者 权道路 张改改 陈东升 张同钊 《金属矿山》 CAS 北大核心 2020年第4期1-9,共9页
能量作为一种描述“宏观系统”的“宏观变量”,其物理意义明确,信息量丰富。能量演化背后既包含了岩石自身储能状态信息又包含了岩石结构的损伤破裂信息。在深部地层中,开采扰动下的岩石能量演化特征将会更加明显,能量驱动下的岩体失稳... 能量作为一种描述“宏观系统”的“宏观变量”,其物理意义明确,信息量丰富。能量演化背后既包含了岩石自身储能状态信息又包含了岩石结构的损伤破裂信息。在深部地层中,开采扰动下的岩石能量演化特征将会更加明显,能量驱动下的岩体失稳或破坏将更加频发。为了进一步研究受载岩石能量演化方面的特征,需要对当前研究进展进行梳理。本文归纳了受载岩石的能量分配方式,分析了各组分能量用途,考虑了岩石自身因素与所处外界条件因素对岩石能量演化特征的影响。岩石自身因素包括岩石的软硬、材料均质与否、结构完整与否;外界条件因素包括围压条件的影响、卸荷条件的影响、加载速率的影响。最后指出,当前岩石受载能量演化的研究仍然处于发展阶段,需要开拓新的试验思路,开创新的试验方法,进一步挖掘能量背后携带的丰富信息量。 展开更多
关键词 受载岩石 能量演化 岩石力学 研究进展
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单轴压缩荷载下含黏结面花岗岩能量演化研究 被引量:14
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作者 苏晓波 纪洪广 +3 位作者 裴峰 权道路 张同钊 高宇 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期161-167,共7页
为探究能量演化在含黏结面不完整岩石受载过程中的规律,选取带有矿物质黏结斜面的花岗岩进行单轴循环加卸载压缩试验,同时在试验过程中进行声发射检测.得到以下结论:"有效能比"(累积弹性能/输入岩石的总能)可以作为岩石储能... 为探究能量演化在含黏结面不完整岩石受载过程中的规律,选取带有矿物质黏结斜面的花岗岩进行单轴循环加卸载压缩试验,同时在试验过程中进行声发射检测.得到以下结论:"有效能比"(累积弹性能/输入岩石的总能)可以作为岩石储能水平的表征,也可间接反映岩石内部结构随应力状态的改变;从整个加载过程来看,黏结面部位破坏的声发射释能短促、强烈,峰值强度时声发射持续时间较长,但声发射释能率相比黏结面破坏时较低;应力水平较低时,卸载过程中一般不会有声发射现象或声发射现象基本可以忽略,但当应力水平达到一定值时,即花岗岩积聚的弹性能超过了黏结面部位破坏的耗散能时,花岗岩在卸载时会发生短促、强烈的脆性破坏;由于声发射能量属于耗散能的一部分,定义"声发射检测效率"(声发射累积能量/累积耗散能),对于本次试验对象而言,"声发射检测效率"在压密阶段降低,弹性阶段升高,黏结面局部破坏时达到峰值,之后直至峰值强度该值呈现持续降低趋势;从能量角度分析,卸载破裂所对应的应力水平低于加载强度,但不应低于与峰值强度时耗散能大小相等的弹性能所对应的应力水平. 展开更多
关键词 含黏结面 花岗岩 能量演化 循环加卸载 声发射
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巴西劈裂条件下似斑状花岗岩试样力学及声发射特征 被引量:7
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作者 苏晓波 纪洪广 +3 位作者 权道路 高宇 张改改 张同钊 《金属矿山》 CAS 北大核心 2019年第8期22-26,共5页
新城金矿新主井计划建设深度1 527 m,为了探究该主井1 300 m左右似斑状粗粒花岗岩受拉破裂的力学特征,取新主井工勘孔似斑状花岗岩岩样,借助应变检测装置及声发射检测设备等对劈裂受载的似斑状花岗岩进行加载过程的实时监测。试验结果表... 新城金矿新主井计划建设深度1 527 m,为了探究该主井1 300 m左右似斑状粗粒花岗岩受拉破裂的力学特征,取新主井工勘孔似斑状花岗岩岩样,借助应变检测装置及声发射检测设备等对劈裂受载的似斑状花岗岩进行加载过程的实时监测。试验结果表明:①花岗岩试样的横向应变变形分3个阶段,且临近破裂前应变变化趋势表现出非稳定性运动特征;②随着加载进程的推进,声发射计数整体活动性逐渐增强,计数的变化随时间进程呈现出起伏上升的规律,并且逐渐由稀疏变得密集;③结合运动稳定性理论、振动能量分析及试验结果,得到一次破裂过程中平均每个声发射信号携带的能量出现峰值的现象可以作为似斑状花岗岩劈裂破坏加剧前兆之一。 展开更多
关键词 似斑状花岗岩 巴西劈裂 裂纹扩展 声发射
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厚基岩地层竖井钻机钻井法钻进技术参数及其速度分析 被引量:3
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作者 赵一超 宋朝阳 +4 位作者 何琪 王文忠 刘渭 张同钊 刘锦玉 《建井技术》 2023年第5期68-75,共8页
竖井钻机钻井法具有施工安全性好、机械化程度高、井壁质量好等优点,可实现打井不下井,本质安全的目标。分析了我国西部与中东部钻井地层的差异性,中东部地层基岩占比不超过20%,而西部地层基岩占比超过80%;针对西部煤系地层厚基岩特性... 竖井钻机钻井法具有施工安全性好、机械化程度高、井壁质量好等优点,可实现打井不下井,本质安全的目标。分析了我国西部与中东部钻井地层的差异性,中东部地层基岩占比不超过20%,而西部地层基岩占比超过80%;针对西部煤系地层厚基岩特性、井筒设计和钻机能力等条件,分析并计算了厚基岩地层竖井钻机钻井直径、深度和钻进分级,提出了进风立井“一钻成井”和回风立井“一扩成井”的钻井工艺;分析了不同地层条件下机械破岩钻进的钻压、转速等技术参数及对应的钻进速度,一次全断面钻进ϕ8.5m井筒,钻头的破岩面积近56.8 m^(2),宜采用低钻压和低转速的方式钻进,而ϕ4.2m钻头超前钻孔和ϕ8.5m钻头扩孔钻进时,可适当提高钻压以达到体积破岩的目的;根据钻井工程数据实测统计,进风井ϕ8.5m全断面一次钻进深度达到491.0m,最高月进尺62.3m,回风井ϕ4.2m钻头超前钻进深度513.1m,最高月进尺110.4m,ϕ8.5m钻头扩孔钻进深度为511.0m,最高月进尺171.3m。陕北可可盖煤矿中央进、回风竖井是竖井钻机钻井法在西部煤系地层的首次成功应用,可为西部厚基岩地层竖井钻机钻井法凿井提供参考。 展开更多
关键词 矿井建设 厚基岩地层 竖井钻机钻井法 机械破岩 钻进速度
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超深竖井施工风险分析及对策研究
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作者 范文博 张同钊 +2 位作者 牛鹏翔 生帅 刘书杰 《建井技术》 2025年第2期66-72,共7页
超深竖井工程面临的地质构造、物理场环境与浅部具有较大差异性。此类环境中施工存在着岩爆、突水、热害、片帮、大变形及腐蚀的风险。针对超深竖井施工中存在的难题进行了相关风险特征及对策分析。研究结果表明:(1)对于岩爆、突水、片... 超深竖井工程面临的地质构造、物理场环境与浅部具有较大差异性。此类环境中施工存在着岩爆、突水、热害、片帮、大变形及腐蚀的风险。针对超深竖井施工中存在的难题进行了相关风险特征及对策分析。研究结果表明:(1)对于岩爆、突水、片帮、大变形等风险首先要进行灾害预测和预警,其中微震监测和超前地质探测是岩爆和突水常用的预警手段。(2)针对岩爆,通常以超前泄压技术予以控制;突水风险方面,主要采取帷幕注浆手段;热害问题,一般运用冷却降温技术解决;对于片帮和大变形风险,通过优化施工工艺与改进支护结构等措施应对;化学腐蚀问题,则采用研发抗腐蚀材料等举措来处理。(3)当前对于岩爆、突水、片帮、变形等风险的预警不能依靠单一技术,需要联合多种方法进行预报,同时需要加强施工过程中的人员培训,提高风险识别和反应能力。研究成果对于超深竖井施工具有重要的指导意义。 展开更多
关键词 深竖井工程 岩爆 突水 多场耦合 风险对策
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