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采动应力与采空区压实承载耦合分析方法研究 被引量:43
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作者 蒋力帅 武泉森 +1 位作者 李小裕 丁楠 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期1951-1959,共9页
采空区垮落带在覆岩沉降作用下的应力恢复对采动应力场有显著影响。基于围岩应力与采空区压实承载的耦合作用,研究了垮落带岩体压实承载的力学特性及参数反演方法,分析了裂隙带岩体的拉伸劣化力学特性,提出了采动应力场与采空区压实承... 采空区垮落带在覆岩沉降作用下的应力恢复对采动应力场有显著影响。基于围岩应力与采空区压实承载的耦合作用,研究了垮落带岩体压实承载的力学特性及参数反演方法,分析了裂隙带岩体的拉伸劣化力学特性,提出了采动应力场与采空区压实承载耦合分析方法,通过实例仿真模拟分析进行了验证。研究表明:垮落带渐进压实承载的力学特性是指数型表达式,压缩刚度随压缩应变呈非线性增长。由双屈服本构模型反演得到与理论解拟合度较好的垮落带力学参数,实现了垮落带压实承载特性的仿真模拟。裂隙岩体劣化系数表达式反映了模量劣化特性,应变软化本构模型增加模量劣化算法组成岩体劣化本构模型,实现了应变软化和裂隙岩体模量劣化的动态分析,较真实严谨的反映裂隙带岩体的力学特性。基于垮落带与裂隙带特征的仿真模拟,实现了采动应力场与采空区覆岩"两带"特征的耦合分析。通过工作面支承压力场演化特征的实例仿真分析,验证了采动应力场与采空区压实承载耦合分析方法的可行性和正确性,提高了采动应力场和围岩采动响应研究的严谨性和可靠性。 展开更多
关键词 采动应力 垮落带压实 裂隙带劣化 数值模拟 耦合分析
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复杂采动条件下煤矿巷道围岩稳定性研究 被引量:7
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作者 蒋金泉 李小裕 +2 位作者 张培鹏 丁楠 郑有雷 《中国煤炭》 2018年第9期43-48,53,共7页
依据济宁三号煤矿的地质条件和资料,采用有限元数值模拟软件FLAC3D模拟了183下05工作面胶带运输平巷先沿底板掘进,183上07工作面后回采;183下05工作面胶带运输平巷先沿顶板掘进,183上07工作面后回采;183上07工作面先回采,183下05工作面... 依据济宁三号煤矿的地质条件和资料,采用有限元数值模拟软件FLAC3D模拟了183下05工作面胶带运输平巷先沿底板掘进,183上07工作面后回采;183下05工作面胶带运输平巷先沿顶板掘进,183上07工作面后回采;183上07工作面先回采,183下05工作面胶带运输平巷沿顶板掘进3种不同的183下05工作面胶带运输平巷布置层位与183上07工作面之间的采掘关系方案,得到了不同采动条件下的巷道围岩应力应变情况。结果表明,方案二胶带运输平巷沿顶板掘进巷道两帮垂直应力和水平应力与方案一相比基本一致,两帮位移量出现一定程度的降低,但是底板底鼓量显著增大。方案三巷道两帮的垂直应力明显大于方案一,顶板下沉和巷道底鼓量均明显增大,两帮最大变形量与方案一区别不大。 展开更多
关键词 数值模拟 顶板掘进 底板掘进 采掘关系
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不同采高条件下正断层下盘开采支承应力演化与断层活化规律研究 被引量:6
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作者 丁楠 李小裕 蒋力帅 《中国煤炭》 北大核心 2017年第8期71-75,共5页
以兴隆煤矿7302工作面工程地质条件为背景,采用连续介质数值模拟,研究了正断层下盘工作面推进过程中,采高对采动应力分布演化规律的影响以及断层活化特征,通过断层带法向应力与切向应力的比值作为判别依据,监测得到下盘工作面开采诱发... 以兴隆煤矿7302工作面工程地质条件为背景,采用连续介质数值模拟,研究了正断层下盘工作面推进过程中,采高对采动应力分布演化规律的影响以及断层活化特征,通过断层带法向应力与切向应力的比值作为判别依据,监测得到下盘工作面开采诱发断层活化规律。研究结果表明:下盘工作面向正断层推进过程中,断层的阻隔效应会造成采动应力的奇异性,不同采高条件对工作面超前支承应力演化规律影响显著;6m采高条件下,断层活化发生在工作面推进至距断层40m处。通过现场实例验证了不同采高条件下,工作面前方支承应力显现与断层的时空关系差异显著,现场实践中,需根据实际工程地质条件进行分析预测,提前布置工作面防冲措施,保证安全高效生产。 展开更多
关键词 正断层下盘开采 支承应力分布 断层活化 采动影响 不同采高工作面
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断层影响区工作面埋深对煤柱稳定性影响研究 被引量:4
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作者 蒋金泉 李小裕 +1 位作者 丁楠 徐传伟 《中国煤炭》 2018年第12期56-59,共4页
基于杨柳矿实际的工程地质数据,通过数值模拟软件FLAC3D建立断层模型,模拟了工作面不同埋深地质条件,得到了不同开采深度下工作面与断层间不同宽度煤柱垂直应力演化特征及垂直应力集中系数演化规律。模拟研究数据表明,煤柱承载的垂直应... 基于杨柳矿实际的工程地质数据,通过数值模拟软件FLAC3D建立断层模型,模拟了工作面不同埋深地质条件,得到了不同开采深度下工作面与断层间不同宽度煤柱垂直应力演化特征及垂直应力集中系数演化规律。模拟研究数据表明,煤柱承载的垂直应力及应力集中系数并不是随埋深显现线性增加或减小变化;煤柱垂直应力在工作面浅埋深开采时呈直线型线性增大,中等及深埋深呈阶梯型逐渐缓慢上升,速度较浅埋深工作面慢;煤柱垂直应力集中系数在浅埋深工作面开采时呈线性快速上升,应力集中系数较中等及深埋深大,但埋深小,故应力集中数值偏小,工作面采动是发生冲击地压的主要影响因素;在中等及深埋深工作面应力集中系数逐阶减小,但是应力集中数值较大,主要是上覆岩层较厚影响,埋深是工作面发生冲击地压的主要影响因素,且受埋深影响工作面易发生冲击地压。 展开更多
关键词 数值模拟 断层 煤柱 应力演化 应力集中系数
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复杂采动条件下不同巷道断面形状围岩稳定性分析 被引量:10
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作者 李小裕 蒋金泉 +2 位作者 丁楠 张培鹏 吴修光 《煤炭技术》 CAS 2019年第7期58-61,共4页
依据济三煤矿实际的地质条件及地质资料,采用有限元数值模拟软件FLAC^3D模拟了183下05工作面带式输送机顺槽是矩形断面与等腰梯形断面沿底板掘进,183上07工作面后回采.得到了不同巷道断面掘进的巷道围岩应力应变情况,通过应力及应变数... 依据济三煤矿实际的地质条件及地质资料,采用有限元数值模拟软件FLAC^3D模拟了183下05工作面带式输送机顺槽是矩形断面与等腰梯形断面沿底板掘进,183上07工作面后回采.得到了不同巷道断面掘进的巷道围岩应力应变情况,通过应力及应变数据得出:当183下05工作面带式输送机顺槽掘进未支护时,巷道围岩垂直应力与水平应力规律基本一致,但是梯形巷道水平位移量要小于矩形巷道,梯形巷道垂直位移规律与矩形巷道相反,底鼓量大于顶板下沉量. 展开更多
关键词 数值模拟 底板掘进 不同断面
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三维条件下煤矿巷道锚杆支护参数正交数值模拟研究 被引量:5
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作者 李小裕 丁楠 蒋力帅 《中国煤炭》 北大核心 2017年第9期44-47,共4页
基于兴隆煤矿实际工程地质条件,采用有限差分数值模拟软件FLAC3D,通过正交试验法设计模拟方案,模拟了煤矿巷道三维空间中不同锚杆支护参数及布置形式下巷道顶板沿走向和倾向的变形破坏情况,得到了锚杆长度、预紧力、支护密度和布置形式... 基于兴隆煤矿实际工程地质条件,采用有限差分数值模拟软件FLAC3D,通过正交试验法设计模拟方案,模拟了煤矿巷道三维空间中不同锚杆支护参数及布置形式下巷道顶板沿走向和倾向的变形破坏情况,得到了锚杆长度、预紧力、支护密度和布置形式对巷道顶板变形的影响规律,通过正交分析得出各因素对顶板变形的重要性排序依次为支护密度、预紧力、布置形式、锚杆长度。研究结论可为相似工程条件下巷道支护设计提供参考依据。 展开更多
关键词 锚杆支护 支护设计 三维条件 数值模拟 正交试验
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中国煤炭制氢成本及碳足迹研究 被引量:15
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作者 李家全 刘兰翠 +2 位作者 李小裕 杨波 颜瑞 《中国能源》 2021年第1期51-54,共4页
煤炭制氢是我国当前最主要的低成本制氢方式,但制氢过程伴有大量的CO2排放,不符合低碳发展要求,需要和碳捕集与封存(C C S)技术结合。本文评估了结合CCS技术的煤炭制氢碳足迹和成本,发现:煤炭制氢结合CCS技术后,碳足迹由22.66 kg CO2当... 煤炭制氢是我国当前最主要的低成本制氢方式,但制氢过程伴有大量的CO2排放,不符合低碳发展要求,需要和碳捕集与封存(C C S)技术结合。本文评估了结合CCS技术的煤炭制氢碳足迹和成本,发现:煤炭制氢结合CCS技术后,碳足迹由22.66 kg CO2当量(eq)/kg H2下降至10.52 kg CO2eq/kg H2,同时制氢成本增加49.80%,达到了14.01元/kg H2,但相比其他制氢技术仍具有成本优势。因此,我国在中短期氢气产业发展规划中,要推行煤炭制氢结合CCS技术,实现其低碳发展;在长期规划中,应将其定位成过渡性制氢技术,推动氢气供给结构向更加低碳的方向调整,以支撑2060年“碳中和”目标的顺利实现。 展开更多
关键词 煤制氢技术 CCS 碳足迹 成本
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不同推进方式下断层工作面围岩应力演化研究
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作者 李小裕 丁楠 《煤》 2018年第10期1-3,共3页
基于正断层采用FLAC^(3D)研究了上下盘向断层不同推进方式开采下断层影响区工作面围岩应力演化规律,结果表明:上盘开采时工作面前方煤体垂直支撑应力峰值大于下盘工作面,不论是上盘向断层推进开采还是下盘向断层推进开采,随着工作面逐... 基于正断层采用FLAC^(3D)研究了上下盘向断层不同推进方式开采下断层影响区工作面围岩应力演化规律,结果表明:上盘开采时工作面前方煤体垂直支撑应力峰值大于下盘工作面,不论是上盘向断层推进开采还是下盘向断层推进开采,随着工作面逐渐接近断层,断层前方煤体的垂直支撑应力先增大后减小,主要是因为煤柱较宽时能够承载工作面前方的垂直支撑应力叠加,但是当煤柱宽度减小到一定程度时,煤柱发生整体塑性破坏使得承载能力降低,同时随着工作面逐渐向断层推进,工作面端头两侧煤体的垂直支撑应力逐渐增大,成为主要承载区。 展开更多
关键词 正断层 推进方式 围岩应力 数值模拟
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不同倾角下正断层下盘开采支承应力演化规律研究 被引量:3
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作者 丁楠 李小裕 +1 位作者 蒋力帅 高琳 《煤炭技术》 CAS 2018年第2期91-93,共3页
以正断层下盘工作面开采为背景,采用三维有限差分数值模拟软件FLAC^(3D) ,建立不同断层倾角下盘工作面向断层推进的数值模型。研究了工作面支承应力的分布特征和演化规律。研究表明:下盘工作面向正断层推进过程中,由于正断层切割了顶、... 以正断层下盘工作面开采为背景,采用三维有限差分数值模拟软件FLAC^(3D) ,建立不同断层倾角下盘工作面向断层推进的数值模型。研究了工作面支承应力的分布特征和演化规律。研究表明:下盘工作面向正断层推进过程中,由于正断层切割了顶、底板岩层的连续性,采动应力的阻隔效应显著,断层倾角越小,其阻隔效应越显著。 展开更多
关键词 正断层 断层倾角 数值模拟 支承应力
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