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上覆遗留区段煤柱对下伏煤层开采扰动影响研究
被引量：
34
1
作者
李春元
王泓博
石瑶玉
《煤炭科学技术》
CAS
CSCD
北大核心
2020年第3期232-239,共8页
上覆遗留区段煤柱导致底板应力环境改变,而下伏采场在开采扰动和遗留区段煤柱底板高应力双重作用下极易出现剧烈矿压问题。根据遗留区段煤柱对底板应力的扰动传播规律,研究了下伏煤层开采前后上覆遗留区段煤柱对底板应力的扰动演化机制...
上覆遗留区段煤柱导致底板应力环境改变,而下伏采场在开采扰动和遗留区段煤柱底板高应力双重作用下极易出现剧烈矿压问题。根据遗留区段煤柱对底板应力的扰动传播规律,研究了下伏煤层开采前后上覆遗留区段煤柱对底板应力的扰动演化机制,计算分析了遗留煤柱区域下伏煤层开采的扰动宽度范围;应用FLAC3D数值软件模拟了上覆遗留区段煤柱影响下下伏煤层开采的扰动破坏特征;现场实测验证分析了遗留区段煤柱对下伏煤层巷道布置及采场来压的影响。结果表明:下伏煤层开采前遗留区段煤柱对下伏煤层的扰动范围与煤柱宽度和层间距呈正相关关系,但层间距对扰动范围的影响更为显著;下伏煤层开采后,在采动及遗留区段煤柱底板高应力叠加作用下,下伏采场推进方向由煤壁向采场前方深部,扰动宽度较下伏煤层开采前呈增加—减小—稳定趋势,并在超前支承压力峰值处宽度达到最大;煤柱宽度20 m时,下伏煤层开采后的最大扰动宽度可由开采前的30 m增加至36 m,增加20%,扰动角由32°增高至45°,增高40.6%,超前支承压力峰值较开采前也增加了14.8 MPa;且现场回采时,遗留煤柱区域下伏采场来压步距均值28.3 m,较采空区下来压步距均值20.5 m增加约38%,动载系数增高约7.1%,应加强遗留煤柱扰动范围内的顶板维护,确保下伏采场安全开采。
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关键词
遗留区段煤柱
下伏煤层
应力扰动
超前支承压力
近距离煤层群
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职称材料
基于小角X射线散射的逐级加卸载下煤中纳米孔隙损伤特征
2
作者
李祥春
石瑶玉
+5 位作者
聂百胜
庞义辉
宋浩楠
张书豪
张良
高佳星
《煤炭学报》
2025年第9期4391-4404,共14页
为了探究煤体在载荷下的微观力学及损伤特性,利用试验室自行研制的基于小角X射线散射(SAXS)技术的微型加载系统和同步辐射小角X射线散射试验站,进行了煤的逐级加卸载SAXS试验。通过小角X射线散射试验数据,分析了煤中纳米孔隙结构在逐级...
为了探究煤体在载荷下的微观力学及损伤特性,利用试验室自行研制的基于小角X射线散射(SAXS)技术的微型加载系统和同步辐射小角X射线散射试验站,进行了煤的逐级加卸载SAXS试验。通过小角X射线散射试验数据,分析了煤中纳米孔隙结构在逐级加卸载过程中的损伤演化规律,讨论了煤中开闭孔微观结构的损伤破坏机理。结果表明:煤样的逐级加卸载SAXS试验均表现出Porod正偏离,不同荷载方式不会改变煤体本身的Porod偏离方式,但外部荷载对散射强度有显著影响。逐级加卸载煤样纳米孔隙结构的表面分形维数、孔隙分形维数、比表面积、孔隙率随荷载值的增加均呈现出先增加后减小再增大的动态变化特征;根据这些阶段性的变化特征,将逐级加卸载作用下煤中纳米孔隙结构的损伤过程划分为:轻微损伤阶段、压缩阶段、破裂阶段。此外,通过结合微观结构的变化规律分析了单轴加载和逐级加卸载对纳米孔隙损伤机理的影响,指出逐级加卸载会加剧孔隙闭合、结构坍塌和贯通破裂过程,并讨论了含瓦斯与无瓦斯煤体中纳米孔隙受加卸载影响损伤破坏的致灾机理。研究结果为理解煤体在循环加卸载下的微观损伤机制及其致灾机理提供了新的视角。
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关键词
纳米孔隙
逐级加卸载
原位同步辐射小角X射线散射
孔隙结构
损伤
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职称材料
题名
上覆遗留区段煤柱对下伏煤层开采扰动影响研究
被引量：
34
1
作者
李春元
王泓博
石瑶玉
机构
中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院
中国矿业大学(北京)能源与矿业学院
出处
《煤炭科学技术》
CAS
CSCD
北大核心
2020年第3期232-239,共8页
基金
国家自然科学基金资助项目(51904303)
中央高校基本科研业务费专项资金项目(2011YZ05)。
文摘
上覆遗留区段煤柱导致底板应力环境改变,而下伏采场在开采扰动和遗留区段煤柱底板高应力双重作用下极易出现剧烈矿压问题。根据遗留区段煤柱对底板应力的扰动传播规律,研究了下伏煤层开采前后上覆遗留区段煤柱对底板应力的扰动演化机制,计算分析了遗留煤柱区域下伏煤层开采的扰动宽度范围;应用FLAC3D数值软件模拟了上覆遗留区段煤柱影响下下伏煤层开采的扰动破坏特征;现场实测验证分析了遗留区段煤柱对下伏煤层巷道布置及采场来压的影响。结果表明:下伏煤层开采前遗留区段煤柱对下伏煤层的扰动范围与煤柱宽度和层间距呈正相关关系,但层间距对扰动范围的影响更为显著;下伏煤层开采后,在采动及遗留区段煤柱底板高应力叠加作用下,下伏采场推进方向由煤壁向采场前方深部,扰动宽度较下伏煤层开采前呈增加—减小—稳定趋势,并在超前支承压力峰值处宽度达到最大;煤柱宽度20 m时,下伏煤层开采后的最大扰动宽度可由开采前的30 m增加至36 m,增加20%,扰动角由32°增高至45°,增高40.6%,超前支承压力峰值较开采前也增加了14.8 MPa;且现场回采时,遗留煤柱区域下伏采场来压步距均值28.3 m,较采空区下来压步距均值20.5 m增加约38%,动载系数增高约7.1%,应加强遗留煤柱扰动范围内的顶板维护,确保下伏采场安全开采。
关键词
遗留区段煤柱
下伏煤层
应力扰动
超前支承压力
近距离煤层群
Keywords
coal pillar in the remaining section
underlying coal seam
stress disturbance
abutment pressure
adjacent coal seams
分类号
TD323 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
基于小角X射线散射的逐级加卸载下煤中纳米孔隙损伤特征
2
作者
李祥春
石瑶玉
聂百胜
庞义辉
宋浩楠
张书豪
张良
高佳星
机构
中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院
出处
《煤炭学报》
2025年第9期4391-4404,共14页
基金
国家重点研发计划资助项目(2024YFC3013801)
国家自然科学基金资助项目(U23B2093,52274245)。
文摘
为了探究煤体在载荷下的微观力学及损伤特性,利用试验室自行研制的基于小角X射线散射(SAXS)技术的微型加载系统和同步辐射小角X射线散射试验站,进行了煤的逐级加卸载SAXS试验。通过小角X射线散射试验数据,分析了煤中纳米孔隙结构在逐级加卸载过程中的损伤演化规律,讨论了煤中开闭孔微观结构的损伤破坏机理。结果表明:煤样的逐级加卸载SAXS试验均表现出Porod正偏离,不同荷载方式不会改变煤体本身的Porod偏离方式,但外部荷载对散射强度有显著影响。逐级加卸载煤样纳米孔隙结构的表面分形维数、孔隙分形维数、比表面积、孔隙率随荷载值的增加均呈现出先增加后减小再增大的动态变化特征;根据这些阶段性的变化特征,将逐级加卸载作用下煤中纳米孔隙结构的损伤过程划分为:轻微损伤阶段、压缩阶段、破裂阶段。此外,通过结合微观结构的变化规律分析了单轴加载和逐级加卸载对纳米孔隙损伤机理的影响,指出逐级加卸载会加剧孔隙闭合、结构坍塌和贯通破裂过程,并讨论了含瓦斯与无瓦斯煤体中纳米孔隙受加卸载影响损伤破坏的致灾机理。研究结果为理解煤体在循环加卸载下的微观损伤机制及其致灾机理提供了新的视角。
关键词
纳米孔隙
逐级加卸载
原位同步辐射小角X射线散射
孔隙结构
损伤
Keywords
nanopores
stepwise loading and unloading
in-situ synchrotron radiation small-angle X-ray scattering
pore structure
damage
分类号
TD713 [矿业工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
上覆遗留区段煤柱对下伏煤层开采扰动影响研究
李春元
王泓博
石瑶玉
《煤炭科学技术》
CAS
CSCD
北大核心
2020
34
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
基于小角X射线散射的逐级加卸载下煤中纳米孔隙损伤特征
李祥春
石瑶玉
聂百胜
庞义辉
宋浩楠
张书豪
张良
高佳星
《煤炭学报》
2025
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