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采动诱发断层滑移评估模型及失稳范围确定方法 被引量:2
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作者 赵洪宝 张博 +1 位作者 张驰 吉东亮 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第3期23-33,共11页
【目的】断层在采动影响下易活化发生滑移失稳,可能引发矿震等一系列灾害,严重威胁矿井安全,因此,需分析受采动影响的断层活化力学机制,提前确定采动与断层活化的互馈影响准确范围。【方法】以山西辛置煤矿213B工作面为工程背景,分析采... 【目的】断层在采动影响下易活化发生滑移失稳,可能引发矿震等一系列灾害,严重威胁矿井安全,因此,需分析受采动影响的断层活化力学机制,提前确定采动与断层活化的互馈影响准确范围。【方法】以山西辛置煤矿213B工作面为工程背景,分析采动影响导致断层活化的过程,建立采动影响断层围岩弹性力学模型,从应力变化角度阐明采动对断层稳定性造成影响的力学机制,构建断层滑移倾向评估模型。采用FLAC3D模拟回采进程中断层上下盘滑移倾向指标的变化趋势。依据断层滑移倾向指标与断层摩擦因数之间的关系,判定断层活化的临界值,确定断层失稳空间范围,分析断层活化后导致强矿震的危险空间范围。【结果和结论】结果表明:当采动工作面逐渐接近断层时,会导致断层滑移倾向性指标大幅上升。受采动影响,F1478断层和F1477断层均产生局部滑移错动。断层滑移倾向表现出上下盘相互错动的趋势,导致滑移指标呈现出“振动波”形式。工作面双断层数值模拟背景下,回采导致断层滑移失稳与采动的互馈影响范围,为工作面通过F1478断层后的32~200 m,断层滑移错动位置主要集中在距离煤层底板向上12 m范围内。现场微震监测数据推测断层滑移失稳区间为通过F1478断层后的30~200 m,与数值模拟结果基本一致,表明断层滑移倾向评估模型准确可靠,数值模拟分析的互馈影响区间判断合理。研究方法可为类似地质条件的工作面评估断层活化提供技术参考依据,为煤矿安全高效开采提供保障。 展开更多
关键词 断层活化 采动影响 断层滑移评估 矿震 断层失稳 煤矿地质
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不同有机复合基材试验下排土场土壤改良效果与影响
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作者 赵洪宝 李岳 +1 位作者 陈超男 杨帆 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第7期293-304,共12页
煤炭露天开采导致土地和生态环境被破坏,加剧人地矛盾,排土场复垦可提高土地利用率、促进土地利用良性发展。以河曲露天煤矿为研究对象,探究不同有机复合基材对露天煤矿排土场土壤改良效果与影响。根据不同比例的有机鸡粪肥、玉米秸秆... 煤炭露天开采导致土地和生态环境被破坏,加剧人地矛盾,排土场复垦可提高土地利用率、促进土地利用良性发展。以河曲露天煤矿为研究对象,探究不同有机复合基材对露天煤矿排土场土壤改良效果与影响。根据不同比例的有机鸡粪肥、玉米秸秆和混排土设置了15组紫花苜蓿盆栽试验,通过发芽率、株高、叶长和土壤理化性质等指标的变化来反映土壤改良的效果。结果表明:不同有机复合基材方案的植株发芽率、株高表现出显著性差异,但不同方案间叶片数、叶片长并未显示出显著性差异。N10方案(70%混排土+20%有机肥+10%玉米秸秆)提升土壤肥力效果最佳,可显著促进紫花苜蓿生长,尤其对植株的发芽率、株高促进效果最好且能使pH长期保持在适宜范围内。有机肥比例大于或等于30%时会有抑制作用,使土壤酸化进而影响种子活性。通过统计学分析得知,有机质含量、碱解氮含量总体趋势随时间的推移呈先降后升的趋势,而有效磷含量的总体趋势则持续下降,N10方案有机质含量、碱解氮含量、速效钾含量最终分别提升了43.10%、71.52%、9.17%,有效增加了土壤营养物质,极大地提升了土壤肥力。伴随时间的推移,在施加的有机肥比例一定时,秸秆的增加显著增加了土壤中的有机质含量。现场试验发现N10方案对玉米叶片数量变化影响较小,但处理后玉米整体株高可达未处理前的1.34倍且种子成活率提高60%,SPAD值提高了40.62%,叶绿素含量相比于未处理的大幅增加。与施用单一有机肥相比,有机肥与秸秆的联合配施在长期保持土壤肥力、增加土壤有机质含量、减缓土壤碱化等方面更为有效。本研究提出了改善河曲露天煤矿排土场土壤质量的有效方案,并为黄河流域类似露天煤矿排土场的生态修复提供了理论和实践依据。 展开更多
关键词 排土场复垦 土壤改良 有机生物肥 玉米秸秆 肥力提升
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动静荷载下含瓦斯煤能量耗散与破碎特征试验研究 被引量:3
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作者 刘怀谦 赵洪宝 +4 位作者 王磊 马庆 于美鲁 胡浩 王春华 《煤炭学报》 北大核心 2025年第7期3488-3503,共16页
为探究动静荷载下含瓦斯煤能量耗散与破碎特征,利用自主研制的可视化含瓦斯煤动静组合加载试验系统,开展了不同冲击速度与轴压比条件下含瓦斯煤冲击试验,探究含瓦斯煤破裂能量演化特征与耗能特性,探讨碎屑弹射机制及其分布特征,以期阐... 为探究动静荷载下含瓦斯煤能量耗散与破碎特征,利用自主研制的可视化含瓦斯煤动静组合加载试验系统,开展了不同冲击速度与轴压比条件下含瓦斯煤冲击试验,探究含瓦斯煤破裂能量演化特征与耗能特性,探讨碎屑弹射机制及其分布特征,以期阐明含瓦斯煤耗能密度与碎屑分形间的内在联系。结果表明:(1)含瓦斯煤冲击过程能量转化具有同步性,且耗散能时程曲线与煤体变形阶段相对应,即当含瓦斯煤丧失承载能力时,动态应力-应变曲线形态为抛物线型,耗散能时程曲线划分为弹性储能、弹塑性耗能、塑性耗能与能量释放阶段;特别地,当轴压导致含瓦斯煤处于弹塑性或塑性状态时,耗散能时程曲线可直接划分为弹塑性或塑性耗能阶段与能量释放阶段;当含瓦斯煤仍具有承载能力时,动态应力-应变曲线形态为倒钩型,耗散能时程曲线划分为弹性储能、弹塑性耗能、塑性耗能与耗散能回弹阶段,耗散能回弹阶段可导致煤壁片帮或巷道岩爆。(2)含瓦斯煤耗散能随冲击速度升高而增大,耗能占比基本恒定,其值介于31.1%~34.0%,碎屑分维随耗能密度升高呈指数增长;存在临界轴压比使耗散能与耗能占比呈先下降后上升趋势,碎屑分维随耗能密度变化具有分段性,当试样处于持续储能阶段,碎屑分维随耗能密度的增加而降低;当试样处于持续释能阶段,碎屑分维随耗能密度的增加而升高,此时轻微动力扰动即可导致煤岩失稳。研究丰富了煤岩瓦斯动力灾害诱发机制的基础理论,可为煤岩瓦斯动力灾害的监测、预警以及防治技术提供理论支撑。 展开更多
关键词 动静荷载 含瓦斯煤 变形阶段 能量耗散 破碎特征
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间歇递增加载条件下裂隙煤体损伤的宏-细观特征
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作者 李金雨 王月然 +2 位作者 赵洪宝 丁姝慧 陈塱迪 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第1期121-131,共11页
为探究裂隙煤体在真实采动效应下的损伤特征,开展了不同裂隙试样在间歇递增加载条件下的损伤演化规律研究,通过系统分析其力学及声发射特征参量演化规律、宏观裂纹表征及各向位移趋势,最终得出间歇递增加载过程中裂隙煤体损伤的宏-细观... 为探究裂隙煤体在真实采动效应下的损伤特征,开展了不同裂隙试样在间歇递增加载条件下的损伤演化规律研究,通过系统分析其力学及声发射特征参量演化规律、宏观裂纹表征及各向位移趋势,最终得出间歇递增加载过程中裂隙煤体损伤的宏-细观特征。结果表明,(1)试样的承载能力与衰减特征:倾角因素更能影响煤体的损伤程度,岩桥倾角组煤体稳定性更强;各组内部起裂应力、抗拉强度与稳定性排序基本一致。(2)试样的损伤演化及破坏模式:单裂隙组属脆性破坏,位移趋势为Ⅰ型位移场与Ⅲ型位移场耦合相关破坏,双裂隙组属延性破坏,位移趋势为Ⅱ型位移场相关破坏;其中α=60°组损伤最严重且沿次生裂隙扩展。(3)建立了基于声发射特征参量的裂隙煤体损伤模型,并验证了模型的合理性。 展开更多
关键词 安全工程 裂隙煤体 离散元程序 损伤演化 模型表征
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非静水压力条件下巷道围岩偏应力场分布特征与围岩破坏规律 被引量:24
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作者 赵洪宝 程辉 +3 位作者 王磊 刘一洪 吉东亮 张一潇 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期370-381,共12页
通过理论分析对受三向应力非静水压力条件下的巷道围岩偏应力场与应变能密度分布规律进行了深入研究,以此来探究巷道围岩破坏规律,巷道塑性区数值模拟结果与现场工程实例验证了理论结果的正确性。研究结果表明:①非静水压力条件下,不同... 通过理论分析对受三向应力非静水压力条件下的巷道围岩偏应力场与应变能密度分布规律进行了深入研究,以此来探究巷道围岩破坏规律,巷道塑性区数值模拟结果与现场工程实例验证了理论结果的正确性。研究结果表明:①非静水压力条件下,不同的主导型应力场中,巷道围岩偏应力场分布规律差异较为明显。σ_(x)主导型应力场中,巷道顶底板偏应力大于两帮;σ_(y)主导型应力场中,巷道顶底板与两帮偏应力大小差别不大;σ_(z)主导型应力场中,巷道两帮处的偏应力大于顶底板。主导应力值的变化会引起巷道围岩偏应力分布数值上的变化,不引起偏应力分布形态的改变。②等p、等q时,在σ_(x)与σ_(y)主导型应力场中,巷道顶底板应变能密度大于两帮,而在σ_(z)主导型应力场中,巷道两帮应变能密度大于顶底板。等p、不等q情况下,3种主导型应力场中,巷道顶底板与两帮应变能密度均随偏应力比M的增大而增大;等q、不等p情况下,巷道顶底板与两帮应变能密度均随偏应力比M的减小而增大。③三向应力状态下,巷道围岩应变能密度分布规律可以反映塑性区形态。M<1时,任意主导型应力场中,巷道围岩应变能密度呈椭圆形分布,M>1时,巷道围岩应变能密度呈“8”字形或“X”形分布。处于σ_(x)主导型应力场中的巷道需注重巷道顶底板的支护;对于σ_(y)主导型应力场,巷道在围岩条件较差时,应注重全断面支护;对于σ_(z)主导型应力场,需注意围岩塑性区出现“X”形扩展。④回坡底1021巷围岩偏应力场与应变能密度均呈倾斜的“8”字形分布,工程现场与巷道围岩偏应力场及应变能密度分布规律相互验证。基于理论分析结果,对回坡底1021巷提出非对称性支护技术,现场应用效果良好。 展开更多
关键词 非静水压力 偏应力场 应变能密度 塑性区分布 巷道支护
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采空区瓦斯体积分数区域分布三维实测装置研制与应用 被引量:14
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作者 赵洪宝 张欢 +4 位作者 王宏冰 张勉 李兵伟 魏子强 邹友平 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期3411-3418,共8页
为掌握采空区高瓦斯体积分数区域空间分布范围,自主研发了一种采空区瓦斯体积分数区域分布三维实测装置,其主要由采气头、采气管、瓦斯流量监测装置、集气装置和瓦斯体积分数检测仪组成,可实现对采空区不同空间区域内瓦斯体积分数的三... 为掌握采空区高瓦斯体积分数区域空间分布范围,自主研发了一种采空区瓦斯体积分数区域分布三维实测装置,其主要由采气头、采气管、瓦斯流量监测装置、集气装置和瓦斯体积分数检测仪组成,可实现对采空区不同空间区域内瓦斯体积分数的三维实测,并成功将该装置运用于现场,对Y型通风靠近留巷侧采空区瓦斯空间分布进行了三维实测。现场实测结果表明:分段留巷Y型通风条件下,近留巷侧采空区在一定空间范围内出现瓦斯集聚现象,其空间范围为沿工作面倾斜方向距沿空留巷30~45 m,沿留巷延伸方向距工作面35~55 m,垂直煤层底板方向距煤层底板15~30m,瓦斯体积分数最高处可达0. 9%;不同工况条件下,近留巷侧采空区高瓦斯区域空间范围基本相同;近留巷侧采空区形成的高瓦斯集聚区域具有严重的瓦斯爆炸威胁,需采取有效措施加强对近留巷侧采空区高瓦斯集聚区域进行监测和治理。 展开更多
关键词 分段留巷 三维实测 采空区 瓦斯分布
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围压作用下型煤蠕变特性及本构关系研究 被引量:14
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作者 赵洪宝 尹光志 张卫中 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期2305-2308,共4页
对松藻煤电集团打通一矿7号软煤层制备的型煤围压作用下不同载荷水平进行了煤岩蠕变试验研究。通过改变蠕变载荷,得到了不同蠕变载荷作用下完整的蠕变3阶段曲线和各蠕变阶段的蠕变特征。根据试验分析结果,得到围压作用下煤岩蠕变规律和... 对松藻煤电集团打通一矿7号软煤层制备的型煤围压作用下不同载荷水平进行了煤岩蠕变试验研究。通过改变蠕变载荷,得到了不同蠕变载荷作用下完整的蠕变3阶段曲线和各蠕变阶段的蠕变特征。根据试验分析结果,得到围压作用下煤岩蠕变规律和各蠕变阶段的蠕变参数。研究表明,随着蠕变载荷的增加,起始蠕变量和加速蠕变阶段的蠕变加速度均呈增加趋势,而过渡蠕变阶段和稳定蠕变阶段的持续时间与蠕变载荷关系不明显。黏弹塑性本构模型能够较好地反映围压作用下煤样的蠕变本构关系,通过计算得到了相关蠕变模型的参数。 展开更多
关键词 型煤 蠕变 本构关系 围压 黏弹塑性模型
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开采薄煤层采空区瓦斯分布规律数值模拟研究 被引量:19
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作者 赵洪宝 潘卫东 汪昕 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第S2期440-443,共4页
以数值软件Fluent6.23为研究手段,以峰峰矿区黄沙矿2上薄煤层开采为工程背景,对其采空区内瓦斯运移与分布规律进行了数值模拟研究,获得了采空区瓦斯运移与分布的特性规律。结果表明:采空区各分区内瓦斯运移与分布特性受工作面通风系统... 以数值软件Fluent6.23为研究手段,以峰峰矿区黄沙矿2上薄煤层开采为工程背景,对其采空区内瓦斯运移与分布规律进行了数值模拟研究,获得了采空区瓦斯运移与分布的特性规律。结果表明:采空区各分区内瓦斯运移与分布特性受工作面通风系统影响呈随分区孔隙率增加而增加的趋势,重新压实区几乎不受其影响;瓦斯运移速度随着孔隙率的增大呈增大趋势,计算收敛后模型内的重新压实区内几乎无瓦斯运移发生;采空区内瓦斯浓度分布分区明显,随分区孔隙率增加而呈减小趋势,且减小率呈非线性;采空区内高瓦斯浓度区位于回风巷侧的采动影响区后部和重新压实区内。 展开更多
关键词 薄煤层 采空区 瓦斯流动 瓦斯浓度分布
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含瓦斯突出煤声发射特性及其围压效应分析 被引量:9
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作者 赵洪宝 尹光志 +1 位作者 李华华 王中伟 《重庆大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期101-107,共7页
以突出煤制备的型煤试件为研究对象,利用自行研制开发的装置配合岛津伺服试验机及PC-I型声发射监测系统,对含瓦斯突出煤三轴压缩过程中的声发射特性及其围压效应进行试验,并对AE事件各参数规律进行了分析。结果表明:三轴压缩过程中,含... 以突出煤制备的型煤试件为研究对象,利用自行研制开发的装置配合岛津伺服试验机及PC-I型声发射监测系统,对含瓦斯突出煤三轴压缩过程中的声发射特性及其围压效应进行试验,并对AE事件各参数规律进行了分析。结果表明:三轴压缩过程中,含瓦斯突出煤AE事件没有特别稠密或稀疏的事件区域出现,仅在压密阶段、线弹性阶段中间点附近、临近峰值阶段3处出现相对稠密区而呈"三峰"分布特点,但多数AE事件振幅较小,且AE事件能量变化与振幅变化趋势具有较好的一致性;外加应力场变化导致微结构变化、煤样内颗粒断裂、煤样内颗粒碎裂、煤样内颗粒相对错动和瓦斯气体逸散导致的微结构变化为AE事件的主要"源";随着围压的增加,AE事件数呈减小趋势,而围压对AE事件总数的影响呈非线性,可用二次曲线表示;随着围压的增加,AE大振幅事件数呈减小趋势,大于某一设定值的AE事件数与围压的关系可用二次曲线表示。 展开更多
关键词 含瓦斯突出煤 AE特性 AE参数 围压效应
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重质烷烃对页岩中CO_(2)与CH4竞争吸附的影响机制
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作者 张欢 柴昊楠 +2 位作者 赵洪宝 杜双利 李义涛 《油气藏评价与开发》 北大核心 2025年第4期579-588,共10页
页岩气储层中CH_(4)往往与C_(2)H_(6)、C_(3)H_(8)等重质烷烃并存,为探究页岩有机纳米孔中重质烷烃对CH_(4)与CO_(2)竞争吸附的影响机制,基于密度泛函理论和巨正则蒙特卡洛方法,从吸附能、结构特性、弱作用分析及等温吸附等方面分别研... 页岩气储层中CH_(4)往往与C_(2)H_(6)、C_(3)H_(8)等重质烷烃并存,为探究页岩有机纳米孔中重质烷烃对CH_(4)与CO_(2)竞争吸附的影响机制,基于密度泛函理论和巨正则蒙特卡洛方法,从吸附能、结构特性、弱作用分析及等温吸附等方面分别研究了气体与干酪根之间相互作用的类型及强度,纯组分气体的吸附性能,不同含量的C_(2)H_(6)和C_(3)H_(8)对CH_(4)吸附性能的影响,以及对CO_(2)与CH_(4)竞争吸附的影响。结果表明:(1)随着烷烃碳链的延长,气体与干酪根之间的相互作用强度逐渐增强,CH_(4)、C_(2)H_(6)、C_(3)H_(8)、CO_(2)4种气体分子在干酪根表面的吸附能大小顺序为C_(3)H_(8)>C_(2)H_(6)>CO_(2)>CH_(4);(2)单组分气体吸附中,从CH_(4)到C_(3)H_(8),由于单个烷烃占据的吸附位点增加,气体的总吸附量降低,CO_(2)较大的吸附量与其几何结构有关;(3)随着系统温度升高,气体分子吸附量均有所下降,随着系统压力增大,气体吸附量增幅均逐渐减弱;(4)在二元混合吸附中,C_(2)H_(6)和C_(3)H_(8)的存在使CH_(4)的吸附量明显降低,且C_(3)H_(8)的影响更为显著,同时,CO_(2)的存在也使CH_(4)的吸附量大幅降低;(5)三元混合吸附中,C_(2)H_(6)、C_(3)H_(8)与CO_(2)的共存对促进CH_(4)解吸具有协同作用,当C_(2)H_(6)和C_(3)H_(8)质量分数分别占混合气体质量分数的4%和8%时可获得最有效的促进CH_(4)增产的效果。此外,与C_(3)H_(8)相比,C_(2)H_(6)的存在更有利于CO_(2)封存。研究结果可为页岩气多组分竞争吸附以及注CO_(2)开采提供理论支撑。 展开更多
关键词 干酪根 多组分页岩气 竞争吸附 计算化学 分子模拟
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Fenton酸化改性对无烟煤微细观结构影响实验研究
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作者 杜双利 柴昊楠 +2 位作者 赵洪宝 张欢 李义涛 《中国煤炭》 北大核心 2025年第2期158-172,共15页
Fenton试剂作为一种酸性氧化剂,具有绿色、环保、高效的特点。为探究其对无烟煤微细观结构的影响及其酸化改性机理,在同一酸性条件下,采用盐酸、醋酸、Fenton试剂对无烟煤进行改性处理。利用X射线衍射实验、傅里叶红外光谱变换实验以及... Fenton试剂作为一种酸性氧化剂,具有绿色、环保、高效的特点。为探究其对无烟煤微细观结构的影响及其酸化改性机理,在同一酸性条件下,采用盐酸、醋酸、Fenton试剂对无烟煤进行改性处理。利用X射线衍射实验、傅里叶红外光谱变换实验以及低温氮气吸附实验等方法对处理前后煤样的微细观结构变化进行研究。结果表明,采用Fenton试剂处理后,煤样内部矿物含量降低,打开了被矿物堵塞的原生通道,芳香结构变得松散无序,煤样中微孔、中孔、大孔数量大幅增加,增孔效应和疏通扩孔效应显著,有利于甲烷的运移;煤样表面羟基含量大幅增加,脂肪烃含量明显降低,抑制了煤对甲烷的吸附能力。研究发现,Fenton试剂有较好的改性效果,醋酸的处理效果弱于Fenton试剂而强于盐酸,盐酸由于造成煤样中粘土矿物的膨胀,使得处理效果并不明显。 展开更多
关键词 FENTON试剂 无烟煤 酸化改性 微细观结构 吸附研究
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烧变后粗砂岩抗拉特性试验研究 被引量:10
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作者 赵洪宝 尹光志 李小双 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期1143-1146,1275,共5页
对40块粗砂岩试件高温后的密度、纵波波速和抗拉强度变化规律进行了试验研究。结果表明,高温后粗砂岩的密度随试验温度的升高减小幅度很小,几乎可忽略不记;高温后试件中纵波波速的传播随温度升高基本呈线性降低,而减小率呈二次曲线规律... 对40块粗砂岩试件高温后的密度、纵波波速和抗拉强度变化规律进行了试验研究。结果表明,高温后粗砂岩的密度随试验温度的升高减小幅度很小,几乎可忽略不记;高温后试件中纵波波速的传播随温度升高基本呈线性降低,而减小率呈二次曲线规律变化;存在一个温度点R,使高温后试件的抗拉强度呈开口向下抛物线关系变化,且在R温度作用后试件抗拉强度达到最大;当试验温度大于700℃后,试件的抗拉强度变得很小,且当温度升高时变化幅度也很小。高温后纵波波速与抗拉强度关系复合2次曲线关系。 展开更多
关键词 粗砂岩 高温 纵波波速 抗拉强度
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局部荷载下含中心孔洞煤体裂纹扩展特征量化分析 被引量:8
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作者 赵洪宝 胡桂林 +1 位作者 王飞虎 琚楠松 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期860-870,共11页
采用高清数码摄像机和红外热成像仪,对含中心孔洞煤体试件在局部荷载作用下的裂纹扩展规律进行系统的试验研究,研究分析煤体试件在不同加载面积作用下试件表面裂纹的萌生、扩展、贯通,直至形成宏观破坏的整个过程中表现出的特征与规律... 采用高清数码摄像机和红外热成像仪,对含中心孔洞煤体试件在局部荷载作用下的裂纹扩展规律进行系统的试验研究,研究分析煤体试件在不同加载面积作用下试件表面裂纹的萌生、扩展、贯通,直至形成宏观破坏的整个过程中表现出的特征与规律。试验结果表明:局部荷载作用下含中心孔洞煤体试件裂纹扩展是加载条件和宏观中心孔洞耦合作用结果,裂纹扩展路径受其主导作用,而由孔、裂隙系统引起的非均质性则占据从属地位;均布荷载条件下,孔洞周边形成拉、剪应力区,且裂纹由此起裂,孔洞是引起应力集中的主导因素,但随着加载面积的改变,孔洞的主导地位被颠覆,应力集中强弱顺序发生突转,起裂位置由孔洞周边转向荷载临界处;受载面积对含中心孔洞试件裂纹扩展的影响具有区域性特点,且明显集中出现于有载荷作用的区域;随局部荷载的增加,初始裂纹的尺度(裂纹宽度和长度)不断增加,且裂纹的发展方向出现明显的非平直化趋势。 展开更多
关键词 煤体 局部荷载 裂纹扩展 量化分析 红外热成像
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瓦斯抽采钻孔稳定性动态监测装置研发及应用 被引量:11
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作者 赵洪宝 张勉 +2 位作者 张欢 王宏冰 李福来 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2018年第1期127-132,198,共7页
为实时动态监测瓦斯抽采钻孔深部稳定性,自主研发了瓦斯抽采钻孔稳定性动态监测装置,其主要由主体承载机构、高灵敏度应力应变片、快速连接杆和精密应力应变测量仪组成。该装置可采集不同角度地应力值,采集钻孔变形数据,不同材质的主体... 为实时动态监测瓦斯抽采钻孔深部稳定性,自主研发了瓦斯抽采钻孔稳定性动态监测装置,其主要由主体承载机构、高灵敏度应力应变片、快速连接杆和精密应力应变测量仪组成。该装置可采集不同角度地应力值,采集钻孔变形数据,不同材质的主体承载机构可实现钻孔稳定性加固的效果。现场实测结果表明:钻孔形变曲线可大致分为快速形变阶段、缓慢形变阶段、基本稳定阶段3个阶段;快速形变阶段与缓慢形变阶段间,缓慢形变阶段与基本稳定阶段间,均存在较明显拐点;对于不同直径钻孔中的相同深度,形变量随着直径增大而增大;对于相同直径钻孔中不同深度,浅处形变大于深处形变;瓦斯抽采钻孔形变在一定程度上影响了瓦斯抽采工作的进行。该装置具有较好的实用性和可靠性,为实时动态监测瓦斯抽采钻孔稳定性提供了一种新的手段。 展开更多
关键词 瓦斯抽采 抽采钻孔 钻孔稳定性 监测装置
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卸围压时含瓦斯煤力学性质演化规律试验研究 被引量:20
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作者 赵洪宝 王家臣 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第S1期270-274,共5页
以固定轴向应变条件下的轴向应力和径向应变为研究参数,对含瓦斯煤卸围压条件下的力学性质演化规律进行了试验研究,并对各参数的演化规律进行了数学拟合。结果表明,固定轴向应变被逐渐卸除含瓦斯煤的围压后,含瓦斯煤的轴向应力呈分2个... 以固定轴向应变条件下的轴向应力和径向应变为研究参数,对含瓦斯煤卸围压条件下的力学性质演化规律进行了试验研究,并对各参数的演化规律进行了数学拟合。结果表明,固定轴向应变被逐渐卸除含瓦斯煤的围压后,含瓦斯煤的轴向应力呈分2个阶段逐渐减小的趋势,其减小率与围压、瓦斯压力之差呈正向关系;瓦斯压力越大,卸除单位围压后轴向应力降低越大,轴向应力对卸围压效应越敏感,轴向应力与围压卸除量关系可用二次函数形式表征;固定轴压而逐渐卸除围压时,含瓦斯煤的径向应变呈逐渐增大趋势,瓦斯压力越大卸除单位围压后产生的径向应变越大,径向应变的变化是卸除围压量和瓦斯压力之和的综合作用,径向应变与卸除后的围压关系可用修正对数函数表征。 展开更多
关键词 卸围压 轴向应力 径向应变 演化规律 拟合函数
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含瓦斯煤声发射特性试验及损伤方程研究 被引量:26
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作者 赵洪宝 尹光志 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期667-671,共5页
以型煤试件为研究对象,对其在固定瓦斯压力和围压作用下的力学性质和声发射特性进行了试验研究。结果表明:含有瓦斯后煤样试件的力学性质的离散性降低;与不含瓦斯煤样比较,含瓦斯煤样的三轴强度减小而杨氏模量增大;含瓦斯煤样三轴压缩... 以型煤试件为研究对象,对其在固定瓦斯压力和围压作用下的力学性质和声发射特性进行了试验研究。结果表明:含有瓦斯后煤样试件的力学性质的离散性降低;与不含瓦斯煤样比较,含瓦斯煤样的三轴强度减小而杨氏模量增大;含瓦斯煤样三轴压缩过程中的声发射事件计数分布较均匀,仅在煤样破坏前出现密度较大区;声发射事件振幅分布呈现"三峰"分布特性,而事件能量随变形增加而逐渐增大;声发射各事件参数与三轴压缩曲线呈滞后对应关系。 展开更多
关键词 声发射 含瓦斯煤 损伤方程 力学性质
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含瓦斯软弱煤三轴力学特性试验 被引量:22
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作者 赵洪宝 张红兵 尹光志 《重庆大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2013年第1期103-109,共7页
以由具有突出倾向的软弱煤制备的型煤试件为研究对象,对围压、瓦斯压力二因素对含瓦斯软弱煤的力学特性影响进行了系统研究。试验结果表明:围压对含瓦斯软弱煤的力学性质具有明显影响,随着围压的增大,含瓦斯软弱煤的压密阶段不明显且三... 以由具有突出倾向的软弱煤制备的型煤试件为研究对象,对围压、瓦斯压力二因素对含瓦斯软弱煤的力学特性影响进行了系统研究。试验结果表明:围压对含瓦斯软弱煤的力学性质具有明显影响,随着围压的增大,含瓦斯软弱煤的压密阶段不明显且三轴强度逐渐增加;围压对含瓦斯软弱煤弹性模量影响不明显,对应力应变曲线形状影响亦不明显。随着瓦斯压力的增加,煤样强度呈减小趋势;围压较小时,含瓦斯软弱煤强度受瓦斯压力影响较显著,而围压较大时影响较小;瓦斯压力对含瓦斯软弱煤的杨氏模量影响不明显,且对煤样进入屈服阶段的变形量影响亦不明显;瓦斯压力对煤样具有显著的力学影响,而且也存在明显的化学作用;含瓦斯软弱煤的应力应变曲线可由二次曲线表征,并认为瓦斯压力影响可归结为等效围压效应。 展开更多
关键词 含瓦斯软弱煤 瓦斯压力 围压 经验公式
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含瓦斯煤样横向变形与瓦斯流动特性耦合关系试验研究 被引量:4
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作者 赵洪宝 李华华 +1 位作者 杜秋浩 蒋军军 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期3384-3388,3402,共6页
以二次成型煤样为研究对象,运用自行研制开发的含瓦斯煤热-流-固耦合三轴伺服渗流试验装置对含瓦斯煤样三轴加载过程中横向变形和与瓦斯流动特性的耦合关系进行了试验研究。结果表明:弹性力学定义的泊松比不能准确表征含瓦斯煤样的横纵... 以二次成型煤样为研究对象,运用自行研制开发的含瓦斯煤热-流-固耦合三轴伺服渗流试验装置对含瓦斯煤样三轴加载过程中横向变形和与瓦斯流动特性的耦合关系进行了试验研究。结果表明:弹性力学定义的泊松比不能准确表征含瓦斯煤样的横纵应变特性,其关系可用二次函数表征;在预加载荷引起的横压向应变恢复阶段瓦斯流动速度变化呈先急剧降低再缓慢增加特性;在横向应变逐渐向扩张应化转变阶段,煤样内部的瓦斯流动速度呈单调缓慢增加趋势,且存在一个内部结构临界状态点使煤样内瓦斯流动速度最小;含瓦斯煤样处于横向压应变状态起始时的瓦斯流动速度要大于处于横向应变呈扩张状态末端时的瓦斯流动速度。 展开更多
关键词 含瓦斯煤 横向应变 瓦斯流动通道 瓦斯流动
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基于开采高度对工作面覆岩裂隙演化影响的钻孔瓦斯抽采研究 被引量:6
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作者 赵洪宝 高璐 +3 位作者 程辉 荆士杰 王乐 陈超男 《矿业科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期435-445,共11页
采动覆岩裂隙演化规律对层间瓦斯运移起主导作用,研究覆岩裂隙发育分布规律对于提高瓦斯抽采效率至关重要。以甘肃省魏家地矿西2107综采工作面为工程背景,采用UDEC模拟软件建立不同采高的数值模型,利用分形几何理论分析了工作面覆岩近... 采动覆岩裂隙演化规律对层间瓦斯运移起主导作用,研究覆岩裂隙发育分布规律对于提高瓦斯抽采效率至关重要。以甘肃省魏家地矿西2107综采工作面为工程背景,采用UDEC模拟软件建立不同采高的数值模型,利用分形几何理论分析了工作面覆岩近场裂隙演化与不同开采高度的关系,确定了钻孔瓦斯抽采最优工作面高度,并通过理论经验公式、覆岩裂隙窥视情况与现场瓦斯抽采结果对其验证。结果表明:采动裂隙总数随着采高增大而增大,但不同阶段增大的幅度皆不相同,覆岩裂隙不断向覆岩四周呈“伞状”发育;不同开采高度的工作面覆岩近场裂隙均经历产生、扩张贯通、压实稳定的3个阶段,且采高越大,压实区范围越小,适当增加采高,有助于提高覆岩瓦斯抽采效果;当采高选择4 m时,顶板裂隙在位于10 m与40 m位置处的裂隙发育密度与范围均明显大于其他区域,该区域与布置高、低巷双位一体的协同抽采巷最佳位置相一致。 展开更多
关键词 瓦斯抽采 采高 裂隙发育 数值模拟 分形效应
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红砂岩剪切蠕变特性试验研究与边坡失稳机理分析 被引量:5
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作者 赵洪宝 王中伟 李华华 《金属矿山》 CAS 北大核心 2015年第2期145-150,共6页
以标准红砂岩试样为研究对象,运用自行研制开发的软弱煤岩材料剪切蠕变实验装置结合自行开发的煤岩细观力学特性测控软件,对处于不同载荷水平作用下的红砂岩试样剪切蠕变力学特性进行了系统的研究,并基于试验结果尝试解释了一些边坡失... 以标准红砂岩试样为研究对象,运用自行研制开发的软弱煤岩材料剪切蠕变实验装置结合自行开发的煤岩细观力学特性测控软件,对处于不同载荷水平作用下的红砂岩试样剪切蠕变力学特性进行了系统的研究,并基于试验结果尝试解释了一些边坡失稳发生时的现象。结果表明:载荷大小对红砂岩剪切蠕变力学特性具有明显的影响,直接决定着加速剪切蠕变阶段的有无、试样的破坏与否和试验时间对其剪切蠕变力学特性的影响程度;存在2个特殊的临界剪切蠕变载荷值τ1、τ2,它们将红砂岩剪切蠕变类型分为3种,即肯定不破坏、不一定破坏和肯定破坏;红砂岩试样破裂带的形成过程表现为渐进式,破坏过程表现为渐进式与突发式结合,破裂面附近区域为裂纹结构丰富区且该面为非平直剪切面;不同载荷水平作用下岩石剪切蠕变力学特性可以用来解释边坡失稳发育过程中的现象,认为边坡内潜在滑移带内岩石发生的剪切蠕变破坏是边坡发生失稳的力学机理。 展开更多
关键词 红砂岩 剪切蠕变 潜在滑移带 边坡 渐进式
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