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深部煤矿泡沫充填复合承载结构强度特征及应用研究
1
作者
刘立仁
郭佳策
+2 位作者
陈博
邢真强
鹿文勇
《中国煤炭》
北大核心
2024年第8期78-86,共9页
深部煤矿开采带来的复杂环境和开采扰动积累的超高能量瞬间释放易造成冲击地压灾害。为了解决煤矿开采过程中上覆岩层移动及高能量瞬间释放冲击现象,采用实验室实验、数值模拟和现场实践相结合,研究了深部煤矿开采过程中顶板断裂的煤体...
深部煤矿开采带来的复杂环境和开采扰动积累的超高能量瞬间释放易造成冲击地压灾害。为了解决煤矿开采过程中上覆岩层移动及高能量瞬间释放冲击现象,采用实验室实验、数值模拟和现场实践相结合,研究了深部煤矿开采过程中顶板断裂的煤体承载区、协同承载区和泡沫充填体承载区承载特性。通过单轴压缩和声发射试验系统研究了泡沫充填体复合承载结构和破坏特征,揭示泡沫充填体的强度变化及裂纹扩展规律;探究了变形与能量耗散特性关系,应力越大,能量耗散越大,应变越大。采用数值模拟研究了泡沫充填法和直接垮落法应变能密度分布。结果表明:泡沫充填开采应变能密度分布不集中,比直接垮落法峰值低,泡沫充填可有效降低上覆顶板断裂能量释放。以三道沟煤矿45205综采工作面为例,提出了泡沫材料充填体压实吸能控制措施,可降低上覆岩层和采动过程中能量的瞬间释放;对45205综采工作面地表沉降及微震能量监测结果表明,当充填体充填率控制为80%时,与直接垮落法相比,工作面微震总数和释放能量显著降低。研究表明,泡沫充填体能够有效地减少采动岩石能量释放,从而实现矿山冲击地压管理和深部煤矿可持续开采。
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关键词
深部矿井
冲击地压
泡沫充填体
复合承载结构
破坏特征
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职称材料
大采高沿空留巷巷旁复合承载结构的稳定性分析
被引量:
58
2
作者
韩昌良
张农
+2 位作者
李桂臣
李宝玉
吴海
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2014年第5期969-976,共8页
针对大采高沿空留巷的顶板运动特征,提出了巷旁复合承载结构的概念,通过力学分析,揭示了巷旁结构的稳定机理。研究表明:顶板压力由顶板、墙体和底板共同承担,从而形成"顶—墙—底"复合承载结构;区分不同阶段墙体强度与顶板运...
针对大采高沿空留巷的顶板运动特征,提出了巷旁复合承载结构的概念,通过力学分析,揭示了巷旁结构的稳定机理。研究表明:顶板压力由顶板、墙体和底板共同承担,从而形成"顶—墙—底"复合承载结构;区分不同阶段墙体强度与顶板运动的作用关系,认为初期强度应大于顶板载荷,后期应能适应顶板变形,使墙体强度与顶板运动保持动态协调;大采高时顶板向墙体施加更大的水平力,要确保墙体水平滑移因子小于接触面摩擦系数以实现抗滑自稳;墙体内侧应力不能高于顶底板强度,以免顶底板被切断,外侧应力不能高于墙体强度,以免墙体被压裂,降低墙宽和巷宽可减小墙体载荷,据此得出了墙体和巷道宽度的确定方法。结合4.2 m大采高沿空留巷案例给出了工程验证,采用膏体混凝土充填时,满足巷旁结构稳定条件的巷道宽度为3 m,墙体宽度为4 m,实测结果表明了结论的合理性。
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关键词
大采高
沿空留巷
复合承载结构
水平滑移因子
稳定机理
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职称材料
“膏体-矸石”复合承载结构的力学特性试验研究
被引量:
4
3
作者
吕文玉
李世杰
+3 位作者
伍永平
解盘石
谭毅
吴昀潞
《采矿与岩层控制工程学报》
北大核心
2023年第5期43-49,共7页
“充填膏体-垮落矸石”复合充填开采是降低充填成本和提高充填采矿效率的有效手段之一,以试验矿井为工程背景,开展复合承载结构的力学特性研究。研究结果表明:复合承载结构可以采用粒径级配指数为0.4的级配矸石粒径进行模拟;膏体配比为8...
“充填膏体-垮落矸石”复合充填开采是降低充填成本和提高充填采矿效率的有效手段之一,以试验矿井为工程背景,开展复合承载结构的力学特性研究。研究结果表明:复合承载结构可以采用粒径级配指数为0.4的级配矸石粒径进行模拟;膏体配比为8%水泥、15%粉煤灰、40%河砂、1.2%早强剂时强度最佳;不同膏体配比的复合承载结构,在受载过程中的应力-位移曲线趋势基本相同,可以划分为7个阶段;膏体配比与第1次失稳应力临界值成正相关,与第2,3次失稳临界值成负相关;在高应力条件下,复合承载结构呈现大变形特征,应力指数呈上升趋势,其应力-位移曲线可划分为4个阶段,仅呈现1次明显的应力峰值,第2次失稳破坏临界值与加载速率成正相关;随着应力加载速率的增加,复合承载结构临界值应力增大、位移减小。
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关键词
充填膏体
垮落矸石
复合承载结构
力学特性
高应力
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职称材料
“内-外复合承载结构”支护技术在软岩巷道围岩控制中的应用
被引量:
7
4
作者
刘永忠
《煤炭工程》
北大核心
2017年第6期47-49,52,共4页
为控制刘园子煤矿巷道围岩强烈流变现象,保证长期稳定性,采用现场测试、数值模拟、井下试验及矿压观测的方法,综合分析原支护下围岩变形破坏特征及原因,提出"内-外复合承载结构支护技术"并应用于软岩巷道支护实践中。矿压监...
为控制刘园子煤矿巷道围岩强烈流变现象,保证长期稳定性,采用现场测试、数值模拟、井下试验及矿压观测的方法,综合分析原支护下围岩变形破坏特征及原因,提出"内-外复合承载结构支护技术"并应用于软岩巷道支护实践中。矿压监测结果表明,应用该技术后,锚杆受力稳定,巷道围岩位移较小,无明显离层现象,围岩稳定性增强,对类似条件下软岩巷道治理提供一定借鉴意义。
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关键词
内-外
复合承载结构
软岩巷道
围岩控制
巷道支护
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职称材料
力对开孔型频率选择表面电磁性能的影响(英文)
5
作者
张立军
王德禹
+1 位作者
朱锡
张凌江
《船舶力学》
EI
北大核心
2010年第3期280-292,共13页
频率选择表面(FSS)被广泛用于各个领域。很多情况下,频率选择表面会受到外力的作用,例如:嵌在集成桅杆外壳或者雷达吸波-承载复合材料结构中的频率选择表面。文章研究了在力的作用下,频率选择表面的电磁性能是否会改变、如何改变。首先...
频率选择表面(FSS)被广泛用于各个领域。很多情况下,频率选择表面会受到外力的作用,例如:嵌在集成桅杆外壳或者雷达吸波-承载复合材料结构中的频率选择表面。文章研究了在力的作用下,频率选择表面的电磁性能是否会改变、如何改变。首先,分析了力影响频率选择表面电磁性能的机理;然后,使用力学有限元法和电磁学有限元法分析了不同大小、不同方向的力作用下,频率选择表面电磁性能改变的模式和大小。计算获得的电磁性能-力关系曲线显示:电磁性能的改变主要表现为电磁波响应频率的偏移和透射带宽的改变;在不同方向的力作用下,电磁性能的改变程度不一样。为了降低力对频率选择表面电磁性能的影响,在布置频率选择表面时,应使受力的方向避开频率选择表面的最敏感方向,同时带圆角的开孔型频率选择表面值得研究。
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关键词
周期性开孔薄板
频率选择表面
雷达吸波-
承载
复合
材料
结构
集成桅杆
电磁-力联合分析
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职称材料
题名
深部煤矿泡沫充填复合承载结构强度特征及应用研究
1
作者
刘立仁
郭佳策
陈博
邢真强
鹿文勇
机构
国家能源集团国神三道沟煤矿
中煤科工集团沈阳研究院有限公司
煤矿安全技术国家重点实验室
出处
《中国煤炭》
北大核心
2024年第8期78-86,共9页
文摘
深部煤矿开采带来的复杂环境和开采扰动积累的超高能量瞬间释放易造成冲击地压灾害。为了解决煤矿开采过程中上覆岩层移动及高能量瞬间释放冲击现象,采用实验室实验、数值模拟和现场实践相结合,研究了深部煤矿开采过程中顶板断裂的煤体承载区、协同承载区和泡沫充填体承载区承载特性。通过单轴压缩和声发射试验系统研究了泡沫充填体复合承载结构和破坏特征,揭示泡沫充填体的强度变化及裂纹扩展规律;探究了变形与能量耗散特性关系,应力越大,能量耗散越大,应变越大。采用数值模拟研究了泡沫充填法和直接垮落法应变能密度分布。结果表明:泡沫充填开采应变能密度分布不集中,比直接垮落法峰值低,泡沫充填可有效降低上覆顶板断裂能量释放。以三道沟煤矿45205综采工作面为例,提出了泡沫材料充填体压实吸能控制措施,可降低上覆岩层和采动过程中能量的瞬间释放;对45205综采工作面地表沉降及微震能量监测结果表明,当充填体充填率控制为80%时,与直接垮落法相比,工作面微震总数和释放能量显著降低。研究表明,泡沫充填体能够有效地减少采动岩石能量释放,从而实现矿山冲击地压管理和深部煤矿可持续开采。
关键词
深部矿井
冲击地压
泡沫充填体
复合承载结构
破坏特征
Keywords
deep coal mine
rock burst
foam filling body
composite bearing structure
failure characteristics
分类号
TD32 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
大采高沿空留巷巷旁复合承载结构的稳定性分析
被引量:
58
2
作者
韩昌良
张农
李桂臣
李宝玉
吴海
机构
中国矿业大学矿业工程学院深部煤炭资源开采教育部重点实验室
湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室
出处
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2014年第5期969-976,共8页
基金
"长江学者和创新团队发展计划"创新团队项目(IRT1084)
高等学校博士学科点专项科研基金项目(20110095110013)
江苏省普通高校研究生科研创新计划项目(CX10B_147Z)
文摘
针对大采高沿空留巷的顶板运动特征,提出了巷旁复合承载结构的概念,通过力学分析,揭示了巷旁结构的稳定机理。研究表明:顶板压力由顶板、墙体和底板共同承担,从而形成"顶—墙—底"复合承载结构;区分不同阶段墙体强度与顶板运动的作用关系,认为初期强度应大于顶板载荷,后期应能适应顶板变形,使墙体强度与顶板运动保持动态协调;大采高时顶板向墙体施加更大的水平力,要确保墙体水平滑移因子小于接触面摩擦系数以实现抗滑自稳;墙体内侧应力不能高于顶底板强度,以免顶底板被切断,外侧应力不能高于墙体强度,以免墙体被压裂,降低墙宽和巷宽可减小墙体载荷,据此得出了墙体和巷道宽度的确定方法。结合4.2 m大采高沿空留巷案例给出了工程验证,采用膏体混凝土充填时,满足巷旁结构稳定条件的巷道宽度为3 m,墙体宽度为4 m,实测结果表明了结论的合理性。
关键词
大采高
沿空留巷
复合承载结构
水平滑移因子
稳定机理
Keywords
large mining height
gob-side entry retaining
compound bearing structure
horizontal sliding factor
stability mechanism
分类号
TD327.2 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
“膏体-矸石”复合承载结构的力学特性试验研究
被引量:
4
3
作者
吕文玉
李世杰
伍永平
解盘石
谭毅
吴昀潞
机构
西安科技大学能源学院
西安科技大学西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室
河南理工大学能源科学与工程学院
出处
《采矿与岩层控制工程学报》
北大核心
2023年第5期43-49,共7页
基金
国家自然科学基金资助项目(51974226,52174127)
陕西省重点研发计划资助项目(2023-YBGY-318)
陕西省高校青年创新团队资助项目。
文摘
“充填膏体-垮落矸石”复合充填开采是降低充填成本和提高充填采矿效率的有效手段之一,以试验矿井为工程背景,开展复合承载结构的力学特性研究。研究结果表明:复合承载结构可以采用粒径级配指数为0.4的级配矸石粒径进行模拟;膏体配比为8%水泥、15%粉煤灰、40%河砂、1.2%早强剂时强度最佳;不同膏体配比的复合承载结构,在受载过程中的应力-位移曲线趋势基本相同,可以划分为7个阶段;膏体配比与第1次失稳应力临界值成正相关,与第2,3次失稳临界值成负相关;在高应力条件下,复合承载结构呈现大变形特征,应力指数呈上升趋势,其应力-位移曲线可划分为4个阶段,仅呈现1次明显的应力峰值,第2次失稳破坏临界值与加载速率成正相关;随着应力加载速率的增加,复合承载结构临界值应力增大、位移减小。
关键词
充填膏体
垮落矸石
复合承载结构
力学特性
高应力
Keywords
filling paste
caving gangue
composite bearing structure
mechanical properties
high stress
分类号
TD823.7 [矿业工程—煤矿开采]
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职称材料
题名
“内-外复合承载结构”支护技术在软岩巷道围岩控制中的应用
被引量:
7
4
作者
刘永忠
机构
大唐陇东能源有限公司
出处
《煤炭工程》
北大核心
2017年第6期47-49,52,共4页
文摘
为控制刘园子煤矿巷道围岩强烈流变现象,保证长期稳定性,采用现场测试、数值模拟、井下试验及矿压观测的方法,综合分析原支护下围岩变形破坏特征及原因,提出"内-外复合承载结构支护技术"并应用于软岩巷道支护实践中。矿压监测结果表明,应用该技术后,锚杆受力稳定,巷道围岩位移较小,无明显离层现象,围岩稳定性增强,对类似条件下软岩巷道治理提供一定借鉴意义。
关键词
内-外
复合承载结构
软岩巷道
围岩控制
巷道支护
Keywords
inner-outer composite bearing structure
soft rock roadway
surrounding rock control
roadway supporting
分类号
TD353 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
力对开孔型频率选择表面电磁性能的影响(英文)
5
作者
张立军
王德禹
朱锡
张凌江
机构
上海交通大学海洋工程国家重点实验室
海军工程大学船舶与海洋工程系
海军装备研究院
出处
《船舶力学》
EI
北大核心
2010年第3期280-292,共13页
文摘
频率选择表面(FSS)被广泛用于各个领域。很多情况下,频率选择表面会受到外力的作用,例如:嵌在集成桅杆外壳或者雷达吸波-承载复合材料结构中的频率选择表面。文章研究了在力的作用下,频率选择表面的电磁性能是否会改变、如何改变。首先,分析了力影响频率选择表面电磁性能的机理;然后,使用力学有限元法和电磁学有限元法分析了不同大小、不同方向的力作用下,频率选择表面电磁性能改变的模式和大小。计算获得的电磁性能-力关系曲线显示:电磁性能的改变主要表现为电磁波响应频率的偏移和透射带宽的改变;在不同方向的力作用下,电磁性能的改变程度不一样。为了降低力对频率选择表面电磁性能的影响,在布置频率选择表面时,应使受力的方向避开频率选择表面的最敏感方向,同时带圆角的开孔型频率选择表面值得研究。
关键词
周期性开孔薄板
频率选择表面
雷达吸波-
承载
复合
材料
结构
集成桅杆
电磁-力联合分析
Keywords
thin plate perforated periodically with apertures
frequency selective surface(FFS)
radar absorber composite structure
integrated mast
electromagnetics-mechanics co-analysis
分类号
U661.4 [交通运输工程—船舶及航道工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
深部煤矿泡沫充填复合承载结构强度特征及应用研究
刘立仁
郭佳策
陈博
邢真强
鹿文勇
《中国煤炭》
北大核心
2024
0
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职称材料
2
大采高沿空留巷巷旁复合承载结构的稳定性分析
韩昌良
张农
李桂臣
李宝玉
吴海
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2014
58
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职称材料
3
“膏体-矸石”复合承载结构的力学特性试验研究
吕文玉
李世杰
伍永平
解盘石
谭毅
吴昀潞
《采矿与岩层控制工程学报》
北大核心
2023
4
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职称材料
4
“内-外复合承载结构”支护技术在软岩巷道围岩控制中的应用
刘永忠
《煤炭工程》
北大核心
2017
7
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职称材料
5
力对开孔型频率选择表面电磁性能的影响(英文)
张立军
王德禹
朱锡
张凌江
《船舶力学》
EI
北大核心
2010
0
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职称材料
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