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底板动压巷道压裂弱结构体应力转移控制技术
被引量：
14
1
作者
陈绍杰
刘江伟
+1 位作者
李亚康
吕华
《煤炭科学技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第1期106-116,共11页
为了满足煤矿安全生产的需要,许多巷道都会布置在煤层底板中,如部分运输大巷、排水巷道、瓦斯抽采巷道等。采动应力容易造成底板巷道围岩应力升高,加剧底板巷道围岩变形,造成支护永久失效、顶板下沉、巷道底鼓、两帮收敛等破坏。针对此...
为了满足煤矿安全生产的需要,许多巷道都会布置在煤层底板中,如部分运输大巷、排水巷道、瓦斯抽采巷道等。采动应力容易造成底板巷道围岩应力升高,加剧底板巷道围岩变形,造成支护永久失效、顶板下沉、巷道底鼓、两帮收敛等破坏。针对此,提出了在应力传递路径上实施水力压裂,在指定的区域制造出一定空间形态的水压裂缝网,形成压裂弱结构体,实现区域范围内的应力转移,从而降低巷道区域范围内的应力,控制巷道的围岩稳定性的控制技术,并通过理论分析及现场工程验证等方式,揭示了底板动压巷道压裂弱结构体应力转移的力学机制,建立了相应的力学模型,对压裂弱结构体的合理位置、范围等影响因素进行了求解。得出:(1)压裂弱结构体使局部应力场发生明显变化,出现应力升高区和应力降低区,应力降低区主要分布在弱结构体与采动应力连线的方向上,主要集中在一个拱形的范围内;由于膨胀效应,在与应力来源垂直的方向上产生应力集中,出现应力升高区。(2)最大主应力变化幅度与压裂弱结构体的长轴长L、短轴长H、到巷道的距离P、与巷道连线的水平夹角β、压裂层的强度C及内摩擦角α、压裂的损伤变量D等有关。其中到巷道的距离P对卸压效果影响最大,损伤变量D对卸压效果影响最小。(3)采用提出的计算方法设计了淮北矿业集团袁店一矿的103运输集中巷的卸压方案,工程应用结果表明,底板动压巷道变形速率明显减缓,验证了底板强动压巷道压裂弱结构体应力转移模型的合理性。
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关键词
采动应力
弱结构体
水力压裂
卸压
切顶
围岩控制
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职称材料
基于非稳态线源传热理论的弱结构岩体导热系数测试方法研究
2
作者
梁昌明
高强
+1 位作者
何剑波
骆进
《中国测试》
北大核心
2025年第2期55-61,共7页
泥岩、弱胶结砂岩和砾岩等弱结构岩体取样、运输和加工过程容易造成结构扰动,不适宜进行室内热物性测试,而现有现场测试方法无法克服测孔与岩体间空隙的影响,造成测试结果失真。鉴于此,该文基于非稳态线热源理论修正,研发一种考虑探针...
泥岩、弱胶结砂岩和砾岩等弱结构岩体取样、运输和加工过程容易造成结构扰动,不适宜进行室内热物性测试,而现有现场测试方法无法克服测孔与岩体间空隙的影响,造成测试结果失真。鉴于此,该文基于非稳态线热源理论修正,研发一种考虑探针和热耦合剂相结合的测试方法。通过室内测试对比,验证仪器的测试误差小于5%,表明其准确性满足要求。此外,深入分析砂岩表面粗糙度对结果的影响,有无耦合剂的导热系数测试差异为14.1%。形貌分析揭示样品表面粗糙度较大,证明探头与岩体较接触不良会显著影响测试精度。因此,该文提出的方法能够较好地克服传统方法的局限,为弱结构岩体导热系数测试提供新的思路。
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关键词
弱
结构
岩
体
线热源理论
导热系数测试
表面粗糙程度
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职称材料
悬顶结构巷道冲击地压防控研究
被引量：
10
3
作者
潘立友
唐鹏
+1 位作者
周脉来
李彩荣
《煤炭科学技术》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第4期42-48,共7页
为解决沿空侧悬顶结构冲击地压的防控问题,针对某矿工作面具体煤岩层条件,提出了基于工程弱结构体的冲击地压防控方法。基于悬顶类巷道冲击地压发生条件,以沿空侧悬顶结构为主要研究对象,进行了顶板断裂分析、参量分析和力学模型建立与...
为解决沿空侧悬顶结构冲击地压的防控问题,针对某矿工作面具体煤岩层条件,提出了基于工程弱结构体的冲击地压防控方法。基于悬顶类巷道冲击地压发生条件,以沿空侧悬顶结构为主要研究对象,进行了顶板断裂分析、参量分析和力学模型建立与分析,最终确定出悬顶结构的悬跨度l是导致存在悬顶结构沿空巷道发生冲击地压主导因素。通过分析主导因素,基于沿空侧巷道围岩的空间结构特点,划定出悬顶结构(区域A)、沿空侧巷道顶板(区域B、C)、沿空侧巷道煤体(区域D)以及巷道近场煤岩体(区域E)5个强结构区域,并提出以区域A爆破弱化为主要防控手段的工程弱结构体冲击地压防控方法;根据区域的结构特点和防控目的,主要针对强结构区域A、C、D、E,制定了悬顶结构弱化、巷道断面恢复和顶板缺陷体与煤层海绵体的耦合3个方面的具体工程弱结构体防控方法。为验证防控技术有效性,以某巷道为对象,现场实施了工程弱结构体展开防控,并于后续采用钻屑法进行了冲击地压防控效果检验。研究结果表明:基于工程弱结构体的耗散机制的研究,通过对悬顶结构弱化、沿空巷道煤体及部分顶板的弱化,实现了冲击地压的有效防控,保障了工作面安全回采;通过现场监测,得出1~3 m处钻屑量最大为2.6 kg/m,4~7 m处最大为2.8 kg/m,7~12 m处最大为5.4 kg/m,均未超过临界标准值,冲击地压危险得以消除。
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关键词
悬顶
结构
工程
弱结构体
冲击地压
防冲
巷道支护
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职称材料
题名
底板动压巷道压裂弱结构体应力转移控制技术
被引量：
14
1
作者
陈绍杰
刘江伟
李亚康
吕华
机构
山东科技大学能源与矿业工程学院
淮北矿业(集团)有限责任公司袁店一矿
出处
《煤炭科学技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第1期106-116,共11页
基金
国家自然科学基金资助项目(52074169,52274128)
山东省自然科学基金面上资助项目(ZR2022ME112)。
文摘
为了满足煤矿安全生产的需要,许多巷道都会布置在煤层底板中,如部分运输大巷、排水巷道、瓦斯抽采巷道等。采动应力容易造成底板巷道围岩应力升高,加剧底板巷道围岩变形,造成支护永久失效、顶板下沉、巷道底鼓、两帮收敛等破坏。针对此,提出了在应力传递路径上实施水力压裂,在指定的区域制造出一定空间形态的水压裂缝网,形成压裂弱结构体,实现区域范围内的应力转移,从而降低巷道区域范围内的应力,控制巷道的围岩稳定性的控制技术,并通过理论分析及现场工程验证等方式,揭示了底板动压巷道压裂弱结构体应力转移的力学机制,建立了相应的力学模型,对压裂弱结构体的合理位置、范围等影响因素进行了求解。得出:(1)压裂弱结构体使局部应力场发生明显变化,出现应力升高区和应力降低区,应力降低区主要分布在弱结构体与采动应力连线的方向上,主要集中在一个拱形的范围内;由于膨胀效应,在与应力来源垂直的方向上产生应力集中,出现应力升高区。(2)最大主应力变化幅度与压裂弱结构体的长轴长L、短轴长H、到巷道的距离P、与巷道连线的水平夹角β、压裂层的强度C及内摩擦角α、压裂的损伤变量D等有关。其中到巷道的距离P对卸压效果影响最大,损伤变量D对卸压效果影响最小。(3)采用提出的计算方法设计了淮北矿业集团袁店一矿的103运输集中巷的卸压方案,工程应用结果表明,底板动压巷道变形速率明显减缓,验证了底板强动压巷道压裂弱结构体应力转移模型的合理性。
关键词
采动应力
弱结构体
水力压裂
卸压
切顶
围岩控制
Keywords
mining stress
weak structural bodies
hydraulic fracturing
pressure relief
roof cutting
surrounding rock control
分类号
TD353 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
基于非稳态线源传热理论的弱结构岩体导热系数测试方法研究
2
作者
梁昌明
高强
何剑波
骆进
机构
中国地质大学(武汉)工程学院
中国科学院武汉岩土力学研究所(岩土力学与工程国家重点实验室)
甘肃省地质矿产勘查开发局水文地质工程地质勘察院
出处
《中国测试》
北大核心
2025年第2期55-61,共7页
基金
湖北省自然科学基金联合基金项目(2023AED197)。
文摘
泥岩、弱胶结砂岩和砾岩等弱结构岩体取样、运输和加工过程容易造成结构扰动,不适宜进行室内热物性测试,而现有现场测试方法无法克服测孔与岩体间空隙的影响,造成测试结果失真。鉴于此,该文基于非稳态线热源理论修正,研发一种考虑探针和热耦合剂相结合的测试方法。通过室内测试对比,验证仪器的测试误差小于5%,表明其准确性满足要求。此外,深入分析砂岩表面粗糙度对结果的影响,有无耦合剂的导热系数测试差异为14.1%。形貌分析揭示样品表面粗糙度较大,证明探头与岩体较接触不良会显著影响测试精度。因此,该文提出的方法能够较好地克服传统方法的局限,为弱结构岩体导热系数测试提供新的思路。
关键词
弱
结构
岩
体
线热源理论
导热系数测试
表面粗糙程度
Keywords
weak rock
transient line-heat-source model
thermal conductivity determination
surface roughness
分类号
TB9 [机械工程—测试计量技术及仪器]
TU455 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
悬顶结构巷道冲击地压防控研究
被引量：
10
3
作者
潘立友
唐鹏
周脉来
李彩荣
机构
山东科技大学采矿工程研究院
山东科技大学能源与矿业工程学院
黑龙江龙煤双鸭山矿业有限责任公司
山西新景矿煤业有限责任公司
出处
《煤炭科学技术》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第4期42-48,共7页
基金
国家自然科学基金资助项目(51674159,51804186)
国家重点研发计划资助项目(2017YFC0804201)。
文摘
为解决沿空侧悬顶结构冲击地压的防控问题,针对某矿工作面具体煤岩层条件,提出了基于工程弱结构体的冲击地压防控方法。基于悬顶类巷道冲击地压发生条件,以沿空侧悬顶结构为主要研究对象,进行了顶板断裂分析、参量分析和力学模型建立与分析,最终确定出悬顶结构的悬跨度l是导致存在悬顶结构沿空巷道发生冲击地压主导因素。通过分析主导因素,基于沿空侧巷道围岩的空间结构特点,划定出悬顶结构(区域A)、沿空侧巷道顶板(区域B、C)、沿空侧巷道煤体(区域D)以及巷道近场煤岩体(区域E)5个强结构区域,并提出以区域A爆破弱化为主要防控手段的工程弱结构体冲击地压防控方法;根据区域的结构特点和防控目的,主要针对强结构区域A、C、D、E,制定了悬顶结构弱化、巷道断面恢复和顶板缺陷体与煤层海绵体的耦合3个方面的具体工程弱结构体防控方法。为验证防控技术有效性,以某巷道为对象,现场实施了工程弱结构体展开防控,并于后续采用钻屑法进行了冲击地压防控效果检验。研究结果表明:基于工程弱结构体的耗散机制的研究,通过对悬顶结构弱化、沿空巷道煤体及部分顶板的弱化,实现了冲击地压的有效防控,保障了工作面安全回采;通过现场监测,得出1~3 m处钻屑量最大为2.6 kg/m,4~7 m处最大为2.8 kg/m,7~12 m处最大为5.4 kg/m,均未超过临界标准值,冲击地压危险得以消除。
关键词
悬顶
结构
工程
弱结构体
冲击地压
防冲
巷道支护
Keywords
suspended roof structure
engineering weak structure
rock burst
prevention and control of rock burst
entry support
分类号
TD324 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
底板动压巷道压裂弱结构体应力转移控制技术
陈绍杰
刘江伟
李亚康
吕华
《煤炭科学技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
14
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下载PDF
职称材料
2
基于非稳态线源传热理论的弱结构岩体导热系数测试方法研究
梁昌明
高强
何剑波
骆进
《中国测试》
北大核心
2025
0
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下载PDF
职称材料
3
悬顶结构巷道冲击地压防控研究
潘立友
唐鹏
周脉来
李彩荣
《煤炭科学技术》
CAS
CSCD
北大核心
2022
10
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