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综放开采覆岩变形分区和矿压显现模拟研究 被引量：2
1
作者 翟新献 郭钊洋 +2 位作者 方建厂 张志勇 赵晓凡 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第1期96-106,共11页
目前综放开采是我国特厚煤层安全高效矿井主要的采煤方法,综放开采上覆岩层变形移动规律,直接影响到工作面矿压显现、液压支架选型、放顶煤工艺和参数选择等问题。以耿村煤矿13200综放工作面为工程背景,利用相似模拟试验和理论分析,研... 目前综放开采是我国特厚煤层安全高效矿井主要的采煤方法,综放开采上覆岩层变形移动规律,直接影响到工作面矿压显现、液压支架选型、放顶煤工艺和参数选择等问题。以耿村煤矿13200综放工作面为工程背景,利用相似模拟试验和理论分析,研究了综放工作面上覆岩层变形移动垮落全过程、覆岩变形分区和矿压显现特征。结果表明:①确定出综放工作面上覆存在多层关键层岩层即下位、中位、上位和主关键层。依据关键层垮落失稳特征,将综放开采上覆岩层变形移动全过程划分为4个变形阶段(I、II、III、IV),各变形阶段与不同层位的关键层垮落失稳有关。②综放开采下位关键层垮落失稳以后,随着工作面推进度继续增加,处于裂隙带内的中位、上位和主关键层先后垮落失稳前与其下部岩层出现离层;关键层垮落失稳前,在其下部岩层中形成垮落拱,垮落拱的高度和宽度均与工作面推进度成正相关。③综放工作面上覆各关键层垮落失稳引起超前支承压力的峰值应力集中系数升高;当下位关键层垮落失稳时,工作面出现“大周期来压”现象,来压步距较大,但来压强度较低;当中位、上位、主关键层垮落时,将引起下位关键层同时垮落,工作面出现“小周期来压”现象,工作面来压步距较小,但来压强度较高。研究结果为耿村煤矿缓倾斜特厚煤层综放开采提供理论基础和技术支撑。 展开更多
关键词 特厚煤层 综放开采 关键层 垮落拱 超前支承压力
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深埋特厚煤层坚硬顶板多维分段水力压裂控冲减损技术
2
作者 谭毅 王宇 +5 位作者 何满潮 李辉 郭文兵 李林猫 刘伟东 张少普 《煤炭学报》 北大核心 2025年第2期794-809,共16页
水力压裂技术是煤矿顶板弱化及冲击地压防治的有效方法之一。以陕西某煤矿2305特厚煤层综放工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场试验以及工程监测等手段对坚硬顶板区域弱化控制技术进行研究。基于“塑性绞线”理论构建基本... 水力压裂技术是煤矿顶板弱化及冲击地压防治的有效方法之一。以陕西某煤矿2305特厚煤层综放工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场试验以及工程监测等手段对坚硬顶板区域弱化控制技术进行研究。基于“塑性绞线”理论构建基本顶“薄板结构”力学模型,提出了结合煤层采出过程中坚硬顶板初次破断临界状态积蓄的弯曲应变能及微震事件分布与响应特征确定水力压裂目标层位的方法,根据此方法确定2305工作面压裂目标层位为14.50 m厚粗砂岩;构建流固耦合模式下应变软化数值计算模型,在目标层位设计有无定向分段水力压裂数值模拟对比试验,并引入强度−应力比参数对顶板局部稳定性进行分析。结果表明:定向长钻水力压裂有效破坏了基本顶的整体性并缩短了基本顶来压步距,初次来压步距降低了25.81%,周期来压步距降低了24.64%,减小了因顶板悬空面积过大而形成巨大动载及诱发冲击地压的可能性;根据2305工作面地质条件,设计定向长钻+常规浅孔的多维分段水力压裂施工方案,20号、21号、22号定向长钻孔压裂过程中分别出现30、35、23次3 MPa以上压降现象,定向分段水力压裂使顶板的整体性得到破坏,常规浅孔压裂过程中不同裂隙的拓展形式在压裂曲线上表现出双阶段稳定型及多阶段发育型的不同阶段性特征,顶板以及顶煤压裂效果显著;联合多种监测手段对2305工作面围岩活动进行监测,多维分段水力压裂技术的实施破坏了坚硬顶板的完整性,与未实施水力压裂的2303工作面相比,初次来压步距与周期来压步距分别降低24、12 m,降幅分别达33.33%、32.19%,有效减小了采面支架工作阻力,降低了大能量微震事件发生的可能性,为井下安全生产提供了保障。 展开更多
关键词 特厚煤层 坚硬岩层 塑性力学 水力压裂 微震监测
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特厚煤层综放工作面底鼓机制及控制技术
3
作者 朱志洁 王鹏 +3 位作者 李瑞琪 秦洪岩 史庆稳 陈昆 《中国安全科学学报》 北大核心 2025年第5期73-81,共9页
为解决特厚煤层综放工作面回采期间工作面底鼓问题,以陕西某矿ZF1409工作面为工程背景,采用现场调研、理论分析与数值模拟等方法,探究特厚煤层综放工作面底鼓机制,并以此提出底鼓控制技术。结果表明:工作面严重底鼓区域主要集中在工作... 为解决特厚煤层综放工作面回采期间工作面底鼓问题,以陕西某矿ZF1409工作面为工程背景,采用现场调研、理论分析与数值模拟等方法,探究特厚煤层综放工作面底鼓机制,并以此提出底鼓控制技术。结果表明:工作面严重底鼓区域主要集中在工作面来压期间,支架工作阻力较大,且底板大多为泥岩或底煤较薄的区域;底板滑动面范围内以软弱泥岩为主,底板极限承载力较低,当底板载荷大于底板极限承载力时,底板载荷克服底板滑动面范围内岩层自重所产生的摩阻力及黏聚力,使岩体沿着底板滑动面滑移,造成工作面底鼓;通过分析ZF1409工作面底鼓模型可知:支架载荷在该工作面底鼓发生过程中起到了重要作用;特厚煤层综放开采条件下,近场关键层破断形成的“悬臂梁”结构造成支架工作阻力在短时间内急剧升高,导致工作面发生底鼓。基于此,采用井下区域水力压裂技术处理近场关键层,有助于控制工作面的底鼓。 展开更多
关键词 特厚煤层 综放工作面 底鼓机制 控制技术 近场关键层 水力压裂
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基于建筑高度和地层厚度的城市地下空间占用深度快速评估方法——以杭州市为例
4
作者 杨洋 苏晶文 +6 位作者 郑红军 蔡磊 蔡小虎 王睿 邢怀学 李云峰 程光华 《地质论评》 北大核心 2025年第1期257-264,共8页
城市高密度的建筑物事实上占据了位于其下部一定深度的地下空间资源,其占用深度对城市地下空间(UUS)网络化开发具有重要影响,因此,在UUS规划前,需要掌握规划范围内地下空间占用深度和空间分布格局。UUS占用深度除地下建筑物深度外还包... 城市高密度的建筑物事实上占据了位于其下部一定深度的地下空间资源,其占用深度对城市地下空间(UUS)网络化开发具有重要影响,因此,在UUS规划前,需要掌握规划范围内地下空间占用深度和空间分布格局。UUS占用深度除地下建筑物深度外还包括下部地基持力层深度,其与建筑高度和场地地质条件相关。笔者等提出基于建筑高度和地层厚度的UUS占用深度快速评估方法,以杭州主城区为研究对象,通过实测建筑高度数据和收集建筑基础数据建立评估数学模型,利用百度建筑数据和杭州三维地质模型生成的地层厚度数据,并基于GIS平台的空间分析,实现了对杭州市主城区建筑地下空间占用深度的快速评估。研究成果为城市地下空间规划所需的大范围地下空间占用情况提供了高效的评估手段。 展开更多
关键词 建筑高度 地层厚度 地下空间 占用深度 快速评估模型
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渗流条件下地铁联络通道冻结温度场扩展规律分析
5
作者 韩昀希 冯利华 +3 位作者 任全军 沈宇鹏 刘欣 张莹晨 《铁道标准设计》 北大核心 2025年第7期147-155,191,共10页
地层人工冻结法是地铁联络通道开挖施工中常用的一种能够隔绝地下水并提高地层强度的工法,现场监测数据分析表明地下水渗流是影响地层冻结效果的重要因素。为进一步探究渗流条件下地铁联络通道冻结温度场的发展规律,优化冻结设计方案,... 地层人工冻结法是地铁联络通道开挖施工中常用的一种能够隔绝地下水并提高地层强度的工法,现场监测数据分析表明地下水渗流是影响地层冻结效果的重要因素。为进一步探究渗流条件下地铁联络通道冻结温度场的发展规律,优化冻结设计方案,依托实际工程现场监测数据,分析渗流对地层温度分布的影响,通过理论推导建立流-热耦合分析方法并与特征断面的监测数据进行对比验证,借助数值仿真预测不同渗流速度、盐水温度、季节进行冻结施工的效果,最后对冻结管布设位置进行优化设计。结果表明:所建立的计算分析模型与监测数据相比,地层的温度变化趋势相同,降温曲线数值接近,最终误差在2℃以内,能够较准确地预测渗流作用下冻结温度场分布。当地层渗流速度大于13.5 m/d时,按照现有设备的工作效率及冻结管布置方案,冻结壁将无法完全交圈。降低盐水温度以及选择冬季施工能够有效提高冻结壁的发展速度,对于冻结壁迎水面,盐水温度为-36℃和冬季施工最多可将冻结锋面的扩展速度分别提高3倍和1.5倍,冻结壁背水面也可分别提高96.4%和41.5%。在不改变冻结管总数的原则下,将背水面外侧冻结管移动至迎水面外侧,加强上游的冻结,仅21 d冻结壁厚度便达到设计要求,此冻结管布置优化方案能够大大提高面对高流速渗流时的冻结效率。 展开更多
关键词 地铁 联络通道 人工地层冻结法 渗流地层 流-热耦合 冻结壁厚度 冻结管布置优化
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非均厚特厚煤层开采高位组合悬臂板结构运动致灾机制 被引量：1
6
作者 朱卫兵 郭春雷 +3 位作者 罗讯 柴发英 谢建林 柴毅 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第12期1-10,共10页
非均厚特厚煤层开采会显著影响采场顶板破断结构形式,进而对工作面矿压显现造成极大影响。为了揭示甘肃某矿深部特厚煤层开采顶板大能量事件发生机理,采用数值模拟、物理模拟、钻孔探测及内部岩移监测方法,研究了非均厚特厚煤层开采顶... 非均厚特厚煤层开采会显著影响采场顶板破断结构形式,进而对工作面矿压显现造成极大影响。为了揭示甘肃某矿深部特厚煤层开采顶板大能量事件发生机理,采用数值模拟、物理模拟、钻孔探测及内部岩移监测方法,研究了非均厚特厚煤层开采顶板破断结构形式及致灾机制。结果表明:40 m累计采厚区域的裂隙发育高度远大于20 m采厚区域,导致后者上方易形成高位组合悬臂板结构,确定该结构破断运动是造成顶板灾害发生的主要原因,并得到了模拟结果的验证。根据4个地面钻孔钻进过程中的冲洗液漏失及掉钻情况,发现首采4 m厚油页岩解放层的裂隙发育高度仅为75 m,位于亚关键层2底界;煤二层20,40 m采厚区域的裂隙发育高度分别为289,504 m,大致位于亚关键层4和主关键层底界,揭示了不同采厚区域顶板采动裂隙发育差异,进一步证实了高位组合悬臂板结构的客观存在。结合ZY1地面钻孔内部岩移光纤断点高度变化与大能量事件之间的关联,明确了高位组合悬臂板破断结构运动引发采场强矿压显现的致灾机制。研究结果可为类似非均厚煤层赋存或特厚煤层分层开采条件下的工作面安全高效生产提供参考。 展开更多
关键词 非均厚开采 特厚煤层 组合悬臂板 顶板灾害 深部开采 内部岩移监测 关键层
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深部大采高综采面厚硬岩层-煤柱结构失稳诱冲机理研究 被引量：1
7
作者 张翔 朱斯陶 +7 位作者 姜福兴 刘金海 朱权洁 史先锋 韩刚 魏晓虎 曹京龙 曲效成 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期2570-2579,共10页
厚硬岩层-煤柱结构失稳诱发型冲击地压是鄂尔多斯深部矿区典型的冲击地压模式,其发生机理尚不清晰,以鄂尔多斯深部矿区某矿30202工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场实测等方法,研究了深部大采高综采面厚硬岩层-煤柱结构失... 厚硬岩层-煤柱结构失稳诱发型冲击地压是鄂尔多斯深部矿区典型的冲击地压模式,其发生机理尚不清晰,以鄂尔多斯深部矿区某矿30202工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场实测等方法,研究了深部大采高综采面厚硬岩层-煤柱结构失稳诱冲机理,得出结论:探讨了深部大采高综采面厚硬岩层-煤柱结构的空间运动特征,建立了厚硬岩层-煤柱结构的力学模型并推导了其失稳诱冲的工程判据。揭示了厚硬岩层-煤柱结构失稳诱冲机理:区段煤柱承载基础应力来源于面内厚硬岩层组和临侧采空区铰接加载岩层自重,当面内厚硬岩层达到强度极限时发生“W”型破断并传递附加应力,区段煤柱承载的叠加应力超过其破坏阈值后发生局部甚至整体失稳冲击。数值模拟发现区段煤柱承载应力随厚硬岩层组的破断运动发生阶段性突增现象,厚硬岩层组“W”型两次破断运动传递的载荷是工作面附近区段煤柱失稳冲击的主要应力来源,其中二次破断释放的能量远高于初次破断。设计并实施了深部大采高综采面厚硬岩层-煤柱结构失稳诱冲的控制体系,包括承载煤柱强卸载、扰动区域强支护和推进速度强管控,效果评价验证了防冲体系能够保障工作面安全回采。 展开更多
关键词 冲击地压 厚硬岩层 区段煤柱 微震监测
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四川盆地南部中二叠统茅口组岩溶古地貌恢复及特征 被引量：10
8
作者 张坦 贾梦瑶 +4 位作者 孙雅雄 丁文龙 石司宇 范昕禹 姚威 《岩性油气藏》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期111-120,共10页
岩溶古地貌是含油气盆地沉积微相类型、分布范围及储层发育的主控因素,恢复岩溶古地貌对指导油气勘探至关重要。基于钻井、测井及地震等资料,采用沉积速率法和地层厚度对比法对四川盆地南部地区中二叠统茅口组顶部不整合界面的剥蚀厚度... 岩溶古地貌是含油气盆地沉积微相类型、分布范围及储层发育的主控因素,恢复岩溶古地貌对指导油气勘探至关重要。基于钻井、测井及地震等资料,采用沉积速率法和地层厚度对比法对四川盆地南部地区中二叠统茅口组顶部不整合界面的剥蚀厚度进行了精确计算,并根据剥蚀厚度的地区差异及古地貌指示,对岩溶古地貌单元进行了进一步划分。研究结果表明:①四川盆地南部中二叠统茅口组顶部主要发育平行不整合,仅在局部地区形成角度不整合。早中二叠世,上扬子地台内部沉积稳定,构造运动较弱,沉积速率法与地层厚度对比法相对更适用于研究区的岩溶古地貌恢复。②研究区中二叠统茅口组顶部剥蚀厚度为0~120m,其中北部剥蚀最强烈,如LG1井区、W4井区代表了岩溶古地貌地势的最高位置,向东南方向剥蚀强度逐渐减弱,地势逐渐降低;剥蚀最薄弱地区位于LS1井东北部,代表了岩溶古地貌地势的最低位置,整体呈现北部高,南部低,东北部最低的地貌格局。③研究区茅口组古地貌特征控制了岩溶作用的发育强度,可划分为岩溶高地、岩溶斜坡、岩溶盆地等3个二级岩溶古地貌单元以及溶峰盆地、溶丘洼地、丘丛谷地、丘丛洼地、丘丛沟谷、峰林平原、残丘平原等7个三级古地貌单元,其中岩溶斜坡易形成良好的储集空间,为油气圈闭的形成奠定了良好的基础,是下一步有利勘探方向。 展开更多
关键词 沉积速率法 地层厚度对比法 古地貌恢复 岩溶储集体 茅口组 中二叠统 四川盆地南部
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富水砂层交叠联络通道冻结设计方案研究 被引量：2
9
作者 石立民 叶玉西 +1 位作者 杜有超 董世卓 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第1期148-154,共7页
与常规联络通道冻结相比,交叠联络通道的冻结体量大、开挖构筑时间长、冻结孔布置形式更加复杂,其冻结设计与常规冻结设计有明显差异。为实现富水砂层叠落区间联络通道安全高效施工,结合叠落区间交叠联络通道结构形式,进行异型联络通道... 与常规联络通道冻结相比,交叠联络通道的冻结体量大、开挖构筑时间长、冻结孔布置形式更加复杂,其冻结设计与常规冻结设计有明显差异。为实现富水砂层叠落区间联络通道安全高效施工,结合叠落区间交叠联络通道结构形式,进行异型联络通道冻结方案设计。首先,在哈尔滨地铁3号线2期河松街站工程现场取土,并送至冻土实验室进行土体低温物理力学试验,得到-10℃时低温土体物理力学参数,确定粉质黏土-10℃环境下单轴抗压强度为3.53 MPa;根据试验结果进行冻结壁厚度设计,得到通道顶部及侧墙冻结壁厚度为3.0 m,集水井底部冻结壁厚度为4.0 m,平均温度为-10℃。数值计算结果表明,冻结壁强度和位移指标均满足安全要求。根据冻结壁厚度布置冻结孔,提出“地面垂直+洞内水平冻结”加固方式。针对距离建筑物较近的特点,为控制冻胀,采用地面垂直泄压孔与洞内水平泄压孔相结合的方式,施工期间地表最大冻胀量为8.59 mm,对环境影响可控。工程实践表明,采用该设计方案开挖工作面稳定性好,冻胀量可控。 展开更多
关键词 冻结设计方案 富水砂层 交叠联络通道 冻结壁厚度 冻结施工
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巨厚坚硬岩层运移对采场超前支承压力影响实验研究 被引量：1
10
作者 许斌 张沿 徐维正 《煤炭工程》 北大核心 2024年第1期134-140,共7页
为了揭示采场超前支承压力在受巨厚坚硬岩层运移影响之后的演化规律和变异特征,以杨柳煤矿典型巨厚坚硬岩层赋存条件为模型,运用物理模拟和机械模拟实验方法进行模拟研究,并与无巨厚坚硬岩层的采场模型进行比较。通过研究发现:采场中巨... 为了揭示采场超前支承压力在受巨厚坚硬岩层运移影响之后的演化规律和变异特征,以杨柳煤矿典型巨厚坚硬岩层赋存条件为模型,运用物理模拟和机械模拟实验方法进行模拟研究,并与无巨厚坚硬岩层的采场模型进行比较。通过研究发现:采场中巨厚坚硬岩层对其支承压力的影响,主要集中在巨厚坚硬岩层发生破断之前,其应力集中程度高、影响范围广、影响程度剧烈;临近巨厚坚硬岩层破断前,覆岩中有巨厚坚硬岩层时的超前支承压力峰值和影响范围分别为无巨厚坚硬岩层时的1.15倍和1.9倍;巨厚坚硬岩层处于稳定状态时或已发生破断后,采场支承压力峰值和影响范围相对无巨厚坚硬岩层采场较小,对采场超前支承压力的影响相对较弱;支承压力峰值的增大势必会使采场前方煤壁的影响范围增大。 展开更多
关键词 巨厚坚硬岩层 超前支承压力 演化规律 机械模拟实验方法 变异特征
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浅埋深厚硬基岩综放工作面覆岩运移破坏规律研究 被引量：1
11
作者 常云博 薛吉胜 +3 位作者 郑立永 马金奎 高新建 朱有彬 《煤炭工程》 北大核心 2024年第6期144-151,共8页
为揭示浅埋厚煤层综放工作面顶板来压及覆岩运移特征,在五家沟矿15304工作面辅运巷内施工钻孔,现场重探顶板岩层分布及关键层位置,并对来压期间的顶板不同层位的裂隙发育特征及破断位置进行监测,分析工作面支架工作阻力分布规律。结果表... 为揭示浅埋厚煤层综放工作面顶板来压及覆岩运移特征,在五家沟矿15304工作面辅运巷内施工钻孔,现场重探顶板岩层分布及关键层位置,并对来压期间的顶板不同层位的裂隙发育特征及破断位置进行监测,分析工作面支架工作阻力分布规律。结果表明:顶板关键层控制工作面覆岩运移及工作面矿压显现,关键层破断引起覆岩剧烈运动及采场剧烈来压,采空区覆岩垮落以规则的弧线状向上发育,其中由顶板中间底部向上部、两端逐渐递减,覆岩破坏形态易形成“马鞍形”。由于亚关键层厚度及强度较大,导致15304工作面推进90 m时亚关键层才发生破断引起初次来压,周期来压过程中导水裂隙带逐步向上发育到主关键层附近,厚硬关键层阻断了顶板裂隙继续向上发育。该工作面初次来压步距90 m,周期来压来压步距22 m;覆岩垮落带最大发育高度为44 m左右,导水裂缝带最大发育高度为58 m。 展开更多
关键词 浅埋煤层 覆岩运移 厚关键层 覆岩“两带” 矿压监测
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土岩地层暗挖城市地铁隧道拱顶临界覆岩厚度预测及应用
12
作者 纪方 刘浩 +1 位作者 王洪涛 范忠超 《土木工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第S1期109-116,共8页
以济南地铁4号线典型土岩地层暗挖隧道工程为依托,构造提出了隧道拱顶覆岩的理论破坏分析模型,利用塑性极限分析上限法,推导得到了隧道拱顶临界覆岩厚度与隧道洞内支护力的理论计算公式,分析得出不同岩体力学参数、隧道设计参数对隧道... 以济南地铁4号线典型土岩地层暗挖隧道工程为依托,构造提出了隧道拱顶覆岩的理论破坏分析模型,利用塑性极限分析上限法,推导得到了隧道拱顶临界覆岩厚度与隧道洞内支护力的理论计算公式,分析得出不同岩体力学参数、隧道设计参数对隧道拱顶临界覆岩厚度的影响规律。在此基础上考虑不同隧道拱顶覆岩厚度影响,开展了土岩复合顶层隧道开挖数值模拟对比研究,揭示了不同拱顶覆岩厚度下隧道围岩变形破坏特征,并与理论结果进行了对比分析,验证了本文理论方法的有效性。本文研究成果可为土岩复合地层暗挖隧道合理埋设选取与围岩支护设计提供一定理论参考。 展开更多
关键词 土岩复合地层 暗挖隧道 覆岩厚度 极限分析 数值模拟
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粉末润滑粗糙界面的摩擦特性数值模拟及光学原位观测
13
作者 孔俊超 王刚 +3 位作者 许雪艳 徐兵 陈梦强 祝小康 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期229-239,共11页
固体粉末润滑剂可用于航空航天和高温成型等恶劣环境,润滑剂的润滑特性已成为制约大型锻件成形的关键因素。建立离散元数值模型分析不同粉末层厚度和粗糙度的初压力链和配位数,再利用面接触原位观察试验机分析30个行程中粉末层形态、摩... 固体粉末润滑剂可用于航空航天和高温成型等恶劣环境,润滑剂的润滑特性已成为制约大型锻件成形的关键因素。建立离散元数值模型分析不同粉末层厚度和粗糙度的初压力链和配位数,再利用面接触原位观察试验机分析30个行程中粉末层形态、摩擦特性参数和真实接触面积比。结果表明:粉末层厚度为15μm时,易发生擦伤、点状剥落和分层剥落等,部分区域金属基体初始裸露,摩擦因数先增加后趋于定值,主要为微凸体直接接触承载,接触界面颗粒数少、配位数迅速下降、力链持续时间短,摩擦磨损状态恶劣。粉末层厚度为30μm时,粉末完全覆盖接触区域,摩擦因数先增加后降低,真实接触面积比大,界面颗粒数多、配位数降低缓慢、力链持续时间长,载荷波动较小且真实接触面积比大,摩擦磨损状态良好。选取较大粉末层厚度(30μm)和适当的表面粗糙度(Ra 0.409μm)时,粉末平整性好且碳元素含量高,接触界面的力链分布均匀,配位数大且持续时间长,能形成平整、稳定的粉末润滑膜。基于离散元数值模拟和光学原位观测研究不同粗糙度和粉末层厚度的摩擦接触界面摩擦特性,可为机械工程领域的接触界面形成平整、稳定且润滑性能良好的粉末润滑膜提供理论指导和机理分析。 展开更多
关键词 光学原位观测 表面粗糙度 粉末层厚度 摩擦因数 真实接触面积比
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上覆高位岩浆岩下离层空间的演化规律及其预测 被引量：27
14
作者 蒋金泉 王普 +1 位作者 武泉林 张培鹏 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期1769-1779,共11页
针对工作面上覆高位硬厚岩浆岩条件,采用相似材料模拟试验研究了主关键层下离层空间的演化过程与形态特征,分析了离层空间的层位演化与横向扩展规律、覆岩与主关键层的运移规律;通过理论分析揭示了离层空间形成的机理与条件,提出了离层... 针对工作面上覆高位硬厚岩浆岩条件,采用相似材料模拟试验研究了主关键层下离层空间的演化过程与形态特征,分析了离层空间的层位演化与横向扩展规律、覆岩与主关键层的运移规律;通过理论分析揭示了离层空间形成的机理与条件,提出了离层空间演化特征的确定方法,建立了主关键层底部最大离层空间的分析模型与预测方法。研究表明:岩层组合失稳运移形成"月牙"形离层空间,以间歇式跳跃上升至岩浆岩底部,岩浆岩底部存在较大的离层空间,并由"月牙"形逐渐转变为"一字"形,岩浆岩破裂运移导致离层闭合。离层空间在亚关键层及主关键层底部自下而上动态发育与闭合,层位高度及发育范围与推进距离呈正相关性,可采用"多梯形"方法确定其演化过程。覆岩运移经历下位关键层沉降、运移向主关键层底部发展、底部盆地沉降、岩浆岩运移及整体稳定等5个状态,覆岩下沉形态先后呈"V"型、"√"型及"U"型。岩浆岩运移过程分为下部支撑、底部离层扩展、破裂随动、失稳运移及离层闭合稳定等5个阶段。建立了最大离层空间的覆岩结构及弹性基础梁模型,得到其断面积和体积的预测计算式,为高位岩浆岩下安全开采提供了理论依据。 展开更多
关键词 硬厚岩浆岩 高位主关键层 模拟试验 离层空间演化 覆岩运移 最大离层空间
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厚硬岩层下孤岛工作面开采“T”型覆岩结构与动压演化特征 被引量：46
15
作者 曹安业 朱亮亮 +3 位作者 李付臣 窦林名 赵永亮 张贞良 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期328-335,共8页
为研究厚硬岩层下孤岛工作面开采对强矿震或冲击矿压的影响,理论分析鲍店矿103上05孤岛工作面厚硬覆岩空间结构及其破断运动对矿震活动的影响,并对孤岛面开采的冲击矿压危险性进行了动态评价。研究表明:103上05工作面在竖向剖面上为一... 为研究厚硬岩层下孤岛工作面开采对强矿震或冲击矿压的影响,理论分析鲍店矿103上05孤岛工作面厚硬覆岩空间结构及其破断运动对矿震活动的影响,并对孤岛面开采的冲击矿压危险性进行了动态评价。研究表明:103上05工作面在竖向剖面上为一非对称"T"型孤岛覆岩结构,其长臂侧易出现关键层大尺度破断运动,诱发强矿震与冲击矿压的危险性较高;在水平层面上亚关键层破断形成"O"型断裂结构,巨厚主关键层则以大尺度"OX"模式分层破断。各级关键层的逐级破断与运动是矿震活动的主要动力源。根据微震实测,矿震活动多集中在"T"型结构长臂侧,尤其是能量大于105J的强矿震主要出现在103上06采空区与103上05工作面巨厚主关键层中,并表现出很高的S,P波能量比。通过波速梯度异常区的动态反演,对"T"型孤岛面覆岩运动的动压危险性进行评价,效果良好。同时,分别进行煤层静载预卸压与低位顶板走向步距式超前预裂,降低了强矿震活动对煤体的冲击扰动效应。 展开更多
关键词 厚硬岩层 孤岛工作面 覆岩结构 矿震 冲击矿压 关键层
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榆阳矿区覆岩导水裂缝带发育高度研究 被引量：15
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作者 赵兵朝 王守印 +4 位作者 刘晋波 贺铜章 鱼智让 刘浪 张杰 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2016年第3期343-348,共6页
为了准确地预计榆阳矿区覆岩导水裂缝带的发育高度,从而达到该区域保水开采的目的,以榆阳矿区煤层赋存条件较为典型的薛庙滩煤矿开采为背景,理论分析了主关键层位置、基载比、基采比等开采参数对覆岩导水裂缝带发育高度的影响,并采用相... 为了准确地预计榆阳矿区覆岩导水裂缝带的发育高度,从而达到该区域保水开采的目的,以榆阳矿区煤层赋存条件较为典型的薛庙滩煤矿开采为背景,理论分析了主关键层位置、基载比、基采比等开采参数对覆岩导水裂缝带发育高度的影响,并采用相似材料模拟实验模拟了薛庙滩煤矿开采时上覆岩层的移动变形规律。研究结果表明:覆岩导水裂缝带发育高度与主关键层在"三带"中的位置有着密切的关系,主关键层位置可通过基载比和基采比进行判断,结合岩层断裂与其自身拉伸变形的关系,可以确定出覆岩导水裂缝带的发育高度;计算出薛庙滩煤矿煤层开采后导水裂缝带发育高度为167.21 m,即发育至地表。研究成果为进一步研究榆阳矿区"保水开采"奠定了理论基础。 展开更多
关键词 导水裂缝带 关键层 拉伸变形 基载比 基采比
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柴达木盆地三湖地区第四系构造发育历史及其勘探意义 被引量：7
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作者 郭泽清 孙平 +2 位作者 张绍胜 田继先 孔骅 《高校地质学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第2期372-378,共7页
地层厚度能够反映构造沉降及隆升。通过对柴达木盆地东部三湖地区探井统一分层后,计算现今地层厚度,然后分期平面成图。这些图件揭示出三湖地区北斜坡背斜构造形成历史并不统一,具有由北东向南西依次发育的特征:伊克雅乌汝、南陵丘、驼... 地层厚度能够反映构造沉降及隆升。通过对柴达木盆地东部三湖地区探井统一分层后,计算现今地层厚度,然后分期平面成图。这些图件揭示出三湖地区北斜坡背斜构造形成历史并不统一,具有由北东向南西依次发育的特征:伊克雅乌汝、南陵丘、驼峰山背斜最早成型,是第四纪以来的同沉积背斜。k11沉积后,台吉乃尔和涩北二号才开始形成,接着涩北一号形成,而台南背斜形成最晚。涩东鼻状构造是在k1以后才抬升的,而南斜坡至今未形成背斜构造;而且隆升速度也是不均衡的,具有逐渐加强的趋势,尤其是更新统末期(k5以后)背斜构造快速抬升。该地区构造演化历史的确定,对于寻找背斜构造形成的有利区带具有指导意义。 展开更多
关键词 三湖地区 地层厚度 背斜构造 发育历史 勘探意义 第四系
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宽厚煤柱的稳定性研究 被引量：48
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作者 赵国旭 谢和平 马伟民 《辽宁工程技术大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2004年第1期38-40,共3页
文章从理论上推导出了三维应力状态下估算煤柱塑性区宽度的理论公式。从系统论的角度提出改善煤柱稳定性的新思路,即从提高稳定性最差的煤柱来改善整个煤柱系统的稳定性,并从材料和结构两个方面给出评价煤柱稳定性的指标。通过正交设计... 文章从理论上推导出了三维应力状态下估算煤柱塑性区宽度的理论公式。从系统论的角度提出改善煤柱稳定性的新思路,即从提高稳定性最差的煤柱来改善整个煤柱系统的稳定性,并从材料和结构两个方面给出评价煤柱稳定性的指标。通过正交设计,利用FLAC软件模拟,给出煤柱稳定性最优的方案。 展开更多
关键词 宽厚煤柱 稳定性 特厚煤层 条带开采 塑性区 采空区
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厚黄土层煤层开采沉陷规律研究 被引量：22
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作者 余学义 郭文彬 +1 位作者 赵兵朝 王飞龙 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2015年第7期6-10 24,24,共6页
为了解黄土层对开采沉陷规律的影响,结合彬长矿区厚黄土层的采矿地质条件,基于分层传递理论,采用分阶段求解的方法,对地表沉陷的概率积分公式进行了修正,从土层对基岩的加载角度给出了厚黄土的定义。以大佛寺煤矿的地层条件为模型,通过... 为了解黄土层对开采沉陷规律的影响,结合彬长矿区厚黄土层的采矿地质条件,基于分层传递理论,采用分阶段求解的方法,对地表沉陷的概率积分公式进行了修正,从土层对基岩的加载角度给出了厚黄土的定义。以大佛寺煤矿的地层条件为模型,通过物理材料相似模拟和FLAC3D数值模拟的方法,得到了彬长矿区的矿井开采地表移动的主要参数,并利用分阶段求解的方法,计算了该矿区亭南煤矿的地表移动等参数,利用地表移动参数设计了亭南煤矿建筑物群下宽条带开采的方案。结果表明:采用地表沉陷分段求解的方法预测厚黄土覆盖层地表沉陷是有效的。 展开更多
关键词 厚黄土层 开采沉陷 地表移动参数 概率积分函数
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特厚煤层综放开采覆岩破坏高度 被引量：116
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作者 张宏伟 朱志洁 +2 位作者 霍利杰 陈蓥 霍丙杰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期816-821,共6页
为了对特厚煤层综放开采覆岩破坏高度进行深入研究,以同忻煤矿15 m特厚煤层为实例,采用多种方法进行论证。采用关键层理论和材料力学相关理论,对8100工作面回采过程的覆岩破坏情况进行研究,结果表明：覆岩破坏高度最大为174.6 m,各亚关... 为了对特厚煤层综放开采覆岩破坏高度进行深入研究,以同忻煤矿15 m特厚煤层为实例,采用多种方法进行论证。采用关键层理论和材料力学相关理论,对8100工作面回采过程的覆岩破坏情况进行研究,结果表明：覆岩破坏高度最大为174.6 m,各亚关键层控制着覆岩破坏的发育,主关键层抑制着覆岩破坏的发育。应用EH-4大地电磁法和数值模拟方法,综合确定了覆岩破坏高度为150～172 m,验证了理论计算结果的正确性,理论计算可对覆岩破坏高度有效预计。研究表明：同忻煤矿综放开采覆岩破坏高度为采高的10.0～11.5倍,关键层的破断控制着覆岩破坏的发育。 展开更多
关键词 特厚煤层 综放开采 覆岩破坏高度 关键层 EH-4大地电磁法
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