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近距离煤层采动围岩失稳机制及控制方法研究
被引量：
1
1
作者
樊星
石垚
+1 位作者
石蒙
王志超
《煤炭技术》
CAS
2024年第12期20-25,共6页
为探究近距离煤层采动诱发围岩失稳破坏规律特征及防治方法,以国能神东某煤矿为研究背景,采用理论分析、现场监测及数值模拟综合研究手段,开展了近距离煤层采动围岩失稳破裂机制及稳定分析,探究煤层采动诱发围岩失稳破坏的主要因素,模...
为探究近距离煤层采动诱发围岩失稳破坏规律特征及防治方法,以国能神东某煤矿为研究背景,采用理论分析、现场监测及数值模拟综合研究手段,开展了近距离煤层采动围岩失稳破裂机制及稳定分析,探究煤层采动诱发围岩失稳破坏的主要因素,模拟研究了煤层采动下覆岩破裂规律及应力分布特征。此外,从巷道围岩稳定性控制角度出发,结合现场近距离煤层开采围岩特征方面提出了巷道围岩锚固强化控制方法。结果表明:近距离煤层采动下顶板离层及锚杆应力值均随工作面推进距离的减小而增加;覆岩最大应力及应力集中系数随煤层开采扰动范围增加呈先升高后降低的趋势。巷道围岩锚固强化与加固前相比,岩层移动量降低68%。现场实测结果验证了锚固强化技术对巷道围岩稳定性控制的有效性。
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关键词
采动围岩
失稳破坏
力学特性
动力灾害
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职称材料
加热-冷却过程中花岗岩细观热破裂机制
2
作者
王飞
邹岩琳
+5 位作者
庞瑞
何本国
范立峰
孟德昊
刘甜甜
石垚
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第10期2138-2147,共10页
由于高温试验设备的限制,在实验室中研究岩石真实热破裂规律通常需要依据冷却后试样的细微观结构观测结果来进行分析推断,无法获得热破裂的实时动态演化过程。为此,基于考虑温度和裂纹滑移效应的节理本构关系,构建花岗岩热力耦合UDEC晶...
由于高温试验设备的限制,在实验室中研究岩石真实热破裂规律通常需要依据冷却后试样的细微观结构观测结果来进行分析推断,无法获得热破裂的实时动态演化过程。为此,基于考虑温度和裂纹滑移效应的节理本构关系,构建花岗岩热力耦合UDEC晶粒模型,以深入探究加热和冷却过程中花岗岩的实时热破裂行为。研究发现,在加热状态下,花岗岩热诱导微裂纹在75℃左右开始萌生,随着温度的升高,微裂纹数量在α→β石英相变温度附近快速达到峰值,但微裂纹密度在600℃降温到25℃的冷却过程中并没有明显变化。虽然冷却效应引起的裂纹数量变化可以忽略不计,但会导致裂纹开度的增加或减少。在加热过程中,微裂纹的萌生主要是由于相邻晶粒的热膨胀不同导致局部应力累积造成的。而石英高温相变引起的细微观结构变化可以增强不同晶粒之间的相互作用,导致晶粒尺度上的压缩和剪切运动加剧,使得热应力裂纹继续变形拓展。在冷却过程中,由于加热过程中热破裂导致的细微观应力释放和冷却效应导致的不同矿物晶体收缩,使得微裂纹的数量虽然不变,但其形态却能发生较为明显的变化,从而使得冷却后花岗岩的宏观应力-应变行为受到很大影响。基于离散元数值模拟对花岗岩热力耦合试验结果作出了细微观阐释,揭示了加热和冷却过程中花岗岩的实时热破裂机制,进一步加深了对高温岩石热力耦合规律的理解。
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关键词
花岗岩
晶粒模型
实时高温
热破裂
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职称材料
煤矿坚硬顶板灾害水力压裂防治技术监测及评估
被引量：
4
3
作者
石垚
雷瀚
+1 位作者
杨新路
徐世达
《煤炭工程》
北大核心
2024年第2期122-130,共9页
水力压裂技术具备安全性好、施工工艺简单的优点,被广泛应用于煤层坚硬顶板灾害治理。但由于岩体的不均质性,压裂孔周围裂隙网络扩展规律复杂,水力压裂裂纹监测精度低,压裂效果评估难度大。针对上述问题,通过对比分析常见水力压裂监测...
水力压裂技术具备安全性好、施工工艺简单的优点,被广泛应用于煤层坚硬顶板灾害治理。但由于岩体的不均质性,压裂孔周围裂隙网络扩展规律复杂,水力压裂裂纹监测精度低,压裂效果评估难度大。针对上述问题,通过对比分析常见水力压裂监测方法及监测方案的差异,揭示微震监测技术的优越性,并对水力压裂效果评估技术进行了讨论。研究表明,微震监测技术具有监测范围广、灵敏度高、连续性好的优点;地面监测、井下监测、联合监测等微震监测方法适用工况不同,监测精度相差较大,应根据现场工程布置与实际岩层条件选取合适的监测方法。坚硬顶板水力压裂效果评估多采用裂缝发育长度、来压步距等间接指标,基于微震参变量直接指标的效果评估相对较少。在此基础上,提出了水力压裂效果评估精细化的发展建议。研究成果对开展坚硬顶板水力压裂现场监测、优化坚硬顶板水力压裂工程设计具有重要指导意义。
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关键词
坚硬顶板
水力压裂
裂纹
微震监测
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职称材料
题名
近距离煤层采动围岩失稳机制及控制方法研究
被引量：
1
1
作者
樊星
石垚
石蒙
王志超
机构
国家能源集团神东煤炭集团
有限
责任
公司
神东人力资源共享服务中心
天地科技股份
有限公司
开采
设计事业部
中煤科工开采研究院有限公司巷道研究分院
出处
《煤炭技术》
CAS
2024年第12期20-25,共6页
文摘
为探究近距离煤层采动诱发围岩失稳破坏规律特征及防治方法,以国能神东某煤矿为研究背景,采用理论分析、现场监测及数值模拟综合研究手段,开展了近距离煤层采动围岩失稳破裂机制及稳定分析,探究煤层采动诱发围岩失稳破坏的主要因素,模拟研究了煤层采动下覆岩破裂规律及应力分布特征。此外,从巷道围岩稳定性控制角度出发,结合现场近距离煤层开采围岩特征方面提出了巷道围岩锚固强化控制方法。结果表明:近距离煤层采动下顶板离层及锚杆应力值均随工作面推进距离的减小而增加;覆岩最大应力及应力集中系数随煤层开采扰动范围增加呈先升高后降低的趋势。巷道围岩锚固强化与加固前相比,岩层移动量降低68%。现场实测结果验证了锚固强化技术对巷道围岩稳定性控制的有效性。
关键词
采动围岩
失稳破坏
力学特性
动力灾害
Keywords
mining surrounding rock
instability failure
mechanical properties
dynamic disaster
分类号
TD32 [矿业工程—矿井建设]
TD353 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
加热-冷却过程中花岗岩细观热破裂机制
2
作者
王飞
邹岩琳
庞瑞
何本国
范立峰
孟德昊
刘甜甜
石垚
机构
东北大学教育部深部金属矿山安全
开采
重点实验室
北京工业大学城市建设学部建筑工程学院
中煤科工开采研究院有限公司巷道研究分院
出处
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第10期2138-2147,共10页
基金
国家自然科学基金项目(52104120,52222810)。
文摘
由于高温试验设备的限制,在实验室中研究岩石真实热破裂规律通常需要依据冷却后试样的细微观结构观测结果来进行分析推断,无法获得热破裂的实时动态演化过程。为此,基于考虑温度和裂纹滑移效应的节理本构关系,构建花岗岩热力耦合UDEC晶粒模型,以深入探究加热和冷却过程中花岗岩的实时热破裂行为。研究发现,在加热状态下,花岗岩热诱导微裂纹在75℃左右开始萌生,随着温度的升高,微裂纹数量在α→β石英相变温度附近快速达到峰值,但微裂纹密度在600℃降温到25℃的冷却过程中并没有明显变化。虽然冷却效应引起的裂纹数量变化可以忽略不计,但会导致裂纹开度的增加或减少。在加热过程中,微裂纹的萌生主要是由于相邻晶粒的热膨胀不同导致局部应力累积造成的。而石英高温相变引起的细微观结构变化可以增强不同晶粒之间的相互作用,导致晶粒尺度上的压缩和剪切运动加剧,使得热应力裂纹继续变形拓展。在冷却过程中,由于加热过程中热破裂导致的细微观应力释放和冷却效应导致的不同矿物晶体收缩,使得微裂纹的数量虽然不变,但其形态却能发生较为明显的变化,从而使得冷却后花岗岩的宏观应力-应变行为受到很大影响。基于离散元数值模拟对花岗岩热力耦合试验结果作出了细微观阐释,揭示了加热和冷却过程中花岗岩的实时热破裂机制,进一步加深了对高温岩石热力耦合规律的理解。
关键词
花岗岩
晶粒模型
实时高温
热破裂
Keywords
granite
grain-based model
real-time high temperature
thermal cracking
分类号
TU45 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
煤矿坚硬顶板灾害水力压裂防治技术监测及评估
被引量：
4
3
作者
石垚
雷瀚
杨新路
徐世达
机构
中煤科工开采研究院有限公司巷道研究分院
东北大学深部工程与智能技术
研究院
出处
《煤炭工程》
北大核心
2024年第2期122-130,共9页
基金
“十四五”国家重点研发计划项目(2022YFC2903805)
国家自然科学基金面上项目(62276058,51974059)。
文摘
水力压裂技术具备安全性好、施工工艺简单的优点,被广泛应用于煤层坚硬顶板灾害治理。但由于岩体的不均质性,压裂孔周围裂隙网络扩展规律复杂,水力压裂裂纹监测精度低,压裂效果评估难度大。针对上述问题,通过对比分析常见水力压裂监测方法及监测方案的差异,揭示微震监测技术的优越性,并对水力压裂效果评估技术进行了讨论。研究表明,微震监测技术具有监测范围广、灵敏度高、连续性好的优点;地面监测、井下监测、联合监测等微震监测方法适用工况不同,监测精度相差较大,应根据现场工程布置与实际岩层条件选取合适的监测方法。坚硬顶板水力压裂效果评估多采用裂缝发育长度、来压步距等间接指标,基于微震参变量直接指标的效果评估相对较少。在此基础上,提出了水力压裂效果评估精细化的发展建议。研究成果对开展坚硬顶板水力压裂现场监测、优化坚硬顶板水力压裂工程设计具有重要指导意义。
关键词
坚硬顶板
水力压裂
裂纹
微震监测
Keywords
hard roof
hydraulic fracturing
crack
microseismic monitoring
分类号
TD325 [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
近距离煤层采动围岩失稳机制及控制方法研究
樊星
石垚
石蒙
王志超
《煤炭技术》
CAS
2024
1
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下载PDF
职称材料
2
加热-冷却过程中花岗岩细观热破裂机制
王飞
邹岩琳
庞瑞
何本国
范立峰
孟德昊
刘甜甜
石垚
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
3
煤矿坚硬顶板灾害水力压裂防治技术监测及评估
石垚
雷瀚
杨新路
徐世达
《煤炭工程》
北大核心
2024
4
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职称材料
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