冷却方式对花岗岩孔隙结构及声发射特征影响规律研究

1

作者 曹雅恒 吴云 林键 《金属矿山》 北大核心 2025年第3期63-72,共10页

在干热岩高效稳定安全开采过程中,冷水等低温采热工作液与高温岩体之间直接接触所产生的热应力会造成岩石孔隙结构发生改变,进而导致井壁围岩变形失稳,影响地热资源安全高效开发。为探究不同冷却方式对花岗岩孔隙结构及裂纹演化规律的影... 在干热岩高效稳定安全开采过程中,冷水等低温采热工作液与高温岩体之间直接接触所产生的热应力会造成岩石孔隙结构发生改变,进而导致井壁围岩变形失稳,影响地热资源安全高效开发。为探究不同冷却方式对花岗岩孔隙结构及裂纹演化规律的影响,采用核磁共振技术测试花岗岩在不同冷却方式作用后的孔隙结构,并进行了巴西劈裂试验和声发射实时监测,分析不同冷却方式下花岗岩孔径分布、声发射能量及RA—AF值演化规律。结果表明:①高温会破坏岩石孔隙结构,促进孔隙数量和尺寸进一步增大,遇水冷却相较于自然冷却条件下更易使岩石产生更多热裂纹,增加岩石孔隙度。②高温会显著影响声发射活动频度与幅度,遇水冷却会显著降低岩石的热破裂损伤阈值温度,使岩石内部损伤进一步加剧。温度和遇水冷却会显著增加花岗岩声发射裂纹震源数量,但对花岗岩拉张裂纹与剪切裂纹占比没有产生明显影响。③高温作用和遇水冷却对岩石内部造成的冷热冲击是造成岩石内部损伤的重要因素。研究结果可为干热岩稳定开采提供数据借鉴与理论支持。 展开更多

关键词 热损伤 不同冷却方式 核磁共振 孔隙结构 声发射

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基于OFDR的采动覆岩铰接结构回转角度及“三带”变形表征研究 被引量：5

2

作者 刘奇 刘相林 +2 位作者 曹广勇 赵金海 蒋长宝 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期63-73,共11页

为了研究陕北某矿采动覆岩结构的光纤应变表征方法,基于12217工作面工程地质条件,分析了OFDR(光频域反射技术)的应变监测原理,在采动覆岩运动状态分区和分布式光纤应变监测原理基础上,建立了水平光纤应变表征采动覆岩铰接结构回转角度... 为了研究陕北某矿采动覆岩结构的光纤应变表征方法,基于12217工作面工程地质条件,分析了OFDR(光频域反射技术)的应变监测原理,在采动覆岩运动状态分区和分布式光纤应变监测原理基础上,建立了水平光纤应变表征采动覆岩铰接结构回转角度的力学分析模型,推导出应变峰值宽度与岩层破断后所形成采动覆岩铰接结构回转角度的函数关系,定义了铰接结构回转临界角度的概念,提出了基于光纤应变特性和采动覆岩铰接结构回转角度的覆岩“三带”划分判据,并采用光纤应变表征方法对采动覆岩应变特征进行分析。结果表明:采动覆岩“三带”的不同变形程度与铰接结构回转角度的大小呈正比例关系,因此通过铰接结构回转角度划分“三带”范围是可行的;通过水平光纤应变峰值特性计算铰接结构回转角度,与二维物理相似模型试验的近景摄影测量角度相比,两者平均误差小于1°,验证了提出的光纤应变表征采动覆岩铰接结构回转角度的力学模型有效性。二维物理相似模型得到的垮落带高度和裂隙带高度与该工作面现场结果一致,与理论计算数值吻合,符合该矿实际情况。研究结果为分布式光纤监测技术表征采动覆岩变形特征的应用提供了新的研究思路。 展开更多

关键词 采动覆岩 光频域反射 回转角度 光纤应变 采动“三带”

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钻井法凿井气举反循环洗井流场的压力分布及流体运移规律

3

作者 郭龙辉 程桦 +3 位作者 姚直书 荣传新 林键 王宗金 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第10期45-59,共15页

为了揭示钻井法凿井气举反循环洗井流场的压力分布及流体运移规律,以陶忽图煤矿北风井?5 m超前钻井为研究背景,基于流体力学相关理论,建立了气举反循环洗井流场的压力数学模型,并给出了钻杆环空、井底和钻杆内部流体压力的理论解析解,其... 为了揭示钻井法凿井气举反循环洗井流场的压力分布及流体运移规律,以陶忽图煤矿北风井?5 m超前钻井为研究背景,基于流体力学相关理论,建立了气举反循环洗井流场的压力数学模型,并给出了钻杆环空、井底和钻杆内部流体压力的理论解析解,其次,采用CFD-DEM方法(计算流体力学与离散单元法耦合),建立了气举反循环多相耦合洗井的数值模型,验证了洗井流场压力模型的正确性,获取了洗井流场流体的运移规律,最后,基于洗井流场的压力数学模型及理论解析解,探究了含气率、泥浆密度、泥浆黏度、岩渣密度和含渣率等因素对洗井流场压力的影响规律。结果表明:截锥型钻头水平井底流体的平均径向流速>切向流速>轴向流速;岩渣在井底做“螺旋状下滑—井底积聚—推动和悬浮—吸附和举升”的动态循环运移,在钻杆内液固及液固气段分别以“低流速,高密度”和“高流速,低密度”形式运移。钻杆内流体压力沿井口方向近似呈线性降低趋势,在注气端处,流体压力骤降,钻杆内外压差达到最大;井底流体压力自外向内呈“先小幅降低,后大幅降低”趋势,在井底有效吸附区流体压力降低幅度及速率更大。含气率、泥浆密度与钻杆内外流体压差呈正相关关系,泥浆黏度、岩渣密度、液固及液固气段含渣率则与之呈负相关关系,各因素对钻杆内外流体压差的敏感性可归结为:泥浆密度>含气率>岩渣密度>泥浆黏度>液固段含渣率>液固气段含渣率。研究可为破解侏罗系地层钻井法凿井气举反循环洗井效率低下技术难题,提供有益理论参考。 展开更多

关键词 钻井法凿井 气举反循环 洗井流场 压力分布 流体运移

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TBM掘进煤矿巷道装配式支护结构足尺试验 被引量：6

4

作者 唐彬 孙长红 +7 位作者 程桦 王要平 曹伟 张大欢 黄志鸿 刘子默 唐永志 王传兵 《工程科学与技术》 EI CSCD 北大核心 2023年第2期242-251,共10页

随着全断面掘进机(TBM)在煤矿深井岩巷掘进中的推广应用,不良地层已成为影响TBM掘进煤矿深井岩巷施工安全性和掘进效率的主要因素。为解决TBM在煤矿不良地层中巷道围岩支护困难的问题,提出了TBM掘进煤矿巷道装配式支护结构,并加工制作... 随着全断面掘进机(TBM)在煤矿深井岩巷掘进中的推广应用,不良地层已成为影响TBM掘进煤矿深井岩巷施工安全性和掘进效率的主要因素。为解决TBM在煤矿不良地层中巷道围岩支护困难的问题,提出了TBM掘进煤矿巷道装配式支护结构,并加工制作了装配式支护结构足尺模型,使用煤矿井巷支护结构大型试验平台,开展不同侧压系数下的支护结构足尺加载试验;通过拉杆式位移计监测支护结构关键节点位移,采用应变片监测支护结构足尺模型应变分布演化规律,同时搭建足尺模型变形摄影测量监测系统,监测获得足尺模型变形数据;开展侧压系数为λ=1.0和1.5两种加载条件下的装配式支护结构足尺模型均载和非均载试验;试验研究装配式巷道支护结构的变形破坏形态、承载力和应变分布特征,厘定支护结构承载能力的影响因素,揭示支护结构失稳破坏机理;开展支护结构数值试验,获得足尺模型试验中难以监测的轴力、弯矩等参数。结果表明:支护结构在管片接头和跨中首先出现局部失稳,进而导致结构整体失稳;侧压系数λ=1.0和1.5时,支护结构极限承载力分别为3 972.2和2 763.2 kN;随侧压系数提高,支护结构承载力呈指数型下降,结构变形破坏也更为明显;足尺模型试验中支护结构极限承载力略小于数值试验,足尺模型试验和数值试验结果一致性较好;均载试验中,支护结构接头处轴力较大,接头和管片跨中处弯矩较大,弯矩均为正值,而非均载试验中,支护结构轴力略有降低,弯矩值正负皆有,且弯矩值高于均载试验值。 展开更多

关键词 全断面掘进机 煤矿巷道 支护结构 足尺试验 数值分析

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三面临河浅基岩含流砂地层深基坑地下水综合防控措施研究 被引量：6

5

作者 孟源 张自光 刘正斌 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2021年第S01期448-457,共10页

为解决三面临河特殊环境条件下浅基岩含流砂地层深基坑开挖过程中的地下水防控技术难题,结合合肥清三冲调蓄池深基坑工程,对基坑特征及基坑场地地层参数进行分析,提出一种"先在基坑上部适当放坡降深、再在基坑周圈连续封闭且与基... 为解决三面临河特殊环境条件下浅基岩含流砂地层深基坑开挖过程中的地下水防控技术难题,结合合肥清三冲调蓄池深基坑工程,对基坑特征及基坑场地地层参数进行分析,提出一种"先在基坑上部适当放坡降深、再在基坑周圈连续封闭且与基岩顶面严密结合"的地下水综合防控措施。同时,对深层搅拌桩及高压旋喷桩嵌岩施工、钻孔灌注桩穿越流砂地层钢板护壁护筒施工等关键技术进行阐述。工程实施效果及监测数据表明,基坑坑内降水开挖对周边环境及支护结构影响均在合理范围内,基坑侧壁整体无明显渗漏水情况发生,地下水防控措施防护整体效果良好。 展开更多

关键词 三面临河环境 浅基岩 流砂地层 深基坑 放坡开挖 地下水综合防控

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钻井法凿井气-液-固耦合排渣流场及刀盘吸渣口优化 被引量：7

6

作者 程桦 郭龙辉 +2 位作者 姚直书 杨光 荣传新 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期426-441,共16页

针对西部地区侏罗系地层煤矿立井钻井法施工中出现的气举反循环洗井排渣与钻进效率低下问题,以陕西可可盖煤矿中央回风立井ϕ4.2 m超前钻井为工程背景,基于CFD-DEM(计算流体力学和离散单元法耦合)研究方法,建立了气-液-固多相耦合排渣数... 针对西部地区侏罗系地层煤矿立井钻井法施工中出现的气举反循环洗井排渣与钻进效率低下问题,以陕西可可盖煤矿中央回风立井ϕ4.2 m超前钻井为工程背景,基于CFD-DEM(计算流体力学和离散单元法耦合)研究方法,建立了气-液-固多相耦合排渣数值模型,揭示了排渣管内、井底流场的速度及压力分布规律,并基于自研的气举反循环排渣试验装置,采用PIV(粒子图像测速法)测试技术对流场分布的正确性进行验证;提出了优化刀盘吸渣口评判指标和方法,对吸渣口的数量、长径比、面积比、总面积占比进行优化,得到了超前钻头刀盘吸渣口布置的最佳方式和相关参数;讨论了钻头转速、注气量、风管没入比和泥浆黏度等主要因素对排渣流场的影响。研究结果表明:(1)排渣管内流体的运移以轴向流动为主,且途经注气端时,流速发生跳跃式剧增;井底流体的运移主要以水平流动为主,流体的垂直上返仅存在于吸渣口附近;井底流体的水平流动以切向流动为主,径向流动仅在吸渣口两侧较为明显,且远离吸渣口处,径流速度较小易产生岩屑沉积;(2)当刀盘吸渣口数量为2,长径比为0.4,面积比为1,总面积占比为1.94%时,吸渣口的布置方式最佳,且清渣率较现行吸渣口布置方式提高66%;(3)增大钻头转速可显著增强吸渣口的吸附作用,注气量、风管没入比与井底和排渣管内流体的轴向速度均呈正相关关系,低黏、低密度的泥浆易获取高流速,但携岩能力较差。研究结果可为破解侏罗系地层深大立井钻井法洗井排渣与钻进效率低下技术难题,提供有益的理论参考。 展开更多

关键词 钻井法凿井 气举反循环 排渣流场 吸渣口优化 排渣效率

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工业广场保护煤柱开采井筒破损致因及防治技术 被引量：1

7

作者 程桦 喻宏 +4 位作者 宋海清 成浪 荣传新 姚直书 彭世龙 《煤炭工程》 北大核心 2024年第5期42-50,共9页

针对工业广场保护煤柱开采导致井筒破损的问题,以大社煤矿为工程背景,分析工广煤柱开采井筒围岩移动变形特征,揭示井筒破损致因;提出工广内后续工作面开采防治井筒破坏方案,形成相应的施工技术,并成功应用工程实践。研究表明:该矿工广内... 针对工业广场保护煤柱开采导致井筒破损的问题,以大社煤矿为工程背景,分析工广煤柱开采井筒围岩移动变形特征,揭示井筒破损致因;提出工广内后续工作面开采防治井筒破坏方案,形成相应的施工技术,并成功应用工程实践。研究表明:该矿工广内92606工作面邻近副井,开采引发的井筒竖向附加力是井筒破坏的致因;如不提前采取防治措施,后续92606外工作面开采,将导致副井井筒发生二次破坏;研究提出的不停产单卸压槽防治方案,具有不影响矿井生产、卸压率高、施工简单、成本低等优点。采用壁后注浆、开切卸压槽、架设密集井圈等技术,顺利完成了该矿不停产防治副井井筒破损工程。监测表明,该井筒竖向和环向应力,均小于井壁极限.承载力,处于安全状态,运行良好,达到了预期效果。 展开更多

关键词 工业广场 保护煤柱 地层沉降 井壁破损 卸压槽 围岩控制

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采动覆岩裂隙演化的光纤监测耦合性及分带表征 被引量：15

8

作者 刘奇 牛家宝 +2 位作者 李青海 赵金海 訾建潇 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1345-1357,共13页

分布式光纤感测作为科学认识采动覆岩动态演变规律的重要工具,其监测数据的准确性主要取决于光纤-岩体的耦合关系。选择神东某矿作为研究对象,将分布式光纤感测技术应用于相似模拟实验,结合光纤-岩体耦合关系,探究采动覆岩垂直分带时空... 分布式光纤感测作为科学认识采动覆岩动态演变规律的重要工具,其监测数据的准确性主要取决于光纤-岩体的耦合关系。选择神东某矿作为研究对象,将分布式光纤感测技术应用于相似模拟实验,结合光纤-岩体耦合关系,探究采动覆岩垂直分带时空演化特征与光纤应变数据峰值点位置的内在联系。针对以往研究中光纤应变数据容易受光纤-岩体耦合关系影响,从而导致测试结果出现误差的问题,提出用岩体裂隙率表征光纤-岩体耦合关系的新方法。通过光纤-岩体耦合关系试验,得到光纤-岩体应变传递系数与岩体裂隙率之间呈线性函数关系,并采用二值化方法处理模型图像获取各区域裂隙变化量,分区域地计算出采动覆岩直埋光纤的应变传递系数,为进一步探究光纤应变数据峰值与采动覆岩垂直分带特征之间的关系提供了支撑。研究表明:光纤应变峰值点位置能用于关键层下方离层以及覆岩分带表征,利用构建的关键层下方离层及覆岩分带表征模型,结合峰值检测算法,得到关键层的位置分别为44、68、107 cm,以及垮落带、导水裂隙带发育高度分别为35、68 cm,算法识别结果与理论计算数值吻合,符合神东某矿的实际情况。 展开更多

关键词 采动覆岩 导水裂隙 关键层 光纤传感 耦合性

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裂隙发育过程对采动裂隙椭抛带压实区的影响研究 被引量：3

9

作者 刘奇 笪雨欣 +3 位作者 曹广勇 李青海 赵金海 蒋长宝 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期25-35,共11页

采空区瓦斯抽采的关键是了解工作面上覆岩层裂隙的演化过程。为了研究综采工作面覆岩采动压实区演化规律,高效进行煤矿采空区瓦斯抽采工作,以神东某矿区2207工作面为原型,通过物理相似模拟实验,利用自主研发的覆岩裂隙监测系统将图像进... 采空区瓦斯抽采的关键是了解工作面上覆岩层裂隙的演化过程。为了研究综采工作面覆岩采动压实区演化规律,高效进行煤矿采空区瓦斯抽采工作,以神东某矿区2207工作面为原型,通过物理相似模拟实验,利用自主研发的覆岩裂隙监测系统将图像进行直方图均衡化增强和中值滤波去噪处理,获得二值化裂隙图像后利用分形理论定量描述裂隙率,对典型周期来压覆岩垮落裂隙率进行统计分析,建立了裂隙发育程度受工作面推进时间的时空函数和采动裂隙椭抛带压实区演变修正模型。结果表明:覆岩平均裂隙率变化符合DoseResp函数关系,裂隙的发育过程包括产生、扩展蔓延、压实闭合3个阶段,裂隙在产生、闭合这2个阶段发育速率较平缓,而在扩展阶段发育速率陡增。采空区上覆岩层裂隙场形成旧裂隙区、压实区和新裂隙区3个区域,裂隙发育周期的不同导致旧裂隙区与新裂隙区在发育状态、压实程度和空间形态上有着明显差异,这些差异导致了采空区覆岩非对称性下沉现象的发生。通过分析覆岩应力恢复与覆岩内部裂隙演变关系,进一步验证了采用DoseResp时间函数曲线可以很好的表现采空区上覆岩层裂隙异速演变特征。最后建立了考虑覆岩裂隙异速演变效应的采动裂隙椭抛带压实区修正模型,并结合现场工程实践,有效提高瓦斯抽取高位钻孔布置的准确性,为工作面的安全开采提供理论指导。 展开更多

关键词 瓦斯抽采 裂隙发育过程 覆岩压实区 物理相似模拟

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富水砂层宾汉浆液柱形渗透扩散模型及其试验研究 被引量：1

10

作者 王雪松 程桦 +2 位作者 姚直书 荣传新 谢鲍 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期124-133,共10页

【目的】富水砂层灾害防控是困扰隧道、深大基坑等安全施工的重大难题,常通过袖阀管向地层内渗透注浆来提高强富水弱胶结砂质地层抗渗性和承载力,其注浆结石体近似为圆柱形。【方法】为探究砂层渗透注浆柱形扩散机理,首先构建考虑迂曲... 【目的】富水砂层灾害防控是困扰隧道、深大基坑等安全施工的重大难题,常通过袖阀管向地层内渗透注浆来提高强富水弱胶结砂质地层抗渗性和承载力,其注浆结石体近似为圆柱形。【方法】为探究砂层渗透注浆柱形扩散机理,首先构建考虑迂曲效应的宾汉浆液在砂层内渗透注浆的辐射管道流柱形扩散模型,然后研制一套砂层渗透注浆柱形扩散模型试验装置,开展不同颗粒级配被注砂土、不同注浆压力和不同水灰比水泥基浆液条件下的砂层渗透注浆试验,探究浆液扩散规律,最后结合试验结果验证理论合理性。【结果和结论】结果表明:当被注砂土粒径较小且黏性土含量较高时,注浆压力对扩散半径影响较小,浆液水灰比是影响注浆扩散形态的主控因素:此时若浆液水灰比较大,则渗滤效应不显著,注浆扩散半径较大且不容易发生串浆,但砂土颗粒之间的黏结强度沿径向逐渐降低;此时若浆液水灰比较小,则渗滤效应显著,浆液扩散较短距离后孔隙空间即被完全淤堵,土层交界面会成为浆液优势扩散面,出现串浆现象。当被注砂土粒径较大且黏性土含量较低时,低压稀浆与高压浓浆条件均可使浆液在砂土内充分扩散,但砂土孔隙分布的随机性、空间差异性和颗粒型浆液扩散的迂曲效应、渗滤效应会导致注浆结石体形状不是规则的圆柱体。浆液压力在扩散方向上衰减速度先快后慢,注浆扩散半径理论计算值比试验值大6.10%~10.97%,起始注浆压力理论计算值与试验值的相对误差为–0.48%~18.62%。研究成果可为砂层渗透注浆参数设计提供理论支撑与指导。 展开更多

关键词 富水砂层 渗透注浆 宾汉浆液 柱形扩散 迂曲效应 渗滤效应

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SMOGN过采样下导水裂隙带高度的MPSO-BP预测模型 被引量：2

11

作者 刘奇 梁智昊 訾建潇 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期72-85,共14页

【目的】导水裂隙带高度是顶板(涌)突水、地下水资源流失的重要影响因素之一,是矿井防治水研究的重点。【方法】为了准确地预测煤层顶板导水裂隙带高度,选取开采深度、采高、煤层倾角、工作面斜长、硬岩岩性比例系数和开采方法作为导水... 【目的】导水裂隙带高度是顶板(涌)突水、地下水资源流失的重要影响因素之一,是矿井防治水研究的重点。【方法】为了准确地预测煤层顶板导水裂隙带高度,选取开采深度、采高、煤层倾角、工作面斜长、硬岩岩性比例系数和开采方法作为导水裂隙带高度的主要影响因素,搜集200例导水裂隙带高度实测样本作为模型数据集。首先,采用自适应高斯噪声过采样方法(synthetic minority over-sampling technique for regression with Gaussian noise,SMOGN)对原始数据集进行过采样,结合8折交叉验证,将平均绝对误差(EMA)、均方根误差(ERMS)和决定系数(R2)作为回归模型评价指标,确定最优的BP神经网络结构,然后采用变异粒子群优化算法(mutation particle swarm optimization,MPSO),对神经网络的初始权值和阈值进行优化,最后将优化后的预测模型进行工程现场应用。【结果和结论】结果表明:该数据集下,BP神经网络采用Huber loss和Adam一阶优化算法,训练速度和稳定性均得到提升,最优激活函数为Tanh,最优隐藏层节点数为12。当MPSO种群数量为50时,模型性能最好,经过SMOGN过采样和MPSO超参数优化,最终训练集的EMA为0.163,ERMS为0.216,R2为0.948,验证集的EMA为0.260,ERMS为0.341,R2为0.901。在现场应用中模型预测的相对误差均在9%以下。结果表明结合SMOGN技术和MPSO超参数优化技术,显著提高了模型的稳定性和泛化性能,改善了样本分布特征,提高了样本利用效率和模型预测效果,对导水裂隙带高度模型的训练和预测具有重要的借鉴意义。 展开更多

关键词 煤矿防治水 回归过采样 导水裂隙带 高度预测 变异粒子群算法 模型优化

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减缩剂对碱激发矿渣-铜渣砂浆的影响及作用机理 被引量：1

12

作者 许荣盛 汪浩然 +2 位作者 杨仁和 孔凡辉 洪通 《建筑材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期1047-1053,共7页

通过掺入聚醚型减缩剂(PSRA)改善碱激发矿渣-铜渣砂浆(CSM)的体积稳定性,研究了PSRA掺量对CSM凝结时间、抗压强度和干燥收缩率的影响,并采用等温量热仪、X射线衍射仪、扫描电镜-能谱仪、核磁共振和热重-差示量热分析仪等分析了PSRA对CS... 通过掺入聚醚型减缩剂(PSRA)改善碱激发矿渣-铜渣砂浆(CSM)的体积稳定性,研究了PSRA掺量对CSM凝结时间、抗压强度和干燥收缩率的影响,并采用等温量热仪、X射线衍射仪、扫描电镜-能谱仪、核磁共振和热重-差示量热分析仪等分析了PSRA对CSM水化进程和微观结构影响,探讨了PSRA的减缩机理.结果表明:PSRA的掺入延长了CSM净浆的凝结时间,延缓了体系的水化进程,且延缓作用随着PSRA掺量的增大而增强;PSRA掺量为0%~2.0%时,CSM的干燥收缩率和抗压强度均随着PSRA掺量的增大而逐渐减小;PSRA降低了孔溶液的表面张力,改变了孔结构,使得毛细管压力下降,进而起到减小CSM干燥收缩的效果. 展开更多

关键词 碱激发矿渣-铜渣砂浆 聚醚型减缩剂 干燥收缩 抗压强度 微观结构

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煤矿TBM掘进巷道围岩时效变形分析及支护参数优化研究 被引量：22

13

作者 姚直书 王晓云 +7 位作者 王要平 程桦 唐彬 冯依赞 徐火祥 刘小虎 包蓓蓓 方玉 《煤炭工程》 北大核心 2022年第7期31-37,共7页

针对煤矿TBM掘进巷道围岩长期稳定性问题,以淮南矿区张集矿TBM掘进某瓦斯抽采巷为工程背景,开展了巷道围岩时效变形分析及支护参数优化研究。通过在TBM掘进巷道施工现场钻取砂质泥岩岩样,开展蠕变试验,获得CVISC蠕变参数;在数值模拟软... 针对煤矿TBM掘进巷道围岩长期稳定性问题,以淮南矿区张集矿TBM掘进某瓦斯抽采巷为工程背景,开展了巷道围岩时效变形分析及支护参数优化研究。通过在TBM掘进巷道施工现场钻取砂质泥岩岩样,开展蠕变试验,获得CVISC蠕变参数;在数值模拟软件中引入CVISC蠕变模型,对不同支护工况下TBM掘进巷道围岩进行为期100d的蠕变变形模拟,获得各支护工况下巷道围岩时效变形特征和应力场及塑性分布区的演化规律;基于数值模拟结果,将优化后的锚杆+钢筋网联合支护体系应用于TBM施工巷道,并对TBM施工巷道进行围岩变形监测和锚杆轴力监测,现场实测结果表明采用的优化支护方案可有效控制围岩变形,且巷道稳定性较好。 展开更多

关键词 深部开采 煤岩巷道 围岩稳定 TBM掘进 支护技术 数值模拟

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厚松散层薄基岩非对称开采井筒偏斜机理 被引量：17

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作者 程桦 张亮亮 +2 位作者 姚直书 彭世龙 郭龙辉 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期102-114,共13页

针对厚松散层薄基岩非对称开采井筒偏斜机理问题,以山东郭屯煤矿立井井筒偏斜为研究对象,在阐释厚松散层薄基岩煤层开采覆岩移动变形机理的基础上,采用煤层开采沉陷理论、土体固结理论和随机介质理论,根据叠加原理给出了该类地层煤层开... 针对厚松散层薄基岩非对称开采井筒偏斜机理问题,以山东郭屯煤矿立井井筒偏斜为研究对象,在阐释厚松散层薄基岩煤层开采覆岩移动变形机理的基础上,采用煤层开采沉陷理论、土体固结理论和随机介质理论,根据叠加原理给出了该类地层煤层开采和底含疏水共同作用覆岩移动变形计算公式,并得到实测验证;基于对该类地层开采覆岩移动变形特征分析,揭示了厚松散层薄基岩非对称开采与底含疏水共同作用下井筒偏斜机理及其影响因素。研究表明:在煤层开采与底含疏水固结共同作用下,大幅增大了地层下沉与水平移动系数、沉降和水平移动范围;反演郭屯矿井筒偏斜参数,得到其松散层主要影响角正切值为0.6,远小于《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》规定的2.41~3.54;导致该矿工广内立井井筒偏斜的机理是,煤层开采引发的底含疏水固结沉降叠加作用,致使该矿主、副、风井均处于覆岩移动变形影响范围内,在非对称煤层开采(西北方向)条件下,上覆深厚松散层向该方向发生水平移动,从而导致井筒发生偏斜;井筒偏斜量与底含厚度M、松散层与基岩层厚度比k_(0)以及底含水位降深S_(w)等因素成正相关,且影响敏感度依次为S_(w),k_(0),M。 展开更多

关键词 厚松散层 薄基岩 非对称开采 底部含水层 疏水固结 井筒偏斜

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厚松散层薄基岩地层井筒偏斜综合治理技术 被引量：4

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作者 程桦 彭世龙 +2 位作者 姚直书 荣传新 蔡海兵 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期260-271,共12页

针对厚松散层薄基岩地层井筒偏斜综合治理技术难题,以山东巨野矿区郭屯煤矿偏斜井筒地面注浆治理工程为背景,基于井筒松散层段偏斜与竖向压缩变形共存且向非对称开采工作面方向偏斜的全新破损特征,揭示郭屯煤矿井筒偏斜与竖向压缩变形机... 针对厚松散层薄基岩地层井筒偏斜综合治理技术难题,以山东巨野矿区郭屯煤矿偏斜井筒地面注浆治理工程为背景,基于井筒松散层段偏斜与竖向压缩变形共存且向非对称开采工作面方向偏斜的全新破损特征,揭示郭屯煤矿井筒偏斜与竖向压缩变形机理,分析认为该2种特征分别是煤层非对称开采引发的底含非均匀疏水固结沉降叠加作用下地层水平倾覆推力和竖向附加力所致。本着确保安全、不停产治理的原则,制定了在役偏斜井筒不停产地面注浆综合治理方案,研发了系列井筒偏斜综合治理技术:(1)保护在役井筒“泄压-预警”双控地面高压注浆技术;(2)厚松散层单孔多层段注浆新型套管与施工工艺;(3)厚松散层地面注浆参数工程化确定方法;(4)在役井筒不停产运营下深孔高压注浆治理预警技术。综合监测结果表明:郭屯煤矿主、副、风3个偏斜井筒治理工程注浆过程中严格按照厚松散层薄基岩条件下偏斜井筒不停产综合治理技术进行实施,完成注浆孔钻探工程量31 026.8 m,注浆量达到35 536.66 m3,实现了矿井不停产注浆治理;治理后井筒向北向西不再继续偏移,主井井筒注浆期井口处向北和向西偏斜量分别减小12 mm和18 mm,副井井筒井口处向北和向西分别减小13 mm和41 mm,注浆结束1 a内井筒整体偏斜量仍继续减小并有回正趋势,且井筒周边下沉速率减缓,确保了井筒运营安全。研究成果在郭屯煤矿厚松散层薄基岩地层偏斜井筒地面高压注浆治理工程得到了成功应用,为今后在类似工程中应用提供参考依据和工程经验。 展开更多

关键词 厚松散层 井筒偏斜 井筒支护 不停产 地面注浆 泄压孔

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冲击荷载下轴压对峰后破裂砂岩力学特性的影响 被引量：9

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作者 刘洋 刘长武 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期1281-1288,共8页

针对深部工程围岩常处于峰后破裂状态且遭受动力扰动影响的特点,利用动静组合加载SHPB实验装置对经静态压缩制备的峰后破裂砂岩进行冲击压缩试验,开展一维动静组合加载下破裂岩石的力学特性研究。试验中预先设置轴向静载为8,24和48 MPa... 针对深部工程围岩常处于峰后破裂状态且遭受动力扰动影响的特点,利用动静组合加载SHPB实验装置对经静态压缩制备的峰后破裂砂岩进行冲击压缩试验,开展一维动静组合加载下破裂岩石的力学特性研究。试验中预先设置轴向静载为8,24和48 MPa三个系列,然后进行不同应变率下冲击加载,研究轴向静载对峰后破裂砂岩动力学特性的影响。对比完整砂岩试验结果表明:轴向静载8 MPa和相近应变率条件下,峰后破裂砂岩组合强度与冲击强度均低于完整砂岩组合强度与冲击强度,两者变形模量相差不大,但峰后破裂砂岩单位体积吸收能大于完整砂岩单位体积吸收能。轴向静载相同时,峰后破裂砂岩组合强度与冲击强度均随着应变率的增大而增大;轴向静载不同时,峰后破裂砂岩组合强度随着轴向荷载的增大而增大,而冲击强度随着轴向静载的增大先增大后减小。随着轴向静载的增大,峰后破裂砂岩单位体积吸收能也随之增大。动静组合加载下峰后破裂砂岩呈剪切破坏模式,且原始裂纹影响破裂面的扩展方向。 展开更多

关键词 峰后破裂砂岩 霍普金森压杆 动静组合加载 冲击强度 剪切破坏

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行波效应对斜拉桥索力的影响分析 被引量：3

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作者 赵青 程旭 张宇 《世界地震工程》 CSCD 北大核心 2017年第1期209-215,共7页

针对斜拉桥的行波效应,结合工程实例,采用大型有限元分析程序ANSYS,选取空间梁单元和空间杆单元建立计算模型,研究了斜拉桥索力在多点激励与一致激励下的地震反应,给出了斜拉桥索力的时程响应曲线。分析结果表明:不同的地震波显著影响... 针对斜拉桥的行波效应,结合工程实例,采用大型有限元分析程序ANSYS,选取空间梁单元和空间杆单元建立计算模型,研究了斜拉桥索力在多点激励与一致激励下的地震反应,给出了斜拉桥索力的时程响应曲线。分析结果表明:不同的地震波显著影响斜拉桥索力的地震反应;在考虑行波效应时,斜拉桥的索力大于一致激励时的计算结果;随着剪切波速的增大,索力的变化并无明显的规律。 展开更多

关键词 桥梁工程 斜拉桥 索力 行波效应 时程分析法 地震反应

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WC颗粒增强高铬钢基表面复合材料的滑动摩擦磨损性能研究 被引量：4

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作者 刘旋 丁克伟 刘运林 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2015年第14期174-177,共4页

采用真空实型铸渗法(V-EPC)工艺,制备了WC颗粒增强高铬钢基表面复合材料,并研究了载荷、转速对WC颗粒增强高铬钢基表面复合材料和高铬钢滑动摩擦磨损性能的影响。研究结果表明:在不同的转速、载荷的条件下,表面复合材料耐磨性都比高铬... 采用真空实型铸渗法(V-EPC)工艺,制备了WC颗粒增强高铬钢基表面复合材料,并研究了载荷、转速对WC颗粒增强高铬钢基表面复合材料和高铬钢滑动摩擦磨损性能的影响。研究结果表明:在不同的转速、载荷的条件下,表面复合材料耐磨性都比高铬钢要优越,其中转速影响更为显著,相对耐磨性从100r/min的2.5(最小值)增大到250 r/min的40.7(最大值)。 展开更多

关键词 真空实型铸渗法 WC颗粒 表面复合材料 高铬钢 滑动摩擦磨损

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类砂质泥岩常规三轴浆压致裂起裂压力试验研究 被引量：6

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作者 程桦 刘向阳 +1 位作者 曹如康 王雪松 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期2655-2664,共10页

为深入探究两淮矿区典型砂质泥岩劈裂注浆起裂机制,研制了常规三轴劈裂注浆试验装置,开展了类砂质泥岩浆压致裂起裂压力模型试验,基于试验结果分析了岩石强度与应力状态对注浆起裂压力、裂缝扩展形态影响规律,揭示了砂质泥岩劈裂注浆起... 为深入探究两淮矿区典型砂质泥岩劈裂注浆起裂机制,研制了常规三轴劈裂注浆试验装置,开展了类砂质泥岩浆压致裂起裂压力模型试验,基于试验结果分析了岩石强度与应力状态对注浆起裂压力、裂缝扩展形态影响规律,揭示了砂质泥岩劈裂注浆起裂机制。研究表明:起裂压力与岩石抗压强度呈正相关,且岩石抗压强度越高,劈裂路径越复杂;起裂压力对围压的敏感程度远高于轴压,且应力差Δσ=σ_(V)-σ_(H)越大,裂缝形态越规整;孔压三轴条件下,封闭裸孔段浆压致裂法确定的岩石抗拉强度值约为单轴抗拉强度的2.5倍。该研究结果可为今后类似岩层劈裂注浆参数设计与施工提供参考。 展开更多

关键词 砂质泥岩 常规三轴试验 劈裂注浆 起裂压力 模型试验

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富水砂层盾构始发遇困地段降水技术研究 被引量：8

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作者 熊仲明 覃泽宏 +1 位作者 张自光 蔡虹 《铁道工程学报》 EI 北大核心 2022年第1期114-120,共7页

研究目的:针对江苏淮安富水砂层地铁盾构始发遇困地段降水技术难题,需对现行规程中的基坑涌水量计算模型进行改进,以得到适合富水砂层地区的盾构井基坑承压水计算方法,并按改进方法设计降水方案。研究结论:(1)针对基坑内承压水降水、基... 研究目的:针对江苏淮安富水砂层地铁盾构始发遇困地段降水技术难题,需对现行规程中的基坑涌水量计算模型进行改进,以得到适合富水砂层地区的盾构井基坑承压水计算方法,并按改进方法设计降水方案。研究结论:(1)针对基坑内承压水降水、基坑外承压水降水两种情况,分别对涌水量计算方法和降水漏斗曲线进行了改进;(2)按改进方法实施的方案达到了预期降水效果,现场实测数据与理论计算、数值模拟结果相符,验证了改进计算方法的合理性;(3)江苏淮安地铁盾构基坑改进方案的有效实施可为类似环境下、带地连墙围护结构的深基坑降水提供借鉴与参考。 展开更多

关键词 承压水非完整井 基坑降水 地连墙 富水砂层 降水漏斗曲线

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