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深部采动响应与灾害防控研究进展 被引量：230
1
作者 袁亮 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期716-725,共10页
掌握深部采动响应机制与灾害防控技术对于保障煤炭资源安全高效开采具有重要的现实意义。针对深部开采面临高地应力、高地温、高岩溶水压和强开采扰动的复杂环境,探讨了深部采动煤岩体响应特征。阐述了煤炭开采多物理化学场时空动态演... 掌握深部采动响应机制与灾害防控技术对于保障煤炭资源安全高效开采具有重要的现实意义。针对深部开采面临高地应力、高地温、高岩溶水压和强开采扰动的复杂环境,探讨了深部采动煤岩体响应特征。阐述了煤炭开采多物理化学场时空动态演化规律和多资源全生命周期动态叠加多相多场耦合致灾机理。最后,基于上述采动响应特征和多场耦合规律及致灾机理,从透明矿山及地质保障关键技术、灾害风险判识与监控预警关键技术和典型动力灾害防控关键技术3个方面讨论了深部采动灾害防控方法。未来应继续加大对深部开采基础研究支持力度,大力支持自主创新重大仪器及科学装置研究,重点开展深部煤炭开采应用基础理论和关键技术研究,依靠科技创新突破制约我国深部煤炭开采的理论与技术瓶颈。加强深部采动多物理化学场耦合灾变机理分析,实现深地资源地质精准勘探和三维地质可视化,建立深部采动灾害风险判识及合理性评价模型,以及开展多参量灾害预警与防控技术和装备研究,实现对灾害的有效预警和精准防控,综合形成深部煤矿灾害防控理论与技术标准体系。同时,在充分认清深部各种灾害特征、治理能力极限和技术经济可行性的基础上,科学确定开采下限。最终有效解决深部煤炭开采面临的科学问题和重大技术难题,促进深部煤炭安全高效开采。 展开更多
关键词 深部开采 采动响应 灾害防控 地质保障 多场耦合
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数控机床移动工作台定位精度预测的建模、仿真及实验 被引量：1
2
作者 杨洪涛 秦鹏飞 +3 位作者 李莉 刘柄瑶 金磊 姜西祥 《机电工程》 北大核心 2025年第2期351-361,共11页
随着使用时间的延长,数控机床移动工作台会出现部件磨损、失效等现象,进而导致工作台定位精度降低。为了精确预测移动工作台的精度损失,以数控机床移动工作台为研究对象,在考虑载荷、运动速度、温度和运行时间等影响因素的基础上,建立... 随着使用时间的延长,数控机床移动工作台会出现部件磨损、失效等现象,进而导致工作台定位精度降低。为了精确预测移动工作台的精度损失,以数控机床移动工作台为研究对象,在考虑载荷、运动速度、温度和运行时间等影响因素的基础上,建立了工作台的定位误差预测模型,对工作台定位误差随时间的变化情况,进行了理论计算、仿真分析及实验验证。首先,在分析滚动直线导轨副的摩擦磨损机理和负载作用下产生的表面接触变形的基础上,建立了导轨副表面滚珠与滚道在接触载荷作用下的磨损模型,以及滚珠丝杆在电机扭矩、轴向力和温度作用下产生的扭转变形、螺距变化及热膨胀误差模型,还建立了工作台随使用时间变化的定位误差预测模型(因导轨副磨损与滚珠丝杆变形均会使工作台产生定位误差,两部分误差之和为定位精度损失预测模型);然后,开展了不同负载、运动速度、温度等因素影响下的理论计算与仿真分析;最后,在一组特定负载、速度、温度的条件下,进行了定位误差的测量实验,验证了上述预测模型的准确性。研究结果表明:在不同的因素影响作用下,仿真结果、实验结果与理论结果相比,其总体的变化趋势趋于一致,且经拟合对比分析,定位误差的仿真、实验与理论之间的最大相对误差为15.9%。该误差预测模型能够有效预测工作台的定位误差,为数控机床加工精度的预测奠定了基础。 展开更多
关键词 移动工作台运行时间 定位精度损失 定位误差模型 导轨副磨损模型 滚珠丝杆变形 热膨胀误差
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煤岩瓦斯复合动力灾害监测预警与防控技术研究进展 被引量：9
3
作者 杨科 李彩青 +1 位作者 刘文杰 张寨男 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第4期18-32,共15页
煤岩瓦斯复合动力灾害是深部煤炭开采的重大安全隐患,探明其致灾机理、发展监测预警及防控技术是防治关键。提出了煤岩瓦斯复合动力灾害防治“四面体”理论,即分别从灾害分类、灾害机理、灾害预警、灾害防控4个层面概述煤岩瓦斯复合动... 煤岩瓦斯复合动力灾害是深部煤炭开采的重大安全隐患,探明其致灾机理、发展监测预警及防控技术是防治关键。提出了煤岩瓦斯复合动力灾害防治“四面体”理论,即分别从灾害分类、灾害机理、灾害预警、灾害防控4个层面概述煤岩瓦斯复合动力灾害研究进展。总结了以能量释放主体、初始瓦斯压力、载荷条件为主的复合动力灾害类型划分依据;梳理了理论分析尺度和实验室尺度下的复合动力灾害机理研究进展,发现应力路径、微裂纹动态演化和煤岩赋存地质因素临界指标是致灾机理研究的关键;概述了以前期灾害前兆信息判识、中期灾害前兆信息采集、后期灾害一体化监测预警为主线的复合动力灾害监测预警技术研究进展;揭示了复合动力灾害消能减灾一体化防控技术和多尺度分源防控关键技术科学内涵。在此基础上针对两淮矿区灾害特点,提出了深部强动载条件下复合动力灾害智能判识与预警方法和分区协同防控方法。基于当前研究进展,提出了煤岩瓦斯复合动力灾害研究亟待解决的问题,助力实现深部煤炭安全、精准、高效开采。 展开更多
关键词 煤岩瓦斯复合动力灾害 灾害分类 致灾机理 监测预警 灾害防控
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双关键层协同破断作用下采场覆岩力链传递规律与强矿压防控研究
4
作者 杨科 吴向辉 +1 位作者 刘文杰 郭鹏慧 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2025年第4期229-242,共14页
针对双关键层条件下厚煤层开采中强矿压显现规律不清、来压步距预测困难及防控效果不佳等问题,以淮南矿区某矿11223工作面为工程背景,采用离散元数值模拟、理论分析和现场实践相结合的方法,系统研究了双关键层协同破断的覆岩运移规律与... 针对双关键层条件下厚煤层开采中强矿压显现规律不清、来压步距预测困难及防控效果不佳等问题,以淮南矿区某矿11223工作面为工程背景,采用离散元数值模拟、理论分析和现场实践相结合的方法,系统研究了双关键层协同破断的覆岩运移规律与力链动态传递机制,建立了双关键层破断支架–围岩采动承载模型。研究结果表明:①低位关键层Ⅰ受采动扰动直接作用,周期性破断步距平均25 m,形成“悬臂梁–台阶岩梁”复合结构,诱发小周期来压;高位关键层Ⅱ因应力传递滞后效应,破断步距达40 m,破断角73°,其失稳引发动能跃迁幅度达初始值的4.2倍,导致超前支承应力峰值突增至48 MPa,超出支架额定工作阻力28%,为大周期强矿压主要原因。②双关键层破断通过力链网络重构主导应力场演化,关键层Ⅰ破断形成局部“压力拱”结构,关键层Ⅱ破断则引发非对称拉压交替模式,促使应力场经历“局部卸载—区域转移—整体重构”三阶段演化。③基于动态载荷叠加机制,提出顶板深孔预裂爆破弱化方案,现场应用后周期来压步距由25 m降至16 m,支架动载系数由1.5降至1.3,顶板载荷峰值降低46.7%。研究结果为深部多关键层矿井强矿压防控提供了理论支撑与工程实践参考。 展开更多
关键词 强矿压防控 双关键层 力链传递 液压支架 预裂爆破
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逆断层上下盘开采扰动下断层活化响应模拟研究 被引量：5
5
作者 刘雨生 孟祥瑞 +4 位作者 程详 赵光明 顾清恒 王艳芬 朱世奎 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期33-41,共9页
为探究煤层不同开采方式下逆断层应力场、位移场演化规律和断层活化规律,通过数值模拟分析逆断层地质条件下进行上盘开采和下盘开采时断层处的正应力和剪应力演化规律、断层活化过程以及断层和覆岩的位移场变化特征。研究结果表明:随工... 为探究煤层不同开采方式下逆断层应力场、位移场演化规律和断层活化规律,通过数值模拟分析逆断层地质条件下进行上盘开采和下盘开采时断层处的正应力和剪应力演化规律、断层活化过程以及断层和覆岩的位移场变化特征。研究结果表明:随工作面逐渐靠近断层,断层上部的正应力逐渐降低、剪应力逐渐升高,断层下方的正应力逐渐升高、剪应力逐渐降低,正应力和剪应力升高或降低的速率随工作面与断层距离减小而增加;当工作面与断层距离在80 m和40 m时,断层处正应力和剪应力发生异于前期应力规律性的变化,出现大幅度增长和降低的情况;相对于上盘开采,下盘开采时断层更易受煤层开采扰动而发生活化,且活化程度和范围均大于上盘开采;随工作面不断向断层靠近,下盘开采时采空区上覆岩层下沉量和断层两侧岩体相对位移量均明显大于上盘开采。研究结果对煤层开采遇断层时围岩治理和防灾减灾具有一定科学指导意义。 展开更多
关键词 断层活化 应力演化 上下盘开采 逆断层 弱化赋值法
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双翼采动下准备巷道围岩控制技术
6
作者 王坤 孟祥瑞 +3 位作者 赵光明 程详 戚敏杰 朱世奎 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第6期396-406,共11页
针对双翼采区准备巷道受采动叠加支承应力影响,准备巷道出现围岩失稳及变形破坏严重的问题,开展双翼采区准备巷道围岩应力调控技术研究。以许疃煤矿83下采区为工程背景,利用理论分析,数值模拟,现场监测的综合研究方法,分析准备巷道围岩... 针对双翼采区准备巷道受采动叠加支承应力影响,准备巷道出现围岩失稳及变形破坏严重的问题,开展双翼采区准备巷道围岩应力调控技术研究。以许疃煤矿83下采区为工程背景,利用理论分析,数值模拟,现场监测的综合研究方法,分析准备巷道围岩应力演化规律及切顶卸压机理,进行终采线深孔预裂爆破切顶卸压工业性试验,以期达到改善准备巷道围岩应力环境的目的。结果表明:双翼工作面回采完毕后,工作面前方聚集的超前支承应力和采空区上覆岩层“长悬臂梁”结构产生的弯矩,致使准备巷道出现变形失稳的现象。通过FLAC3D数值模拟和分布式光纤监测结果判断,7_(2)316工作面超前支承应力影响范围超过130.14 m,采动超前支承应力影响至准备巷道,准备巷道顶板垂直应力较回采前增加10.48%,深孔预裂爆破切顶卸压后,准备巷道顶板垂直应力减少27.68%。现场进行终采线切顶卸压工业性试验后,准备巷道两帮最大变形量62.5 mm,最大变形率0.2 mm/d,顶底板最大变形量105 mm,最大变形率0.4 mm/d,围岩变形均在可控范围之内,准备巷道整体状况良好。终采线深孔预裂爆破切顶卸压技术,阻断工作面超前支承应力传递至准备巷道的物理路径,减小“弯矩”产生的集中应力,降低采动应力场的主导作用,有效改善准备巷道围岩应力环境,实现远场卸压护巷。研究结果对双翼采区准备巷道围岩稳定控制提供新思路,保障矿井安全高效生产,为相关工况下采区集中应力调控及巷道围岩稳定提供理论依据。 展开更多
关键词 围岩应力调控 深孔预裂爆破 分布式光纤 现场监测 双翼采区
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综采工作面多源粉尘和尾气运移规律教学实验设计
7
作者 涂庆毅 张伟 石高峰 《实验技术与管理》 北大核心 2025年第2期185-190,共6页
该文针对陕北矿区煤矿井下综采工作面粉尘和燃油车辆尾气等空气污染物运移问题,搭建了受限空间多源粉尘及尾气运移物理模拟平台,设计了综采工作面多源粉尘和尾气运移规律教学实验,旨在使学生深刻理解煤矿井下受限空间风流场作用下粉尘... 该文针对陕北矿区煤矿井下综采工作面粉尘和燃油车辆尾气等空气污染物运移问题,搭建了受限空间多源粉尘及尾气运移物理模拟平台,设计了综采工作面多源粉尘和尾气运移规律教学实验,旨在使学生深刻理解煤矿井下受限空间风流场作用下粉尘和尾气的运移规律。实验中学生参与了实验粉尘样品制备、实验模拟平台运行、实验数据读取、粉尘与尾气采集、粉尘粒径与尾气组分测试、数据处理与分析、实验后平台清理等全过程,提升了动手操作能力,培养了团体协作精神,增强了科研意识。 展开更多
关键词 粉尘和尾气运移 综采工作面 物理模拟 教学实验 思政元素
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瓦斯压力对煤体动态力学响应特征教学实验设计
8
作者 刘怀谦 王磊 +3 位作者 李少波 王春华 焦振华 袁安营 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2024年第11期176-185,共10页
煤层开采过程中除受动静载叠加作用外,还受瓦斯压力耦合效应影响,极易诱发煤与瓦斯突出等煤岩瓦斯动力灾害。该文借助自主研制的可视化含瓦斯煤动静组合加载实验系统(SHPB-GAS),设计并开展了不同初始瓦斯压力下煤体动态冲击实验课程教学... 煤层开采过程中除受动静载叠加作用外,还受瓦斯压力耦合效应影响,极易诱发煤与瓦斯突出等煤岩瓦斯动力灾害。该文借助自主研制的可视化含瓦斯煤动静组合加载实验系统(SHPB-GAS),设计并开展了不同初始瓦斯压力下煤体动态冲击实验课程教学,阐述了SHPB-GAS实验系统工作原理与构成、设备操作及后期数据处理方法,剖析了瓦斯压力对煤体动态力学响应特征及冲击应变场实时演化特征的影响,探索了“SHPB-GAS+”测试技术在实验教学中的交叉融合运用。该实验教学有助于培养学生理论联系实践的实验思维,有利于构建透过现象看本质的探索精神。 展开更多
关键词 采矿工程 含瓦斯煤 动态力学响应 CT技术 实验教学
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我国煤矿顶板运动型矿震及诱发灾害分类、预测与防控 被引量：51
9
作者 朱斯陶 刘金海 +8 位作者 姜福兴 尚晓光 孙希奎 张修峰 宋大钊 张明 王爱文 谢华东 曲效成 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期807-816,共10页
针对我国煤矿顶板运动型矿震及诱发灾害频发的现状,采用现场调查、理论分析、现场监测等方法,对顶板运动型矿震及诱发灾害发生机制、预测和工程分类技术进行了研究,得到以下主要结论:(1)基于关键层运动模式将顶板运动型矿震分为关键层... 针对我国煤矿顶板运动型矿震及诱发灾害频发的现状,采用现场调查、理论分析、现场监测等方法,对顶板运动型矿震及诱发灾害发生机制、预测和工程分类技术进行了研究,得到以下主要结论:(1)基于关键层运动模式将顶板运动型矿震分为关键层断裂型、关键层回转型和关键层滑移型3类矿震,建立了基于“关键层运动状态”的顶板运动型矿震的能量预测模型,分别提出了3类顶板运动型矿震能量的计算方法;(2)基于顶板运动型矿震诱发井下和地面灾害机制,建立了顶板运动型矿震诱发井下冲击地压和地面建筑物震动损害的一体化力学模型和评估方法,为煤矿顶板运动型矿震诱发灾害的预测提供了基础;(3)提出了分类防控、源头减震、吸能抗震协同防控顶板运动型矿震的理念,形成了以低矿震能量、低围岩密度和高抗震能力为基础的煤矿顶板运动型矿震及诱发灾害防控体系,开展了地面直井压裂源头防控顶板运动型矿震的技术试验研究;(4)根据工作面在压裂区开采期间的矿压显现和相似材料模拟试验结果,大范围压裂措施能够降低大能量矿震发生频次,但也可能改变关键层运动模式,甚至增大井下矿压显现强度。 展开更多
关键词 坚硬顶板 矿震 冲击地压 矿震分类 矿震预测 地面震动损害 地面压裂
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综采工作面垮落带注浆充填开采覆岩采动裂隙定量表征试验研究 被引量：8
10
作者 李志华 耿倩 +2 位作者 杨科 邹恩隆 何祥 《中国矿业》 北大核心 2024年第2期159-167,共9页
为定量表征冒落区注浆充填对覆岩采动损伤程度的影响,以任家庄煤矿110903工作面为研究背景,开展垮落法开采和垮落带充填法开采物理相似模拟实验,运用分形理论研究两者覆岩裂隙演化特征,并对其覆岩运移规律进行对比分析。研究结果表明,... 为定量表征冒落区注浆充填对覆岩采动损伤程度的影响,以任家庄煤矿110903工作面为研究背景,开展垮落法开采和垮落带充填法开采物理相似模拟实验,运用分形理论研究两者覆岩裂隙演化特征,并对其覆岩运移规律进行对比分析。研究结果表明,垮落法开采后采动裂隙分形维数变化规律为迅速上升-缓慢下降-缓慢上升-急剧上升,注浆充填开采后变化规律呈迅速上升-迅速下降-缓慢下降-缓慢上升;将采动裂隙发育网络划分为离层裂隙区、离层压实区、垮落裂隙区、竖向破断裂隙区四个区域,对比垮落法开采和垮落带充填法开采,充填后采场覆岩裂隙不发育,离层压实区范围较小,发育高度仅为21.96 m;注浆充填开采后各关键层下沉量显著减小,关键层2最大下沉量出现在顶板初次破断处,垮落法开采后关键层2最大下沉量出现在采空区中部。垮落带注浆充填开采能有效改善覆岩裂隙损伤、控制覆岩裂隙发育、减缓覆岩下沉,该成果可以为任家庄煤矿充填开采控制地表沉降提供一定的理论依据。 展开更多
关键词 垮落带注浆充填 相似模拟 分形理论 裂隙演化 覆岩运移
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冲击载荷下煤样动力学响应特性与损伤本构模型
11
作者 杨科 许日杰 +2 位作者 刘帅 刘文杰 张杰 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期139-148,共10页
为研究深部煤体动载响应规律,采用分离式霍普金森压杆试验系统对信湖矿煤样开展了不同应变率的单轴冲击压缩试验。研究结果表明:冲击载荷下煤样动态抗压强度强度具有明显的应变率效应,且随着应变率增大,应变硬化现象愈发明显;煤样反射... 为研究深部煤体动载响应规律,采用分离式霍普金森压杆试验系统对信湖矿煤样开展了不同应变率的单轴冲击压缩试验。研究结果表明:冲击载荷下煤样动态抗压强度强度具有明显的应变率效应,且随着应变率增大,应变硬化现象愈发明显;煤样反射能、透射能、吸收能、耗能密度与应变率呈一次函数关系,耗能占比与应变率呈指数型函数关系,且均保持正相关。基于经典朱-王-唐模型、Weibull分布、Drucker-Prager准则,建立了考虑煤样损伤与黏滞性特征的动态统计损伤本构模型,并对本构模型的准确性与普适性进行了验证。该模型能够较好地描述煤样冲击动态力学行为,为动载影响下深地煤炭安全开采提供了基础研究。 展开更多
关键词 煤 应变率 朱-王-唐模型 动态损伤本构模型 分离式霍普金森压杆
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煤矿粉尘运移实验数字孪生教研系统创建
12
作者 张贵生 涂庆毅 +1 位作者 朱艳娜 高先磊 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2024年第12期73-78,共6页
针对传统粉尘运移实验教学成本高、学生容量小、试错风险大、实验效率低等弊端,依托现有粉尘平台,创建煤矿粉尘运移实验数字孪生教研系统。运用3Dmax、Unreal Engine等软件对设备及巷道模型进行仿真建模、渲染、通信,构建物理层、数据... 针对传统粉尘运移实验教学成本高、学生容量小、试错风险大、实验效率低等弊端,依托现有粉尘平台,创建煤矿粉尘运移实验数字孪生教研系统。运用3Dmax、Unreal Engine等软件对设备及巷道模型进行仿真建模、渲染、通信,构建物理层、数据感知层等架构,设计具有实践认知、动画演示功能的教学空间和具有虚拟、交互实验模式的科研空间,依托校园网络架构,实现设备共享。以交互实验模式为例,开展“风速粉尘浓度”虚实交互科学实验,获取不同风速下粉尘运移效果、数据报表和运移曲线,揭示100μm粒径粉尘在风流作用下的运移规律,验证了系统的智能性、稳定性和高效性。该教研系统为安全类实验教学的智能化改革提供了新思路和方法。 展开更多
关键词 粉尘运移实验 数字孪生 教研系统 教学空间 科研空间
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煤矿典型动力灾害风险判识及监控预警技术研究进展 被引量：124
13
作者 袁亮 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1557-1566,共10页
围绕拟解决的重大科学问题“煤矿典型动力灾害风险判识及监控预警技术”,以煤与瓦斯突出、冲击地压等典型煤矿动力灾害为研究对象,鉴于煤矿典型动力灾害诱发机理不清、风险判识不明、监控预警技术不足等现状,开展了冲击地压孕育机理与... 围绕拟解决的重大科学问题“煤矿典型动力灾害风险判识及监控预警技术”,以煤与瓦斯突出、冲击地压等典型煤矿动力灾害为研究对象,鉴于煤矿典型动力灾害诱发机理不清、风险判识不明、监控预警技术不足等现状,开展了冲击地压孕育机理与风险判识及监测预警、煤与瓦斯突出灾变机理及监测预警、煤矿典型动力灾害信号采集传输和智能化分析、煤矿典型动力灾害监控预警系统平台等研究,开发了大尺度、真三维、全封闭自动开挖煤与瓦斯突出物理模拟实验装置,研制了包括光纤光栅微震传感、三轴应力传感、分布式多点激光甲烷检测等在内的动力灾害前兆信息新型感知与多网融合传输传感装置,建立了井下传感器数据的多元海量动态信息的聚合理论与方法,提出了基于漂移特征的潜在煤矿典型动力灾害预测方法与多粒度知识挖掘方法,构建了基于大数据分析和数据挖掘的煤矿动力灾害风险判识和监控预警模型。通过现场实践,表明能实现全面采集人机环参数,且采集传感器具有故障自诊断、响应时间短、标校周期长等优点。监控预警系统稳定运行无故障率达到了99%,抗干扰等级不低于3级,系统监控预警准确率大于90%,实现了煤矿典型动力灾害隐患在线监测、智能判识、实时预警。 展开更多
关键词 煤矿 典型动力灾害 风险判识 监控 预警
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深井切顶留巷底鼓机制及其防控 被引量：1
14
作者 华心祝 李琛 +3 位作者 刘啸 杨朋 陈登红 祁亚宝 《岩土力学》 北大核心 2025年第3期955-968,共14页
沿空切顶巷道所处应力环境复杂、留巷服务期长,一次采动及留巷期间底鼓问题突出。以淮南丁集煤矿1462(1)轨顺切顶留巷条件为工程研究背景,建立离散元数值计算模型,分析得到一次采动至留巷稳定阶段底板非对称变形特征及其受力状态。构建... 沿空切顶巷道所处应力环境复杂、留巷服务期长,一次采动及留巷期间底鼓问题突出。以淮南丁集煤矿1462(1)轨顺切顶留巷条件为工程研究背景,建立离散元数值计算模型,分析得到一次采动至留巷稳定阶段底板非对称变形特征及其受力状态。构建一次采动至留巷稳定阶段两端固支二次超静定底板梁力学模型,并引入等效载荷概念求解得到了各分布力作用下底板挠度数学表达式,运用叠加原理推导出切顶留巷底板变形表达式。结合留巷条件,求得该巷道平均底鼓量为0.74 m,最大底鼓量为0.77 m,最大鼓起位置偏向采空区侧,距巷中1.15 m,计算结果与现场实测和数值计算结果较为吻合。依据所求得的底板变形表达式,分析了留巷底鼓影响因素,底鼓量与底板刚度的增加呈负指数减小,底板刚度在5~13 MN·m^(2)之间内变化时,巷道底鼓对其变化较为敏感;与底板载荷、支架载荷、煤帮载荷及应力集中系数λ均呈线性正相关,增长率分别为0.0826、0.0349、0.0272 m/MPa和0.007 m。基于对留巷底板受力变形及其影响因素的分析,提出了“顶底互控、帮角加固、底板强化”的防控对策。工程实践表明,相较于留巷初期底板变形得以有效控制,底鼓降幅明显,所留巷道能够满足复用要求。 展开更多
关键词 底鼓机制 沿空留巷 切顶卸压 底鼓防控
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承压水下自动采煤模拟实验系统设计与探索 被引量：2
15
作者 庞冬冬 牛心刚 +3 位作者 李传明 陈中琪 罗肖龙 林存傲 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2022年第6期35-40,共6页
为了探索承压水下工作面自动开采模拟实验及覆岩运移应力监测,通过对承压含水层与采煤支护系统模拟设计的结合,设计了一种承压水下自动采煤相似模拟实验系统及方法,实现承压水下的相似模拟模型的自动开挖和压力监测,包含模拟承压含水层... 为了探索承压水下工作面自动开采模拟实验及覆岩运移应力监测,通过对承压含水层与采煤支护系统模拟设计的结合,设计了一种承压水下自动采煤相似模拟实验系统及方法,实现承压水下的相似模拟模型的自动开挖和压力监测,包含模拟承压含水层和采煤支护模拟系统。设计的模拟承压含水层,通过调节水箱高度和调压阀实现对承压含水层水压力的控制,以及水袋之间的水流量传感器,实现在采动过程中对含水层中受采动影响部分的水的流动及补给规律进行模拟及监控。设计的采煤支护模拟系统,实现在上覆岩层中存在含水层时,对承压水下煤层开采的近似模拟与覆岩运移应力监测,实现了自动开挖模型功能,提高了实验准确性,大大降低工作强度,使实验更加智能化。 展开更多
关键词 承压含水层 相似模拟 实验系统 自动开挖 智能化
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EMD-GRU组合模型在煤矿瓦斯体积分数预测中的应用 被引量：2
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作者 盛武 樊斌斌 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第4期1339-1348,共10页
为更好厘清瓦斯体积分数数据中长期依赖关系,实现更加精确的瓦斯体积分数预测,提出一种基于经验模态分解算法—门控循环单元(Empirical Mode Decomposition-Gated Recurrent Unit,EMD-GRU)组合的瓦斯体积分数预测方法。该方法通过经验... 为更好厘清瓦斯体积分数数据中长期依赖关系,实现更加精确的瓦斯体积分数预测,提出一种基于经验模态分解算法—门控循环单元(Empirical Mode Decomposition-Gated Recurrent Unit,EMD-GRU)组合的瓦斯体积分数预测方法。该方法通过经验模态分解算法(Empirical Mode Decomposition,EMD)将复杂瓦斯体积分数数据分解为多个平稳序列,并对每个序列采用双层门控循环单元(Gated Recurrent Uni,GRU)进行时序预测;然后,将各分量预测结果叠加重构,得到最终的预测结果;最后,将EMD-GRU模型应用于某矿智能综采工作面瓦斯气体体积分数预测。结果表明:EMD-GRU模型较经验模态分解-长短期记忆(Empirical Mode Decomposition-Long Short-Term Memory,EMD-LSTM)神经网络模型、传统长短期记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)神经网络模型和GRU模型,其均方误差(ERMS)分别减少11.57%、33.86%、48.78%,平均绝对百分比误差(EMAP)分别降低19.55%、28.23%和32.76%,同时,在测试集中有着更高的拟合效果(R2=0.9789),验证了该模型有较高的精准度和泛化性。 展开更多
关键词 安全工程 经验模态分解 门控循环单元 井下监测数据 瓦斯体积分数预测
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自驱动关节臂测量机在线测量的最佳测量区确定方法
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作者 李莉 刘柄瑶 +3 位作者 王龙 黄鑫 杨洪涛 沈梅 《工具技术》 北大核心 2025年第10期130-138,共9页
为了实现低精度关节臂测量机高精度测量,本文提出一种应用于指定加工区域内工件在线测量的测量机最佳测量区和最优测量姿态确定方法,建立测量机应用于指定测量空间内的测量模型和误差模型,分析该测量空间内测量点最大测量误差分布规律,... 为了实现低精度关节臂测量机高精度测量,本文提出一种应用于指定加工区域内工件在线测量的测量机最佳测量区和最优测量姿态确定方法,建立测量机应用于指定测量空间内的测量模型和误差模型,分析该测量空间内测量点最大测量误差分布规律,研究基于粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,PSO)和牛顿迭代法的测量机最佳测量区和最优测量姿态的确定方法,利用实验优化选择PSO算法中的各关键参数,进行PSO算法与蚁群优化算法(Ant Colony Optimization,ACO)和基于局部和全局变异策略的果蝇优化算法(Local and Global Mutation Strategy based Fruit Fly Optimization Algorithm,LGMS-FOA)的寻优效果对比实验,并进行指定测量空间内的测量机测量点误差分布规律分析和最佳测量区确定验证实验,在此基础上确定测量机测量特定点的最优测量姿态。分析实验结果发现,PSO算法的稳定性和收敛速度比ACO算法好,而LGMS-FOA算法在求解时会陷入局部最优,关节臂测量机在所研究的测量空间内的测量点误差分布规律为椭球形,所确定的最佳测量区为500 mm≤x≤520 mm,80 mm≤y≤100 mm,100 mm≤z≤120 mm,该区域的最大测量误差为0.056 mm。测量机测量该最佳测量区内的测量点(504,88,108)时,其最优测量姿态为θ_(1)=212.5260°,θ_(2)=111.1939°,θ_(3)=332.5388°,θ_(4)=112.5932°,θ_(5)=82.6842°,θ_(6)=90.3424°,测量误差可降低至0.002 mm。 展开更多
关键词 关节臂坐标测量机 在线测量 PSO算法 最佳测量区 最优测量姿态
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不同应变率下松软煤体动态压缩力学特征
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作者 朱传奇 王磊 +2 位作者 刘怀谦 陈礼鹏 张帅 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第4期244-254,共11页
深部冲击荷载扰动极易诱发松软煤层围岩失稳事故。为研究不同应变率下松软煤体动态力学特征,针对淮南矿区潘一矿11518工作面松软煤体,压制ø50 mm×25 mm的圆柱形型煤试样,运用分离式霍普金森压杆试验系统,开展5组冲击速度下(0... 深部冲击荷载扰动极易诱发松软煤层围岩失稳事故。为研究不同应变率下松软煤体动态力学特征,针对淮南矿区潘一矿11518工作面松软煤体,压制ø50 mm×25 mm的圆柱形型煤试样,运用分离式霍普金森压杆试验系统,开展5组冲击速度下(0.30、0.35、0.40、0.45、0.50 MPa)煤体的动态压缩试验,获取煤体动态应力−应变曲线,计算破碎耗能及耗能密度,筛分不同粒径区间破碎煤体质量,分析煤体力学特征参数、能量耗散及破碎特征随应变率的变化规律,揭示煤体冲击破坏的应变率效应。结果表明:在试验应变率范围内,煤体初始压密阶段均不明显,且随应变率的增高,弹性变形阶段曲线斜率缓慢增大,屈服阶段有所增长,软化阶段应力降幅增大。煤体峰值应力、峰值应变、割线模量随应变率的增高均具有线性增大的变化特点,增幅分别为130.998%、111.335%、52.026%。随应变率的增高,煤体破碎耗能及破碎耗能密度均呈指数增长,破碎耗能占比逐渐增大。应变率越大,破坏后煤体小体积碎块越多,应变率由66.778 s^(−1)变化到259.154 s^(−1)过程中,碎块平均粒径由3.34 mm逐渐降低至2.49 mm,碎块分形维数由2.37缓慢增大到2.61,型煤与原煤(应变率为57.433~240.100 s^(−1))破碎特征随应变率变化趋势具有一致性。研究结果可为厘清松软煤体冲击动态力学响应过程、防控失稳灾害提供试验依据。 展开更多
关键词 松软煤体 应变率 力学特征参数 能量耗散 破碎特征
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基于正交试验的U形通风采煤工作面瓦斯爆炸超压影响因素分析
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作者 刘佳佳 张翔 +3 位作者 高志扬 张扬 陈玖强 靳马超 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第4期163-176,共14页
为探究U形通风采煤工作面瓦斯爆炸的传播规律,并探讨瓦斯爆炸超压衰减对不同影响因素的敏感性,利用Fluent模拟软件并结合某矿3906工作面情况开展了数值模拟研究。首先,根据瓦斯爆炸机理搭建了数学模型,并依据前人实验方案进行了数值模拟... 为探究U形通风采煤工作面瓦斯爆炸的传播规律,并探讨瓦斯爆炸超压衰减对不同影响因素的敏感性,利用Fluent模拟软件并结合某矿3906工作面情况开展了数值模拟研究。首先,根据瓦斯爆炸机理搭建了数学模型,并依据前人实验方案进行了数值模拟,以此验证了该数学模型的可靠性;其次,依序进行了模拟关键参数的优化,并得到了关键参数网格尺寸、迭代步长和点火温度的最合理设置分别为0.2 m、0.05 ms和1900 K,通过拟合得到了工作面爆炸超压峰值及其到达时间与爆心距之间的函数关系。通过正交试验分析了瓦斯爆炸超压衰减对不同影响因素的敏感性。极差分析结果表明,温度、瓦斯体积分数和瓦斯积聚区压力3个主控因素的极差值依次减小,温度对于爆炸超压衰减的影响最显著,其中R值达到5.928。运用方差分析对影响瓦斯爆炸超压衰减率的主控因素进行了显著性研究,结果表明,温度的方差值最大,瓦斯积聚区压力的方差值次之,瓦斯体积分数的方差值最小,其中温度的显著值F达到31.835,其余两项不显著。 展开更多
关键词 U形通风 采煤工作面 瓦斯爆炸 超压衰减率 正交试验
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超临界CO_(2)脉动作用对低阶煤微观-宏观结构损伤演化特征
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作者 刘佳佳 李元隆 +2 位作者 高建良 王丹 张云龙 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第2期190-199,共10页
为了明晰超临界CO_(2)脉动作用对低阶煤的作用效果及机理,采集新疆艾维尔沟矿深部低阶煤作为试验对象,通过自主搭建的超临界CO_(2)脉动致裂试验系统开展试验研究,对脉动作用前后的煤样分别进行XRD、FTIR、低温液氮吸附试验、低场核磁共... 为了明晰超临界CO_(2)脉动作用对低阶煤的作用效果及机理,采集新疆艾维尔沟矿深部低阶煤作为试验对象,通过自主搭建的超临界CO_(2)脉动致裂试验系统开展试验研究,对脉动作用前后的煤样分别进行XRD、FTIR、低温液氮吸附试验、低场核磁共振及单轴压缩试验测定,量化分析超临界CO_(2)脉动作用前后煤体的微观结构、孔隙结构及力学特性变化。结果表明:超临界CO_(2)脉动作用后,煤中方解石和黏土矿物的质量分数增加,黏土矿物质量分数的变化主要受氨伊利石增加的影响,煤中各有机官能团峰值均呈现不同程度的降低,超临界CO_(2)对有机物的萃取作用效果明显,脉动作用后煤体的微晶结构受到损伤,晶体层片间距增加了0.002 9 nm,煤体结构趋于松散;对比超临界CO_(2)脉动作用前,作用后煤样XJ-A、XJ-B有效孔隙率分别提高了66.7%、128.6%,煤体内部孔隙连通性增强,脉动作用对微小孔及中孔的改造作用更明显;超临界CO_(2)脉动作用后煤的力学特性显著劣化,单轴抗压强度和弹性模量分别降低54.73%和59.82%,声发射振铃计数和累积能量均大幅降低,振铃计数峰值降至作用前51%,煤样内部颗粒黏聚力降低,累积能量降低了62%。综上,超临界CO_(2)脉动作用能够显著破坏低阶煤的微观-宏观结构,对深部低阶煤储层致裂增透、煤层气抽采具有重要意义。 展开更多
关键词 超临界CO_(2) 脉动致裂 微观结构 孔隙 力学特性
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