中关铁矿采动应力演化特征及围岩稳定性模拟研究

1

作者 路燕泽 马宁 +3 位作者 于庆磊 向伟华 杨学瑞 王立杰 《金属矿山》 北大核心 2025年第4期21-28,共8页

研究采动应力演化及规律,确保采动影响下采场围岩及底部结构稳定性,能有效保障地下金属矿山安全高效开采。以中关铁矿-230 m水平为工程背景,采用室内试验和数值模拟的方法,模拟多矿房回采—充填过程,分析采动影响下应力场及位移场的演... 研究采动应力演化及规律,确保采动影响下采场围岩及底部结构稳定性,能有效保障地下金属矿山安全高效开采。以中关铁矿-230 m水平为工程背景,采用室内试验和数值模拟的方法,模拟多矿房回采—充填过程,分析采动影响下应力场及位移场的演化特征及围岩稳定性。结果表明:(1)采场围岩整体应力集中程度较低,局部应力集中程度较高,且主要集中于充填体顶部区域,底部结构围岩应力集中程度普遍相对较低。(2)采场整体稳定性良好,以充填体顶部区域的覆岩及自身沉降为主,呈现各相邻充填体间接触部分的整体位移大于充填体内部的特征。(3)根据模拟结果,采动过程中应加强对穿脉巷道单侧采动、另一侧未采动情况下巷道相应位置的监测,及时实施卸压、补强支护等措施,防止巷道在局部高应力作用下失稳破坏,确保矿井安全高效生产。 展开更多

关键词 采动应力 采动位移 演化特征 稳定性 补强支护

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基于小波变换的中关铁矿地下水位对降雨的响应机制 被引量：2

2

作者 王岩 左文喆 +3 位作者 张阳 杨春柳 汪洋 贺海飞 《水电能源科学》 北大核心 2024年第11期46-50,共5页

大气降水是矿区地下水系统的重要源汇项之一,掌握矿区地下水位对降雨的响应机制对于矿区安全生产具有重要作用。基于2018~2023年中关铁矿帷幕内外观测孔水位和降雨量数据,采用连续小波变换、小波相干和交叉小波变换的方法,可视化地下水... 大气降水是矿区地下水系统的重要源汇项之一,掌握矿区地下水位对降雨的响应机制对于矿区安全生产具有重要作用。基于2018~2023年中关铁矿帷幕内外观测孔水位和降雨量数据,采用连续小波变换、小波相干和交叉小波变换的方法,可视化地下水位和降雨量的主震荡周期和主共振周期,分析观测孔水位—降雨量、帷幕内外观测孔的滞后性。结果表明,观测孔水位具有8~16个月的主震荡周期;在2019年8月至2022年12月的时段内、8~16个月的周期的时间尺度上,各观测孔水位序列与降水量序列之间共振关系明显;地下水位动态滞后降雨1/4个周期,整体滞后约4个月。研究结果为矿区地下水系统的源汇项分析、水位动态分析及建立更加精细的水文地质模型提供了理论和方法支持。 展开更多

关键词 地下水动态 小波变换 时滞性 中关铁矿

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中关铁矿高阶段采场充填料浆流动沉降规律及施工参数优化

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作者 路燕泽 甘德清 +4 位作者 向伟华 连欢超 刘志义 杨志强 王立杰 《金属矿山》 北大核心 2024年第12期173-180,共8页

为探究中关铁矿高阶段采场充填料浆的流动沉降规律,提升充填质量,阐述了高阶段采场充填料浆流动沉降理论、非限定界限及润滑层效应的料浆沉降模型,利用数值模拟软件研究了充填料浆在采场内的颗粒运移特征及沉降行为,对不同采场长度下充... 为探究中关铁矿高阶段采场充填料浆的流动沉降规律,提升充填质量,阐述了高阶段采场充填料浆流动沉降理论、非限定界限及润滑层效应的料浆沉降模型,利用数值模拟软件研究了充填料浆在采场内的颗粒运移特征及沉降行为,对不同采场长度下充填料浆入口数量及位置选取进行了优化,揭示了充填料浆在采场内的流动沉降特性。结果表明:充填料浆在采场流动沉积后形成锥形分布,且当料浆内粗骨料含量达到一定阈值时分为粗颗粒区、细颗粒区及灰砂区;料浆固相颗粒沉降速度分布差异性显著,料浆入口处沉降速度最大,沿x轴延伸时沉降速度减小,沿z轴延伸时沉降速度增大;当采场长度由30 m分别增至40~60、70~80 m时,充填料浆入口数量分别设置为一个、两个及三个可提升充填质量;当采场长度达到90 m时,同样设置三个料浆入口,但需将四分之一与四分之三处料浆入口分别沿采场长度方向向两侧移动2.5 m,提升料浆固相颗粒流动分布均匀性。研究结果可为提升充填开采质量提供理论依据。 展开更多

关键词 充填料浆 流动沉降 颗粒运移 数值模拟 放料口优化

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中关铁矿堵水帷幕内外水位变化规律 被引量：6

4

作者 夏冬 袁雪涛 常宏 《金属矿山》 CAS 北大核心 2016年第5期31-35,共5页

中关铁矿位于水文地质条件复杂、透水性强的奥陶系石灰岩中,该矿在井建期间一直受到严重的水害威胁。在详细分析矿区含水层特征、富水性变化规律及地下水运动特征的基础上,对中关铁矿堵水帷幕内外的水位随季节及年份的动态变化规律进行... 中关铁矿位于水文地质条件复杂、透水性强的奥陶系石灰岩中,该矿在井建期间一直受到严重的水害威胁。在详细分析矿区含水层特征、富水性变化规律及地下水运动特征的基础上,对中关铁矿堵水帷幕内外的水位随季节及年份的动态变化规律进行了分析。结果表明:帷幕内外地下水的动态变化规律不仅受区域地下水径流条件和季节更替的影响,还受帷幕本身及帷幕区域内井巷工程施工及疏干排水作用的影响。根据对矿区水文地质条件及帷幕内外水位变化规律的宏观认识,提出了矿井建设过程中的突水防治对策:工作面超前探水、修建蓄水水仓、矿坑内进行超阶段疏干及对地下水水位和矿井涌水量的持续观测等。 展开更多

关键词 地下铁矿 堵水帷幕 水位变化规律 突水 防治对策

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中关铁矿堵水帷幕模型的建立及其稳定性分析 被引量：7

5

作者 夏冬 常宏 《金属矿山》 CAS 北大核心 2015年第12期157-160,共4页

为保护地下水资源,合理开发矿产资源,采用全封闭的注浆堵水帷幕堵截地下水是保证大水矿山正常开采的一种有效的技术措施。在井巷施工及矿体开采过程中,需对帷幕内围岩进行疏干排水,随着疏干排水的进行,势必会在帷幕内外形成一定的水力梯... 为保护地下水资源,合理开发矿产资源,采用全封闭的注浆堵水帷幕堵截地下水是保证大水矿山正常开采的一种有效的技术措施。在井巷施工及矿体开采过程中,需对帷幕内围岩进行疏干排水,随着疏干排水的进行,势必会在帷幕内外形成一定的水力梯度,这将对帷幕的稳定性产生很大的不利影响。结合中关铁矿注浆堵水帷幕工程,根据矿区的水文地质资料、工程地质资料和钻孔资料,建立堵水帷幕区域的三维地质模型、三维可视化模型和三维力学计算模型,并对帷幕内围岩疏干排水引起的应力响应进行分析。结果表明:疏干排水使堵水帷幕区域的应力场发生了明显的改变,疏干排水对西侧和西南侧帷幕的扰动较为明显。 展开更多

关键词 注浆堵水帷幕 疏干排水 数值模拟 稳定性分析

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浸水作用下磁铁矿动态损伤及能量演化机制 被引量：1

6

作者 路燕泽 甘德清 +3 位作者 王社光 刘志义 王庆刚 王立杰 《金属矿山》 CAS 北大核心 2024年第4期95-101,共7页

为分析浸水作用下磁铁矿的动态损伤特性以及能量运移规律,对磁铁矿进行不同时间的浸水处理,利用霍普金森压杆试验系统(SHPB)对浸水磁铁矿开展了不同冲击载荷值的动态压缩试验。结果表明:浸水作用下磁铁矿动态破坏变形过程分为弹性变形,... 为分析浸水作用下磁铁矿的动态损伤特性以及能量运移规律,对磁铁矿进行不同时间的浸水处理,利用霍普金森压杆试验系统(SHPB)对浸水磁铁矿开展了不同冲击载荷值的动态压缩试验。结果表明:浸水作用下磁铁矿动态破坏变形过程分为弹性变形,屈服损伤变形以及失稳破坏3个阶段;磁铁矿动态抗压强度随浸水时间增加而减小,两者呈指数递减关系,而磁铁矿的动态抗压强度减少值先增大后减小,当浸水时间为14 d时,动态抗压强度减小值最大;随浸水时间增加,磁铁矿破碎程度增大,但浸水时间为14 d的整体破碎均匀度最佳;浸水磁铁矿能量演化过程分为弹性储能,能量转换,能量耗散3个阶段;增加动态载荷值可提高浸水时间14 d的磁铁矿能量利用率,在此浸水时间下磁铁矿能耗密度最大,表明开展磁铁矿浸水处理可以有效改善矿石破碎的不均匀度,减少二次破碎工作量,一定程度上降低爆破能耗。研究结果为富水矿体安全高效开采提供一定理论指导。 展开更多

关键词 浸水作用 磁铁矿 动态损伤 能量演化

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大直径深孔分段爆破切井掏槽方式优化

7

作者 路燕泽 王立杰 +3 位作者 连欢超 杨曦 于兴社 尹爱民 《工程爆破》 北大核心 2025年第1期17-23,88,共8页

为提升掏槽效率,对大直径深孔分段爆破成井掏槽方式进行优化。选取4种模型进行破裂区域大小理论计算,利用ANSYS/LS-DYNA数值软件开展单孔爆破以及不同掏槽方式下的爆破模拟试验,以爆破破裂区域连通性和连通空间大小为指标进行分析。结... 为提升掏槽效率,对大直径深孔分段爆破成井掏槽方式进行优化。选取4种模型进行破裂区域大小理论计算,利用ANSYS/LS-DYNA数值软件开展单孔爆破以及不同掏槽方式下的爆破模拟试验,以爆破破裂区域连通性和连通空间大小为指标进行分析。结果表明:当单孔爆破后,可将周围破碎岩体划分为4个区域:压碎(缩)区、破碎区、破裂区和弹性振动区。其中,压碎区及破碎区可以认为是有效破裂区,掏槽效果与有效破裂区范围的大小相关;将损伤区与塑性变形区考虑为破裂区域时,由理论计算破裂区域半径与炮孔半径之比分别为9.403,8.438,数值模拟分析显示两者比值为8~10,表明模拟结果准确;对比2种掏槽方式并结合工程应用,桶形掏槽成本高且难以满足生产需求,螺旋掏槽爆破后整体效果优于桶形掏槽,建议矿山选取螺旋掏槽进行大直径深孔分段爆破切井。研究结果从多种理论方法出发,结合数值模拟定义有效破裂区,并开展工程实践验证,为大直径深孔分段爆破切井掏槽方式的选取提供了依据。 展开更多

关键词 大直径深孔 分段爆破切井 桶形掏槽 螺旋掏槽 数值模拟

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阶段空场嗣后充填法凿岩硐室矿柱对顶板稳定性的影响

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作者 向伟华 路燕泽 +5 位作者 刘志义 王社光 王立杰 甘德清 陈彦亭 杨志强 《矿冶工程》 北大核心 2025年第3期69-76,共8页

以河北钢铁集团沙河中关铁矿南区为研究对象,基于普氏地压理论和卡斯特纳方程构建凿岩硐室矿柱稳定性计算模型,探讨阶段空场嗣后充填法凿岩硐室各因素对顶板稳定性的影响,采用数值模拟分析了凿岩硐室内不留矿柱(方案1)与先留设矿柱后与... 以河北钢铁集团沙河中关铁矿南区为研究对象,基于普氏地压理论和卡斯特纳方程构建凿岩硐室矿柱稳定性计算模型,探讨阶段空场嗣后充填法凿岩硐室各因素对顶板稳定性的影响,采用数值模拟分析了凿岩硐室内不留矿柱(方案1)与先留设矿柱后与矿体一起崩落(方案2)条件下的顶板稳定性。结果表明:采场开采长度27~45 m时,方案2的凿岩硐室顶板失稳风险较大;采场开采长度大于45 m时,2种方案顶板均存在失稳风险;方案2会使凿岩硐室内应力集中,顶板和侧帮出现应力加速释放现象;方案1的凿岩硐室应力释放和分布较为稳定,破坏时间相对滞后;矿岩稳固性较差时,选择方案1更利于顶板稳定。 展开更多

关键词 阶段空场嗣后充填法 凿岩硐室 矿柱 顶板稳定性 敏感性分析 采场结构 顶板应力

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锚固界面剪切力学特征及参数优化试验研究 被引量：2

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作者 田欣 路燕泽 +3 位作者 陈彦亭 于庆磊 王社光 曹永胜 《金属矿山》 CAS 北大核心 2024年第8期35-44,共10页

为加强软岩巷道支护性能,改善锚杆支护设计及其参数,针对锚固系统中界面力学特征以及失效破坏模式进行试验探究,并利用FLAC3D数值模拟方法,以锚固剂、锚固长度为研究参数,对围岩变形、锚杆受力以及塑性区分布规律进行分析、探究,确定科... 为加强软岩巷道支护性能,改善锚杆支护设计及其参数,针对锚固系统中界面力学特征以及失效破坏模式进行试验探究,并利用FLAC3D数值模拟方法,以锚固剂、锚固长度为研究参数,对围岩变形、锚杆受力以及塑性区分布规律进行分析、探究,确定科学合理的软岩巷道支护参数。试验研究表明:钢筋—锚固剂界面剪切力学性能,随锚固剂由M20砂浆材料换为高纤维含量ECC-2%材料,其界面峰值剪切应力上涨了122%;当锚固剂—岩石界面黏结强度足够高时,影响其稳定性的主要因素即为岩石自身抗拉强度和内聚力;当采用锚固剂类型为ECC-2%且锚固长度为2.2 m的支护参数时,巷道顶板位移变形量、两帮位移、塑性区范围较优化前的方案分别降低了12.9%、29.15%、20.0%,锚杆最大轴力提高了95.5%。研究结果为软弱围岩支护参数的优化提供了科学依据,并且对于类似工程的支护设计和优化具有参考价值。 展开更多

关键词 锚杆支护 界面力学 性能强化 数值模拟

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基于量化GSI系统对地下岩体力学参数的估算 被引量：1

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作者 王社光 于庆磊 +3 位作者 尹爱民 贾淯斐 杨志强 马宁 《金属矿山》 CAS 北大核心 2024年第8期53-58,共6页

地下岩体力学参数的准确获取可以为破碎岩体支护设计、采矿方法优化提供一定数据支撑,对保护井下作业人员安全起着重要作用。为准确、便捷获得地下岩体力学参数,采用岩体结构等级SR、岩体结构面等级SCR以及岩体完整性系数Kv 3个指标,通... 地下岩体力学参数的准确获取可以为破碎岩体支护设计、采矿方法优化提供一定数据支撑,对保护井下作业人员安全起着重要作用。为准确、便捷获得地下岩体力学参数,采用岩体结构等级SR、岩体结构面等级SCR以及岩体完整性系数Kv 3个指标,通过多指标交集定量化获取GSI值,并结合地质强度指标GSI与扰动参数D之间存在的数理关系,量化扰动参数D,并应用Hoek-Brown强度准则确定岩体力学参数。将实际地质调查结果与室内岩石力学试验相结合,估算某地下铁矿岩体力学性能指标,发现矿体力学性能明显弱于围岩约60%,表明需加强进路巷道以及矿岩边界处的支护强度,该估算方法对地下岩体稳定性优化设计具有重要的指导意义。 展开更多

关键词 HOEK-BROWN 强度准则 地质强度指标 扰动参数 岩体完整性系数

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缓倾斜极厚矿体高阶段采场开采顺序优化 被引量：2

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作者 甘德清 孟岐 +1 位作者 刘志义 路燕泽 《矿冶工程》 CAS 北大核心 2024年第5期28-34,共7页

为了平衡缓倾斜极厚矿体高阶段采场的产能与安全,以某铁矿阶段空场嗣后充填采矿法为背景,进行开采顺序优化研究。首先,基于间柱承压理论,得出间柱宽度合理值为14.2~47.2 m。根据采场结构参数,设计间柱宽度分别为15 m、30 m、45 m,即隔... 为了平衡缓倾斜极厚矿体高阶段采场的产能与安全,以某铁矿阶段空场嗣后充填采矿法为背景,进行开采顺序优化研究。首先,基于间柱承压理论,得出间柱宽度合理值为14.2~47.2 m。根据采场结构参数,设计间柱宽度分别为15 m、30 m、45 m,即隔一采一、隔二采一、隔三采一,并采用FLAC^(3D)建立矿体模型,对比分析各方案顶板沉降以及间柱稳定性。最后,在数值模拟基础上,综合考虑安全与产能的影响因素,构建基于层次分析与模糊综合评判法的开采顺序判断矩阵,计算得出3种方案的综合隶属度分别为0.86、0.79、0.80,确定间柱宽度15 m(隔一采一)为最优方案。工业试验结果表明,该方案在实现最大化生产能力的同时,可保持采场相对稳定。 展开更多

关键词 缓倾斜矿体 极厚矿体 开采顺序 阶段空场嗣后充填法 间柱稳定性 数值模拟 高阶段采场 间柱宽度

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胶结充填体早期损伤对后期力学性能的影响 被引量：2

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作者 甘德清 张雅洁 +1 位作者 刘志义 路燕泽 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第2期1-7,共7页

目的为了探明胶结充填体早期损伤对后期承载性能的影响,方法通过开展早期受损充填体经养护一定龄期后的单轴压缩试验,以损伤龄期和压损程度为变量,以受损充填体的后期变形特性、抗压强度、弹性模量为后期力学性能评价指标,分析充填体损... 目的为了探明胶结充填体早期损伤对后期承载性能的影响,方法通过开展早期受损充填体经养护一定龄期后的单轴压缩试验,以损伤龄期和压损程度为变量,以受损充填体的后期变形特性、抗压强度、弹性模量为后期力学性能评价指标,分析充填体损伤龄期和压损程度对其后期力学性能的影响规律。结果结果表明:在同一损伤龄期下,充填体在80%压损下后期峰值应力及残余应力最低;压损程度对龄期3,7 d的充填体后期变形特性影响较小,对龄期14,21 d的充填体后期变形特性弱化作用较大;80%以下的压损程度对龄期3,7 d充填体后期抗压强度影响较小,各个压损程度对龄期14,21 d充填体后期抗压强度影响较大,压损程度越大,后期抗压强度越低;各龄期充填体后期弹性模量均随压损程度的增大而增大。养护龄期14 d之后的充填体受损后对其后期力学性能影响显著,且不同压损程度对龄期14 d之后的充填体后期力学影响显著。结论研究结果可为上向水平充填采矿方法中充填质量的控制提供理论指导。 展开更多

关键词 尾砂胶结充填体 早期损伤 应力-应变关系 抗压强度

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地下中深孔爆破的最佳减振延期时间研究 被引量：1

13

作者 王社光 杨志强 +3 位作者 王立杰 杨曦 王福全 王庆刚 《爆破器材》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期58-64,共7页

以地下铁矿扇形中深孔爆破为研究对象,对实际采集的爆破振动波进行全波段的频率分析,在Matlab拟合叠加分析的基础上,提出了以高频次子周期对应的半周期为最佳延期时间的方法,并进行了数值模拟与现场验证。研究表明:将爆破振动波主频对... 以地下铁矿扇形中深孔爆破为研究对象,对实际采集的爆破振动波进行全波段的频率分析,在Matlab拟合叠加分析的基础上,提出了以高频次子周期对应的半周期为最佳延期时间的方法,并进行了数值模拟与现场验证。研究表明:将爆破振动波主频对应的半周期进行错相相减,减振效果并不明显,甚至有振动增强的现象;孔间最佳延期时间主要与爆破振动波有效波段内所包含的高频次子周期相关。以高频次子周期确定延期时间准确性更高。多次叠加减振强度的大小仍与高频次子周期相关。只是在低叠加次数条件下,两者之间的敏感性不高,次高频次子周期也可以起到一定的降振效果。但是,随着叠加次数的增加,两者之间的关联性不断增强,故只有高频次子周期才有良好的连续叠加减振效果。 展开更多

关键词 中深孔爆破 孔间最佳延期时间 Matlab数据拟合 高频次子周期 减振

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大倾角极软厚煤巷围岩破坏机理与支护参数优化 被引量：13

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作者 郭东明 李铁 +4 位作者 吴尚 何天宇 侯健 闫鹏洋 常宏 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2014年第5期569-575,共7页

以杜家村煤矿1201南运输巷为研究对象,结合FLAC3D数值分析方法与非对称性耦合支护理论,分析了1201南运输巷的围岩破坏机理并提出大倾角极软厚煤层的支护优化方案.研究结果表明,大倾角极软厚煤层巷道围岩破坏主要是由顶板上部岩层剪切与... 以杜家村煤矿1201南运输巷为研究对象,结合FLAC3D数值分析方法与非对称性耦合支护理论,分析了1201南运输巷的围岩破坏机理并提出大倾角极软厚煤层的支护优化方案.研究结果表明,大倾角极软厚煤层巷道围岩破坏主要是由顶板上部岩层剪切与张拉作用所致;优选了支护方案,有效抑制了巷道底板的底臌、两帮的移近及其塑性区的发展.现场应用表明,顶板锚索支护范围内,锚杆（索）非对称性耦合支护的围岩整体性较好,巷道围岩在支护20~30 d后,变形趋于稳定. 展开更多

关键词 大倾角极软厚煤层 支护方案优选 矿压观测

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含水煤岩损伤破坏过程中声发射特征的研究 被引量：8

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作者 夏冬 杨天鸿 常宏 《金属矿山》 CAS 北大核心 2014年第6期1-9,共9页

岩土工程在施工及运营期间,经常会遇到地下水和施工及运行载荷的共同作用,岩体在地下水和各载荷作用下的力学性能是影响岩土工程长期稳定性的重要因素之一。在收集国内外相关资料的基础上,对含水煤岩在单轴压缩、周期载荷作用、三轴压... 岩土工程在施工及运营期间,经常会遇到地下水和施工及运行载荷的共同作用,岩体在地下水和各载荷作用下的力学性能是影响岩土工程长期稳定性的重要因素之一。在收集国内外相关资料的基础上,对含水煤岩在单轴压缩、周期载荷作用、三轴压缩、剪切及拉伸等应力作用下的力学特性及声发射特征等方面进行了综述,对国内外的研究现状进行了回顾与分析,进而总结了含水煤岩力学特性及声发射特征的部分规律。指出随声发射技术在工程岩体稳定性监测领域的广泛应用及试验手段和试验方法的进一步发展,含水煤岩声发射有向真三轴、多场耦合方向发展的趋势,同时随着数值模拟软件及并行技术的快速发展,数值模拟试验将为含水煤岩声发射特征的研究开辟新的途径。 展开更多

关键词 含水煤岩 不同应力路径 损伤破坏 声发射

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全尾砂胶凝材料开发及泡沫砂浆充填试验研究 被引量：4

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作者 张国胜 高谦 +3 位作者 郭斌 李胜辉 涂光富 杨云鹏 《金属矿山》 CAS 北大核心 2020年第12期74-80,共7页

针对矿山全尾砂充填采用水泥作为胶凝材料,不仅成本较高,而且充填效果不佳的问题,利用固废资源开发新型全尾砂胶凝材料。在满足充填强度要求的前提下,对充填材料配比进行优化;并在开发胶凝材料的基础上添加发泡剂,制备泡沫砂浆,不仅改... 针对矿山全尾砂充填采用水泥作为胶凝材料,不仅成本较高,而且充填效果不佳的问题,利用固废资源开发新型全尾砂胶凝材料。在满足充填强度要求的前提下,对充填材料配比进行优化;并在开发胶凝材料的基础上添加发泡剂,制备泡沫砂浆,不仅改善了充填料浆的流动性,而且能提高接顶率。首先对尾砂、矿渣等材料进行物化分析及粒径级配分析;其次在前期探索性试验的基础上,采用均匀试验和配比优化试验确定新型胶凝材料优化配比为矿渣80.5%、脱硫石膏16.5%和生石灰3%;最后以优化配比的胶凝材料进行泡沫砂浆充填试验,试验结果显示:添加泡沫剂的全尾砂浆强度、流变性均与砂浆干密度、胶砂比及料浆浓度密切相关。 展开更多

关键词 充填采矿法 矿渣 胶凝材料 配比优化 泡沫砂浆

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基于能量匹配的充填体强度设计及料浆配比优化 被引量：3

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作者 杨志强 王立杰 +3 位作者 王社光 高谦 王福全 王庆刚 《金属矿山》 CAS 北大核心 2023年第2期38-42,共5页

由于各矿山地质条件不同、开采方法及结构参数不同,且影响充填体强度因素多而复杂,给安全经济合理的充填体强度确定带来困难。本研究根据前期胶砂强度试验、管输特性试验的结果,基于充填体与围岩相互作用关系,采用能量耗散理论,分别确... 由于各矿山地质条件不同、开采方法及结构参数不同,且影响充填体强度因素多而复杂,给安全经济合理的充填体强度确定带来困难。本研究根据前期胶砂强度试验、管输特性试验的结果,基于充填体与围岩相互作用关系,采用能量耗散理论,分别确定一步采和二步采充填体合理强度;在此基础上,结合料浆管输特性,采用多目标模糊综合评判理论对充填料浆配比进行优化,在满足充填体强度和料浆流动性基础上进一步降低充填成本。研究表明:一步采和二步采充填合理强度分别为2.50 MPa和1.0 MPa,固化时间均为28 d;充填料浆优化配比均为胶砂比1∶5和料浆浓度64%。试验验证表明所得优化配比具有较高可靠性,可为工业充填提供依据。 展开更多

关键词 全尾砂 胶结充填体 能量匹配 模糊综合评判 配比优化

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围岩强度弱化对堵水帷幕稳定性影响的数值模拟研究 被引量：4

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作者 夏冬 吴朝松 +2 位作者 杨天鸿 贾淯斐 常宏 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第S01期220-230,共11页

为保护地下水资源,合理开发矿产资源,采用全封闭的注浆堵水帷幕堵截地下水,是保证大水矿山正常开采的一种有效技术措施。受开采扰动的围岩在地下水长期作用下,其强度势必会发生弱化作用。为探究围岩强度弱化对堵水帷幕稳定性的影响规律... 为保护地下水资源,合理开发矿产资源,采用全封闭的注浆堵水帷幕堵截地下水,是保证大水矿山正常开采的一种有效技术措施。受开采扰动的围岩在地下水长期作用下,其强度势必会发生弱化作用。为探究围岩强度弱化对堵水帷幕稳定性的影响规律,以中关铁矿堵水帷幕为研究对象,在详细分析矿区工程地质、水文地质资料的基础上,建立堵水帷幕三维地质、数值计算模型。根据不同饱水时间岩石物理、力学参数,结合岩体结构面空间几何信息,采用Hoek-Brown强度准则,计算不同饱水时间岩体单轴抗压强度、弹性模量等物理、力学参数。利用COMSOL Multiphysics数值模拟软件,分析围岩强度弱化对堵水帷幕稳定性的影响。结果表明:闪长岩、奥灰岩的强度参数均随饱水时间的延长而降低,饱水90 d后,闪长岩的单轴抗压强度、弹性模量、黏聚力和内摩擦角较天然状态分别降低40.84%,24.51%,22.81%和13.55%,奥灰岩对应的强度参数较天然状态分别降低45.96%,16.01%,25.44%和18.70%;堵水帷幕与围岩接触区域应力集中程度随深度的增加而增大,在堵水帷幕与强渗透性围岩接触区域、堵水帷幕刚度与围岩刚度差异较大区域,易形成高应力集中区;随堵水帷幕内围岩强度的持续降低,帷幕内外应力差及帷幕与围岩接触区域应力集中值也呈增大趋势;帷幕内围岩在饱水时间小于14 d的情况下,堵水帷幕内外应力差及应力集中值增加速率较大,当饱水时间大于30 d后,应力集中值增加速率逐渐减小并趋于定值;为降低围岩强度弱化对堵水帷幕稳定性产生的不利影响,提出丛状放水孔与放水硐室相结合的疏干排水方案,为监测帷幕的堵水效果和帷幕内破碎带与围岩的水力联系,提出在帷幕内外和地下水径流的上、下游及破碎带发育区域布置水位观测孔。研究结果为中关铁矿堵水帷幕稳定性监测、疏干排水方案设计及帷幕内外水位观测孔设计提供依据。 展开更多

关键词 堵水帷幕 强度弱化 数值模拟 稳定性分析

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复杂采场结构参数数值模拟及采矿方法优化 被引量：29

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作者 路燕泽 郭斌 +3 位作者 杨志强 刘志义 王社光 王庆刚 《金属矿山》 CAS 北大核心 2022年第8期69-74,共6页

复杂采场存在矿岩强度低、侧帮与顶板易坍塌等风险,其采场结构参数的确定及采矿方法的选择是当今采矿技术的一大难题。以某铁矿复杂采场为背景,进行采场结构参数数值模拟及采矿方法优化研究。首先进行岩体力学实验和现场结构面调查分析... 复杂采场存在矿岩强度低、侧帮与顶板易坍塌等风险,其采场结构参数的确定及采矿方法的选择是当今采矿技术的一大难题。以某铁矿复杂采场为背景,进行采场结构参数数值模拟及采矿方法优化研究。首先进行岩体力学实验和现场结构面调查分析,在此基础上采用BQ值分级法进行采场岩体质量分级;然后基于岩体质量分级结果,按采场宽度分别为10、12、14、16、18 m,采场高度分别为15、20、30、45、60 m,分为单矿房、两矿房、三矿房、四矿房开采等4种情况,分别对每种情况下采场应力、位移、塑性区分布云图进行模拟计算和对比分析,以确定合理的矿房宽度和长度参数;最后结合分析结果并考虑安全及经济等因素,提出2种回采方案。研究结果可为类似采场结构参数的确定及采矿方法的选择提供参考。 展开更多

关键词 复杂采场 岩体质量分级 数值模拟 结构参数优化 采矿方法优化

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复杂矽卡岩巷道锚杆支护参数优化研究 被引量：16

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作者 王立杰 耿帅 +2 位作者 尹爱民 张素娜 何伟 《金属矿山》 CAS 北大核心 2022年第4期60-65,共6页

锚网喷支护是最常用和经济的矿山巷道支护方式,主要以锚杆为主体控制围岩变形与破坏,其锚杆长度、间排距与预应力的选取是体现支护效果的关键因素。针对某铁矿复杂破碎矽卡岩巷道,现有锚网喷支护效果不理想,展开支护参数优化研究。首先... 锚网喷支护是最常用和经济的矿山巷道支护方式,主要以锚杆为主体控制围岩变形与破坏,其锚杆长度、间排距与预应力的选取是体现支护效果的关键因素。针对某铁矿复杂破碎矽卡岩巷道,现有锚网喷支护效果不理想,展开支护参数优化研究。首先采用探地雷达进行巷道松动圈测试,根据围岩松动圈范围及岩体结构特征对矽卡岩进行分类,共分为3类分别进行锚网喷支护参数优化;然后在前期点荷载试验及现场地压监测结果的基础上采用黄金分割法对岩体力学参数进行反演,获得围岩强度及变形参数;最后根据松动圈支护理论确定最佳锚杆长度、合理预紧力,利用FLAC3D建立巷道支护三维数值模型,结合巷道变形及塑性区面积,对锚杆间排距进行优化,分别确定3类矽卡岩巷道合理的锚杆支护参数。经实践验证,优化后支护效果较稳定可靠。研究结果可为复杂矽卡岩巷道锚杆支护设计提供参考。 展开更多

关键词 复杂矽卡岩巷道 锚杆支护 松动圈理论 数值模拟 参数优化

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