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渗流效应下富水粉砂地层盾构隧道端头开挖安全性分析 被引量:1
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作者 张佳华 杨小丽 +2 位作者 蒋贤勇 张道兵 张标 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第1期295-306,共12页
盾构在富水地层中掘进,始发或到达前破除洞门极易造成端头地层失稳破坏。为了分析富水地层盾构隧道端头的安全性,预防坍塌灾害的发生,基于前人提出的富水盾构隧道开挖面附近的水头分布经验公式,忽略横断面上的渗流影响,将复杂的三维渗... 盾构在富水地层中掘进,始发或到达前破除洞门极易造成端头地层失稳破坏。为了分析富水地层盾构隧道端头的安全性,预防坍塌灾害的发生,基于前人提出的富水盾构隧道开挖面附近的水头分布经验公式,忽略横断面上的渗流影响,将复杂的三维渗流难题简化为二维渗流问题,得到了富水盾构隧道开挖面附近的二维渗流场。假定渗流过程中静水头保持恒定,引入二维渗流模型,结合极限分析上限法构建渗流效应下富水粉砂地层盾构隧道端头坍塌破坏机制,推导产生破坏的渗透力功率和岩体重力功率以及抵抗破坏的内能耗散率,并采用穷举算法求解安全系数的最优上限解。研究结果表明,水头差、岩体抗剪强度指标、开挖洞径、埋深比对盾构隧道端头的安全性有显著影响,尤其是水头差,假定水头差为0,即不考虑渗流效应会明显高估盾构隧道端头的安全性。与不降水情况相比较,降水处理后盾构隧道端头地层的安全性显著提高,且处于安全状态,安全性不再与埋深有关,而是取决于地层的抗剪强度以及开挖洞径。研究成果成功应用于长沙地铁5号线与2号线,分析了降水前后富水盾构隧道端头地层的安全性,同时也验证了其处理方案的合理性。本文方法可为今后富水地层盾构隧道端头安全性分析提供理论指导。 展开更多
关键词 盾构隧道端头 渗透力 安全系数 降水 地下水位线
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湖南龙潭组瓦斯灾害与沉积环境对比分析
2
作者 刘海波 刘铁标 施式亮 《矿业工程研究》 2021年第3期54-59,共6页
研究井田瓦斯分布规律对矿井瓦斯灾害防治和煤矿安全生产具有十分重要的意义.以湖南上二叠统龙潭组为研究对象,选取相对瓦斯涌出量、瓦斯含量、矿区内突出矿井百分比等瓦斯地质技术参数,采用平面图参数对比方法,对比分析煤田地质技术参... 研究井田瓦斯分布规律对矿井瓦斯灾害防治和煤矿安全生产具有十分重要的意义.以湖南上二叠统龙潭组为研究对象,选取相对瓦斯涌出量、瓦斯含量、矿区内突出矿井百分比等瓦斯地质技术参数,采用平面图参数对比方法,对比分析煤田地质技术参数,如沉积总厚度、砂泥比、含煤层数、可采煤层累计厚度等的关系.结果显示:湖南龙潭组的瓦斯灾害与三角洲沉积体系的关系密切,但不同类型的三角洲具有不同的影响程度;瓦斯灾害程度与其沉积速率具有负相关,也即沉积速率越大,瓦斯灾害越轻.研究表明瓦斯灾害程度与煤田地质技术参数一样具有区域分布特性,需要考虑位置分布进行综合分析. 展开更多
关键词 安全工程 瓦斯地质 龙潭组 沉积环境 湖南
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复杂环境下铁路路堑爆破开挖安全技术研究 被引量:16
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作者 唐海 易帅 林大能 《工程爆破》 CSCD 2019年第1期24-31,共8页
为了确保既有铁路线和民房密集区域爆破作业的施工安全,需要着重控制爆破有害效应。结合位于湖南张家界禾家村站东侧的路堑山体爆破开挖工程,探讨了周边民房、铁路路基、铁路边坡的爆破振动控制标准,并从爆破技术和防护等方面对控制爆... 为了确保既有铁路线和民房密集区域爆破作业的施工安全,需要着重控制爆破有害效应。结合位于湖南张家界禾家村站东侧的路堑山体爆破开挖工程,探讨了周边民房、铁路路基、铁路边坡的爆破振动控制标准,并从爆破技术和防护等方面对控制爆破振动、爆破飞石及爆破冲击波进行了研究,采取调整爆破自由面方向、预留部分山体不爆破、预裂爆破、逐孔起爆等技术,降低了爆破有害效应。为准确预报后续爆破振动,每次爆破都进行振动监测,并根据实测结果预测下一次爆破的振动值,及时调整段药量,优化爆破参数。爆破效果表明,本工程研究提出的安全技术措施确保了既有铁路线的正常运行及周边民房、居民的安全,可为类似工程提供借鉴。 展开更多
关键词 复杂环境 爆破振动 爆破飞石 防护设计 安全
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湖南省农业碳排放特征及碳达峰分析 被引量:16
4
作者 邓维忠 许中坚 《中国生态农业学报(中英文)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期206-217,共12页
了解湖南省农业碳排放特征及影响因素,可为湖南省绿色低碳农业发展提供科学依据。基于统计年鉴对作物种植面积、农业物资投入量及畜禽养殖量进行数据整合,利用联合国政府间气候变化专门委员会经典碳排放计算理论计算湖南省2007—2020年... 了解湖南省农业碳排放特征及影响因素,可为湖南省绿色低碳农业发展提供科学依据。基于统计年鉴对作物种植面积、农业物资投入量及畜禽养殖量进行数据整合,利用联合国政府间气候变化专门委员会经典碳排放计算理论计算湖南省2007—2020年间农业碳排放量。以2007年为基期年,采用Kaya碳排式和对数均值迪氏分解法(Logarithmic Mean Divisia Index,以下简称LMDI)分析其影响因素,并引入灰色预测模型[gray forecasting model,以下简称GM(1,1)]预测湖南省2021—2040年间碳排放量。计算结果表明,湖南省农业碳排放量呈现出三段式变化:因2008年特大冰雪灾害对农业产生严重影响,农业碳排放量在2007—2008年间呈下降趋势;2009—2015年稳步上升并于2015年达到峰值(6550万t);2015—2020年间整体呈现下降趋势。与此同时,不同地市间存在明显差异:长沙、湘潭、衡阳、邵阳、岳阳、常德、益阳于2015年前后达峰,而其他地市,如株洲、张家界、郴州、永州、怀化、湘西在2018年前均有一段平稳上升期,娄底波动上升,因此难以在2030年前实现碳达峰。湖南省各地市农业碳排放强度呈下降趋势,2007年农业碳排放强度越大的地市其在后续年份中农业碳排放强度下降幅度越大。2007—2020年间各地市农业碳排放量平均变异系数为42%,农业碳排放强度平均变异系数为20%,说明地市之间的农业碳排放量差异程度远大于农业碳排放强度差异程度。农业碳排放源排放占比从大到小依次为:农田土地利用>畜禽养殖>农资投入。地区经济发展水平、劳动力水平和农村总用电量对增加农业碳排放量起主要作用,其中地区经济发展水平、农村总用电量是主要影响因素;农业生产效率、农业产业结构、地区产业结构、农村居民人均用电量的倒数在农业碳排放量减少的过程中起重要作用。本文提出优化产业结构、各地因地制宜地推动绿色创新、加强政府职能等建议,以期为湖南省农业碳减排决策提供参考。 展开更多
关键词 农业碳排放 碳排放强度 时空特征 碳达峰 碳减排 LMDI模型 灰色预测模型 湖南省
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胶结充填体拱效应作用下的水平矿柱回采安全厚度研究 被引量:1
5
作者 蒋江晨 叶永飞 柳小胜 《矿冶工程》 CAS 北大核心 2024年第1期39-43,共5页
通过建立三维胶结充填体拱应力模型,得到胶结充填体竖向荷载计算公式,并根据四边固支顶板模型和岩体极限抗拉强度准则,得到了水平矿柱回采安全厚度确定方法。在某铅锌矿612采场水平矿柱回采的运用实践表明,解析模型计算的胶结充填体竖... 通过建立三维胶结充填体拱应力模型,得到胶结充填体竖向荷载计算公式,并根据四边固支顶板模型和岩体极限抗拉强度准则,得到了水平矿柱回采安全厚度确定方法。在某铅锌矿612采场水平矿柱回采的运用实践表明,解析模型计算的胶结充填体竖向应力与数值模拟结果基本吻合,数值模拟中顶板未出现塑性区,验证了计算确定的保留顶板厚度满足安全生产需求;回采过程监测结果表明,监测点附近的最大累计位移低于极限位移,保留顶板趋于稳定,确定的水平矿柱回采安全厚度具有足够的可靠性。 展开更多
关键词 胶结充填体 拱效应 水平矿柱 薄板理论 回采 安全厚度
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施工隧道台车周边热环境营造与回用风出流角优化
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作者 陈卫宏 李诚 +4 位作者 王达 高超新 陈品明 韦红亮 陈世强 《金属矿山》 CAS 北大核心 2024年第7期215-219,共5页
为改善施工隧道二衬台车周边热环境,将湿式空气净化装置应用于天巴高速公路拾贰坡隧道。围绕装置回用风高效利用问题,以拾贰坡隧道为工程原型,利用Fluent软件建立了0°、15°、30°、45°、60°、75°6种不同... 为改善施工隧道二衬台车周边热环境,将湿式空气净化装置应用于天巴高速公路拾贰坡隧道。围绕装置回用风高效利用问题,以拾贰坡隧道为工程原型,利用Fluent软件建立了0°、15°、30°、45°、60°、75°6种不同出流角的混合式通风计算流体力学模型。基于上述模型进行了数值模拟计算,抽取出二衬台车工作段5个切面的温度—速度场数据,进一步引入体感温度公式作为评价指标,量化出流角变化对台车工作区域速度—温度场的影响,优选了回用风出流角。研究结果表明:出流角过小导致流场紊乱,致使回用风效率降低,不利于环境营造;增大出流角至30°以上时,回用风利用效率明显提高,风速大幅上升,温度出现下降;至45°时,回用风有效利用率接近极限,但降温效果仍随着角度增大而提升;至60°时,降温效果最佳,降低约1.5℃;至75°时,风速降低,温度升高,体感温度降低趋势逆转而升高。结合实测数据,发现回用风出流角为60°时,可最大限度改善隧道施工热环境,保障施工人员职业健康安全。上述分析结果为湿式空气净化装置迭代优化提供了量化参考。 展开更多
关键词 施工隧道 局部环境营造 体感温度 出流角 数值仿真
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煤自燃环境磷氮系抑爆剂抑制多元可燃气体爆炸机制研究
7
作者 张术琳 文拙 +1 位作者 鲁义 杨明瑞 《消防科学与技术》 CAS 北大核心 2024年第3期398-404,共7页
利用CHEMKIN软件,建立了磷氮系抑爆剂磷酸二氢铵(ABC)、三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)抑制甲烷/乙烯/氢气多元可燃气体爆炸化学反应动力学模型,并进行数值模拟计算。模型包含多元可燃气体燃烧的化学反应动力学模型和磷氮系抑爆剂热分解的化学... 利用CHEMKIN软件,建立了磷氮系抑爆剂磷酸二氢铵(ABC)、三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)抑制甲烷/乙烯/氢气多元可燃气体爆炸化学反应动力学模型,并进行数值模拟计算。模型包含多元可燃气体燃烧的化学反应动力学模型和磷氮系抑爆剂热分解的化学反应动力学模型,共61种组分和259步基元反应。根据模拟计算得到多元可燃气体各关键组分摩尔分数变化、反应平衡时温度变化、氢自由基和羟基自由基摩尔分数变化、温度敏感性系数变化等数据,探究关键抑爆组分并对其反应路径进行分析,揭示抑爆剂的抑爆机制。结果表明,ABC和MCA均对多元可燃气体有较好的抑爆效果,且抑爆效果随ABC和MCA比例的增加而增强,ABC抑爆效果优于MCA。两种抑爆剂皆可通过促进H基和OH基结合,生成更加稳定的H_(2)O从而达到抑爆效果,其中ABC的主要抑爆机制为HOPO和PO_(2)形成2HOPO⇔PO_(2)抑制循环,消耗大量H基与OH基生成更稳定的H2O,切断链式反应从而抑爆;MCA的主要抑爆机制为HNCO消耗H基和OH基生成H_(2)O,切断链式反应从而抑爆。 展开更多
关键词 煤自燃 多元可燃气体爆炸 磷氮系抑爆剂
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采空区煤自燃耦合热浮力环境瓦斯运移规律研究
8
作者 吴振超 施式亮 季鹏 《煤炭技术》 CAS 2024年第7期164-168,共5页
为了探讨煤自燃过程多场耦合之间协同动态变化规律的机制,准确划分瓦斯与煤自燃共生灾害区域,采用数值模拟的方法研究了采空区煤自燃区域热浮力作用下瓦斯运移过程。分析了温度场、瓦斯浓度场、气体密度和采空区风流运动特征的分布规律... 为了探讨煤自燃过程多场耦合之间协同动态变化规律的机制,准确划分瓦斯与煤自燃共生灾害区域,采用数值模拟的方法研究了采空区煤自燃区域热浮力作用下瓦斯运移过程。分析了温度场、瓦斯浓度场、气体密度和采空区风流运动特征的分布规律,划分了瓦斯与煤自燃共生灾害区域。模拟结果表明:瓦斯积聚是由热浮力影响下的上升气流、漏风风流和煤自燃点附近的卷吸气流共同作用形成的;入口风速增加时,共生灾害区域面积呈现先增大后减小的趋势,煤自燃区域向采空区中深部移动,瓦斯积聚浓度随着煤自燃温度升高而增加;煤自燃区域产生的热量积聚于小范围区域,与周围区域有较大的温度梯度;模拟得出的采空区煤自燃耦合热浮力作用下瓦斯运移规律,为采空区煤自燃灾害防治提供了参照依据。 展开更多
关键词 煤自燃 热浮力作用 瓦斯运移 瓦斯积聚 风流运动 共生灾害
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大断面隧道揭煤临界安全岩柱厚度研究
9
作者 吴俊杰 袁超 《采矿技术》 2024年第2期93-98,共6页
为解决大断面隧道在揭煤施工中出现的煤与瓦斯突出问题,以呼北高速公路东岳观瓦斯隧道为研究对象,采用理论分析与现场试验相结合的研究方法,基于筒仓理论建立了隧道揭煤临界安全岩柱厚度力学模型,推导了临界安全岩柱厚度解析表达式,运... 为解决大断面隧道在揭煤施工中出现的煤与瓦斯突出问题,以呼北高速公路东岳观瓦斯隧道为研究对象,采用理论分析与现场试验相结合的研究方法,基于筒仓理论建立了隧道揭煤临界安全岩柱厚度力学模型,推导了临界安全岩柱厚度解析表达式,运用数值计算软件,绘制了临界安全岩柱随隧道开挖半径、煤层倾角、瓦斯压力、隧道埋深的变化曲线。研究表明:临界安全岩柱厚度随隧道开挖半径、瓦斯压力的增大而增大,并呈现线性正相关;煤层倾角较小时,临界安全岩柱厚度对煤层倾角非常敏感,随着煤层倾角增大,安全岩柱厚度对煤层倾角敏感程度逐渐降低,隧道埋深对留设的临界安全岩柱厚度影响较小。根据研究结果并充分考虑隧道现场情况,最终选择8m作为东岳观隧道揭穿栖霞组煤层的临界安全岩柱厚度。 展开更多
关键词 隧道工程 瓦斯隧道 煤系地层 安全岩柱 煤层倾角
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盾构穿湖隧道施工风险控制与安全评估
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作者 胥明 吴招峰 +3 位作者 黄逢源 周飞 鲁新 源小梦 《矿业工程研究》 2024年第2期42-48,共7页
针对南昌轨道交通1号线瑶湖东站—瑶湖西站区间盾构施工下穿瑶湖,遭遇富水砂层、上软下硬不均质地层、淤泥软土地层等不良地质,极易发生喷涌、盾构机上浮、掌子面失稳、地面沉降和塌陷等重大突发性工程事故,制定风险控制方案,并采用WBS-... 针对南昌轨道交通1号线瑶湖东站—瑶湖西站区间盾构施工下穿瑶湖,遭遇富水砂层、上软下硬不均质地层、淤泥软土地层等不良地质,极易发生喷涌、盾构机上浮、掌子面失稳、地面沉降和塌陷等重大突发性工程事故,制定风险控制方案,并采用WBS-RBS风险辨识方法进行安全评估.研究结果表明:采取端头地基加固及降水、优化盾构掘进参数、控制盾构姿态与掘进速率、实施信息化施工等措施可以有效预防喷涌、软土塌陷、盾构上浮、盾构偏心等风险,盾构施工区间总体风险等级由Ⅱ级降低至Ⅲ级以下,确保了穿湖盾构隧道安全、高效掘进.本文穿湖盾构隧道施工风险控制方案可为今后类似工程提供参考和借鉴. 展开更多
关键词 盾构穿湖隧道 喷涌 坍塌 风险控制 安全评估
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基于透明水文地质模型的工作面顶板水害预警研究
11
作者 连会青 晏涛 +4 位作者 尹尚先 徐斌 康佳 周旺 闫国成 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第1期259-271,共13页
我国西部矿区因地质条件复杂,煤层顶板水害问题日渐突出,传统水害预警手段难以有效应对这一挑战。为解决水害预警中指标选取、预警方法及标准构建等核心问题,系统开展了顶板水害预警的基础理论研究、关键技术分析及智能化平台建设工作... 我国西部矿区因地质条件复杂,煤层顶板水害问题日渐突出,传统水害预警手段难以有效应对这一挑战。为解决水害预警中指标选取、预警方法及标准构建等核心问题,系统开展了顶板水害预警的基础理论研究、关键技术分析及智能化平台建设工作。首先,在传统透明地质模型基础上提出了透明水文地质模型的概念,引入动态更新功能并明确其设计实现思路;其次,基于顶板水害发育“3阶段”机理分析,提出指标选择应遵循约束性、独立性和持续性“3原则”,确定了地表水特征、含水层结构及性质、隔水层结构及性质、采动影响围岩运移特征及水文要素动态变化特性5大类主要影响因素,共从中提取出14项可量化指标构成顶板水害预警指标体系;根据已有事故案例、现场水文观测数据变化规律和相关标准规范,提出由4个预警指标参与的智能水害预警方法,划分出4个等级的预警级别、标准和应对措施;以透明水文地质模型为逻辑底层,内嵌预警指标、方法、标准和多态接口,集成开发了具备3个层级、6个核心功能的顶板水害智能化预警平台,该平台通过触发器和轮询的混合预警机制,实现了多指标综合评价与预警;最后,平台在西部某煤矿进行了为期1 a的示范应用,期间成功发出15次预警信息,其中10次为监测设备异常预警,5次为水害信息预警,所有预警均提前采取了有效应对措施。结果表明:该平台的应用验证了预警指标、方法、标准和平台的有效性与适用性。未来的研究可进一步优化预警模型和数据分析方法,以提升平台的预警精度和响应速度。 展开更多
关键词 透明水文地质模型 顶板水害 预警指标体系 预警方法 智能化预警平台
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煤中吸附态与游离态甲烷的串联扩散特征及理论表征
12
作者 程远平 易明浩 王亮 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期326-339,共14页
厘清煤中孔隙结构对甲烷吸附以及扩散的内在联系是定量评价甲烷解吸量和解吸速度的基础。运用低压氮气和低压二氧化碳吸附法对煤中多尺度孔隙进行了定量表征,获得吸附态和游离态甲烷的赋存场所和运移通道分别为0.38~1.5 nm的填充孔和1.5... 厘清煤中孔隙结构对甲烷吸附以及扩散的内在联系是定量评价甲烷解吸量和解吸速度的基础。运用低压氮气和低压二氧化碳吸附法对煤中多尺度孔隙进行了定量表征,获得吸附态和游离态甲烷的赋存场所和运移通道分别为0.38~1.5 nm的填充孔和1.5~100 nm的扩散孔,在此基础上建立了填充孔吸附态扩散和扩散孔游离态扩散的双孔串联扩散模型,并通过对甲烷解吸实验数据的拟合获得了甲烷扩散参数和孔隙结构参数。结果表明:基于多尺度孔隙甲烷吸附模型计算的甲烷极限吸附量与实测值匹配程度较好,其中90%以上的吸附态甲烷以微孔填充形式赋存于填充孔内,表明煤对甲烷的吸附能力取决于填充孔结构;解吸过程中填充孔内发生吸附态甲烷扩散,并不断流入扩散孔中以游离态扩散的形式流出,其中吸附态和游离态甲烷扩散系数分别处于10^(-13) m^(2)/s和10^(-6) m^(2)/s量级,而填充孔和扩散孔当量孔长分别为0.109~2.855μm和0.525~3.106 mm,对应的当量孔数分别为10^(16)~10^(17)个/g和10^(10)~10^(12)个/g;由于填充孔数量更多、孔长更短,吸附态甲烷浓度更高,煤中吸附态甲烷的质量传输速度要远大于扩散孔内的游离态甲烷,煤中甲烷的解吸主要受到扩散孔中游离态甲烷扩散过程的控制。 展开更多
关键词 孔隙结构 微孔填充 扩散模型 甲烷赋存 煤粒解吸
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装配式建筑供应链风险分析与识别研究
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作者 李旋 姜安民 +1 位作者 董彦辰 尹华东 《中国储运》 2025年第2期139-140,共2页
为确保装配式建筑项目顺利完成,需要对装配式建筑供应链风险进行分析与识别。首先,对装配式建筑供应链风险的前期研究进行梳理总结;其次,对装配式建筑及装配式建筑供应链的概念进行界定;再次,对装配式建筑供应链风险进行分析,将风险总... 为确保装配式建筑项目顺利完成,需要对装配式建筑供应链风险进行分析与识别。首先,对装配式建筑供应链风险的前期研究进行梳理总结;其次,对装配式建筑及装配式建筑供应链的概念进行界定;再次,对装配式建筑供应链风险进行分析,将风险总体分为计划风险、采购风险、设计风险、生产运输风险、装配风险及外部风险六大类;最后,根据此分类方式对装配式建筑供应链风险进行识别,建立了装配式建筑供应链风险因素指标体系。 展开更多
关键词 供应链风险 装配式建筑 外部风险 设计风险 分类方式 运输风险 指标体系 采购风险
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基于偏应力场的巷道围岩破坏特征及工程稳定性控制 被引量:27
14
作者 余伟健 吴根水 +2 位作者 袁超 王平 杜少华 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1408-1419,共12页
针对巷道围岩破坏机理及稳定性控制问题,采用岩石力学等相关理论推导了巷道围岩偏应力场的解析解,分析了圆形巷道围岩在不同情况下的分布情况,建立了偏应力场与塑性区分布的本构方程,表明塑性区半径与极坐标的角度和偏应力是密切相关的... 针对巷道围岩破坏机理及稳定性控制问题,采用岩石力学等相关理论推导了巷道围岩偏应力场的解析解,分析了圆形巷道围岩在不同情况下的分布情况,建立了偏应力场与塑性区分布的本构方程,表明塑性区半径与极坐标的角度和偏应力是密切相关的,可呈不规则分布;结合工程实际,采用数值计算模拟分析了垂直应力大于水平应力时(侧压系数λ=0.4)和水平应力大于垂直应力时(侧压系数λ=1.6)不同应力状态下的巷道围岩偏应力和塑性区演化过程;根据现场调查及塑性区演化特征,提出在不同侧压系数下巷道围岩可形成典型正对称失稳模式和典型角对称失稳模式,并分析了这两种破坏模式的巷道围岩支护误区,以及相应的控制原则与关键技术。结合木孔煤矿和高坑煤矿的工程实践,应用了以"锚杆+锚索"支护为主,以提高两帮稳定性目标的"高强刚桁架"综合支护技术;以及以"关键部位注浆",发挥内、外耦合作用的"锚杆+U型钢+锚索"综合治理方案。工程实践表明,所提出的支护方案分别能对正对称失稳巷道和角对称失稳巷道围岩变形能起到较好的控制效果。 展开更多
关键词 巷道围岩 偏应力 塑性区 失稳模式 稳定性控制
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循环荷载作用下含倾斜单裂隙砂岩力学响应特征及渗流演化规律
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作者 唐劲舟 唐文豪 +4 位作者 杨科 赵延林 刘钦节 段敏克 谭哲 《岩土力学》 北大核心 2025年第1期199-212,共14页
为了研究循环荷载对裂隙岩体力学破坏特征和渗流演化规律的影响,开展轴压和孔压低频多次循环加卸载条件下含倾斜粗糙单裂隙砂岩的应力-渗流耦合试验。结果表明:在应力的作用下,岩样沿预制裂隙面发生相对滑移,裂隙表面凸起在滑移过程中... 为了研究循环荷载对裂隙岩体力学破坏特征和渗流演化规律的影响,开展轴压和孔压低频多次循环加卸载条件下含倾斜粗糙单裂隙砂岩的应力-渗流耦合试验。结果表明:在应力的作用下,岩样沿预制裂隙面发生相对滑移,裂隙表面凸起在滑移过程中发生磨损、剪断,凸起的剪断和磨损会导致加载过程中应力的小幅跌落,也是导致流量在压缩过程中发生波动的主要原因;对于含倾斜单裂隙的试样,其强度主要取决岩块是否沿预制裂隙面产生滑移和孔压的大小;在轴压循环加卸载过程中,裂隙岩体随着循环次数的增加产生损伤劣化,试样抵抗变形的能力变弱,表现为弹性模量非线性下降,泊松比非线性上升;孔压循环加卸载会减短衰减蠕变段的时间,在稳定蠕变阶段会减小蠕变的应变率;循环加卸载过程中流量是一个动态演化的过程,在加载初期,因为裂隙在应力的作用下发生闭合,流量呈下降趋势,随后流量随着轴压的循环加载―卸载而减小―增大;基于灰度阈值分割方法可以将裂隙的连通域和接触域较好的分离开,连通域与整个裂隙面面积相比得到的裂隙连通率Ф,最终流量随分形维数D与裂隙连通率Ф的增大呈指数级增大。 展开更多
关键词 裂隙岩体 循环加卸载 力学特性 渗流 形貌表征
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煤岩裂隙网络水气运移特性数值模拟研究
16
作者 林强伟 朱永建 +3 位作者 罗亚飞 李鹏 王平 李豹 《矿业科学学报》 北大核心 2025年第1期125-136,150,共13页
为了研究煤岩真实裂隙网络中水驱气的运移特性,采用体视显微镜提取现场煤样的二维裂隙结构,二值化后导入COMSOL软件中进行水驱气数值模拟,采用相场法对水气两相界面进行追踪,探讨水驱气过程中封闭气形成原因,分析不同裂隙数量与裂隙开... 为了研究煤岩真实裂隙网络中水驱气的运移特性,采用体视显微镜提取现场煤样的二维裂隙结构,二值化后导入COMSOL软件中进行水驱气数值模拟,采用相场法对水气两相界面进行追踪,探讨水驱气过程中封闭气形成原因,分析不同裂隙数量与裂隙开度对驱替效果的影响。结果表明:当裂隙延伸方向与驱替方向一致时,驱替速度更快,易形成优势通道,经过狭窄喉道时速度和压力增加;在驱替平衡时,易形成盲端封闭气、“H”型封闭气、变径封闭气和绕流封闭气4种封闭气类型,其形成主要受裂隙形态、毛细管力及润湿性影响;裂隙数量减少时,水气两相平均速率增大,平均压力与剩余瓦斯量减小;裂隙开度较小时,平均速率和压力升高,剩余瓦斯量增加。 展开更多
关键词 裂隙网络 煤层注水 数值模拟 剩余气 运移特性
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“双碳”目标下矿山生态修复及减排增汇途径研究进展
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作者 余伟健 孙梅霖 +2 位作者 杜锦滢 陈国梁 王闯 《矿业安全与环保》 北大核心 2025年第1期38-46,共9页
矿山资源的开发与综合利用促进了我国经济增长和社会进步,但矿山开采破坏了生态环境,降低了矿山生态系统的碳汇水平。为提高我国矿山生态修复成效,在全面总结矿山开采带来的土地资源破坏、水资源污染、生物多样性下降等环境问题的基础上... 矿山资源的开发与综合利用促进了我国经济增长和社会进步,但矿山开采破坏了生态环境,降低了矿山生态系统的碳汇水平。为提高我国矿山生态修复成效,在全面总结矿山开采带来的土地资源破坏、水资源污染、生物多样性下降等环境问题的基础上,从政策与修复技术等方面介绍了我国矿山生态修复进展,并分析了在环境保护意识薄弱、修复模式单一与多元激励保障失衡方面存在的不足,阐述了树立减排增汇理念、推进节能减排生产工艺、开展矿区“废水、废气、固体废弃物”资源化利用、加强生态修复4类矿山环境修复措施,提出了适于“双碳”目标下矿山生态环境的修复策略及途径,为“双碳”背景下加强矿山生态环境修复、增强碳汇功能提供理论支持。 展开更多
关键词 “双碳”目标 矿山 生态修复 减排增汇 固碳 研究进展
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厚硬顶板采场诱发逆断层失稳的力学机制研究
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作者 余伟健 郭涵潇 +3 位作者 李可 廖泽 吴根水 潘豹 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第2期1-11,共11页
为了研究厚硬顶板条件下工作面逆断层的失稳力学机制,通过断层边界煤柱尺寸、断层倾角及岩层移动角三者关系,确立了采场覆岩移动区与断层面之间的空间关系模型。通过采场覆岩各岩层移动角建立了覆岩岩层移动线方程,结合断层倾角得出了... 为了研究厚硬顶板条件下工作面逆断层的失稳力学机制,通过断层边界煤柱尺寸、断层倾角及岩层移动角三者关系,确立了采场覆岩移动区与断层面之间的空间关系模型。通过采场覆岩各岩层移动角建立了覆岩岩层移动线方程,结合断层倾角得出了不同层位岩层移动线与断层面之间的距离函数公式,精确划定了断层面与岩层移动线的边界过渡区范围。基于岩层抗拉强度建立了断层边界岩块的极限平衡方程,给出了断层倾角小于岩层移动角情况下,边界岩块力学失稳判据,并通过力矩平衡方程建立边界岩块的偏转失稳判据。以现场案例为基础,采用双判据确定了断层倾角小于岩层移动角情况下的逆断层的活化岩层区域,确定了断层面的活化规律与离层空间分布情况。理论分析了逆断层边界条件的围岩变形破坏机理,试验模拟了断层区域采场岩层的整体运移规律,全面计算探究了厚硬顶板条件下逆断层区域采场围岩的力学与位移变化模式。结果表明:逆断层在厚硬顶板破断前发生活化;断层小于岩层倾角情况下,断层面离层空间主要分布在厚硬顶板区域的弯曲下沉带;与断层面产生离层空间的岩层竖向裂隙空间显著减少;与断层面产生离层空间的岩层对采空区空间的向上传递效率显著提高;可以通过优化断层保护煤柱尺寸来维持断层围岩的稳定;双判据模型从理论层面给出了断层边界保护煤柱的尺寸取值依据,为现场的保护煤柱宽度提供最优解。 展开更多
关键词 断层活化 厚硬顶板 岩层移动线 非连续边界条件 极限拉应力 失稳判据
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深部高应力大变形巷道的工程特征及围岩稳定性 被引量:13
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作者 余伟健 吴根水 袁超 《矿业工程研究》 2017年第2期29-36,共8页
针对深部高应力巷道围岩变形特征,采用现场调查、室内试验与数值模拟等研究方法.首先,依据现场调研结果,分析了高应力软弱围岩表面揭露特征、内部裂隙发育情况与岩石微观结构,获得了一些有价值的结论,深部巷道围岩整体的力学强度均较低... 针对深部高应力巷道围岩变形特征,采用现场调查、室内试验与数值模拟等研究方法.首先,依据现场调研结果,分析了高应力软弱围岩表面揭露特征、内部裂隙发育情况与岩石微观结构,获得了一些有价值的结论,深部巷道围岩整体的力学强度均较低;其次,进行了岩石力学试验和强度参数预测分析,认为深部巷道中的岩石强度具有一定的差异性,而且各岩体力学参数的空间分布与岩体密度存在很大差异性;再次,根据深部巷道围岩的力学强度、地应力释放方式与巷道围岩变形之间的关系,认为在深部巷道中不同应力释放方式将会引起不同的围岩变形特征.最后,探讨了不同支护方式对高应力巷道围岩变形的控制作用机理,提出了提高围岩体自身承载能力,实现"柔""刚"耦合、"内""外"共同承载的综合控制支护理念. 展开更多
关键词 岩石力学 大变形巷道 工程特性 力学强度 变形特点 巷道支护
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公路隧道揭煤掌子面前方围岩应力分布规律
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作者 龙其毕 黄飞 +2 位作者 罗亚飞 钟小凤 刘磊 《矿业工程研究》 2025年第1期50-56,共7页
为了研究扁平大跨度公路隧道揭煤掌子面前方围岩的应力分布规律,以松坎隧道为工程背景,采用FLAC 3D数值模拟软件构建隧道穿越煤层的数值计算模型,分析掌子面前方围岩的应力演化规律.研究结果表明:(1)隧道掘进过程中,掌子面前方围岩的垂... 为了研究扁平大跨度公路隧道揭煤掌子面前方围岩的应力分布规律,以松坎隧道为工程背景,采用FLAC 3D数值模拟软件构建隧道穿越煤层的数值计算模型,分析掌子面前方围岩的应力演化规律.研究结果表明:(1)隧道掘进过程中,掌子面前方围岩的垂直应力均呈现先急剧增大后逐渐衰减至原岩应力的趋势,但掌子面前方不同位置处的围岩所受垂直应力集中系数有所差异,具体表现为隧道底部应力集中系数大于隧道顶部,隧道左侧应力集中系数大于右侧;(2)随着掌子面与煤层距离减小,围岩垂直应力的变化区域宽度呈现先减小后增大的“V”型变化趋势,隧道左侧的应力变化区域宽度变化幅度大于右侧;(3)掌子面前方围岩内的水平应力呈现出从零逐渐增大至原岩应力的变化趋势,掌子面离煤层越近,前方围岩水平应力增幅越小. 展开更多
关键词 隧道 掌子面 应力分布 煤系地层 数值模拟
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