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神东矿区不同赋存深度沉积岩抗拉强度与断裂韧度研究 被引量:15
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作者 赵毅鑫 刘斌 +2 位作者 杨志良 宋桂军 杨东辉 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1732-1741,共10页
为研究神东矿区不同赋存深度沉积岩抗拉及断裂性能,利用声发射监测系统对神东矿区不同赋存深度沉积岩样品巴西劈裂加载过程中的声发射参数进行监测,探讨了岩样抗拉强度、I型断裂韧度及两者比值k随赋存深度的变化规律;分析了劈裂破坏过... 为研究神东矿区不同赋存深度沉积岩抗拉及断裂性能,利用声发射监测系统对神东矿区不同赋存深度沉积岩样品巴西劈裂加载过程中的声发射参数进行监测,探讨了岩样抗拉强度、I型断裂韧度及两者比值k随赋存深度的变化规律;分析了劈裂破坏过程中损伤演化、破坏特征及前兆信息。结果表明:抗拉强度和断裂韧度随赋存深度增加而增大,且二者均与赋存深度呈幂函数关系,埋深-300m以浅岩样的抗拉强度和断裂韧度分别在0.5MPa和0.15MPa m1/2以下,而-300m以深岩样则分别在1.0MPa和0.15MPa m1/2以上;岩样抗拉强度与断裂韧度的比值k也随赋存深度的增加而增大,且与赋存深度呈对数函数关系,即埋深-300m以浅岩样k值为2~3,-400m左右k值为3~6,-500m以下k值相对离散。同时,神东矿区不同赋存深度岩样破坏为张-剪混合型,张拉破坏贯穿整个破坏过程,但剪切破坏发生时间不同,即-300 m以浅岩样剪切破坏发生在峰后阶段,而-300 m以深岩样剪切破坏发生在峰前阶段;不同赋存深度岩样在峰值强度前均会出现破坏前兆点,-300m以浅岩样(除中粗砂岩外)基本在应力峰值的70%~90%,而-300m以深多在应力峰值的92%以上;可以看出沉积岩失稳预警时间随赋存深度增加而减少,且随深度增加其失稳破坏更加迅速且剧烈。 展开更多
关键词 沉积岩 赋存深度 抗拉强度 声发射 断裂韧度 深部开采
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大柳塔52606工作面沿空留巷围岩走向非均匀破坏机制研究 被引量:2
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作者 迟国铭 周海丰 +2 位作者 李刚 石占山 王巍 《煤炭工程》 北大核心 2024年第1期49-56,共8页
大柳塔煤矿沿空留巷工作面混凝土墙及煤柱受力变形与煤层埋深呈现明显相关性,为获取埋深影响留巷侧围岩非均匀破坏的机制,以52606工作面开采为背景,采用相似材料模拟实验和理论分析的方法对岩层垮落结构及应力分布规律进行研究。结果表... 大柳塔煤矿沿空留巷工作面混凝土墙及煤柱受力变形与煤层埋深呈现明显相关性,为获取埋深影响留巷侧围岩非均匀破坏的机制,以52606工作面开采为背景,采用相似材料模拟实验和理论分析的方法对岩层垮落结构及应力分布规律进行研究。结果表明,埋深增加,对应的周期来压步由10 m逐渐增加至约20 m。支承压力应力升高区范围增加,应力集中系数增加,应力峰值位置距离工作面距离减少。工作面顶板裂隙密度增加,不利于在埋深大区域形成支撑结构,不利于留巷稳定。埋深较大的终采线侧垮落角为34°,埋深较小的开切眼侧垮落角为43°。垮落角减小悬臂结构长度增加,破碎围岩支撑力减弱导致埋深大区域巷道发生大变形。 展开更多
关键词 沿空留巷 埋深 相似模拟 覆岩裂隙
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加卸载速率对含瓦斯煤损伤-渗透时效特性影响试验研究 被引量:4
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作者 徐超 王硕 +3 位作者 王一然 宋桂军 蔡永博 付强 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2018年第5期93-101,共9页
为探索轴压加载速率和围压卸载速率对采动含瓦斯煤损伤-渗透时效特性的影响规律,利用煤岩吸附-渗流-力学耦合特性测定仪开展了不同加卸载速率条件下煤体损伤-渗透试验。研究结果表明,轴压加载速率或围压卸载速率越高,试样损伤破坏的时... 为探索轴压加载速率和围压卸载速率对采动含瓦斯煤损伤-渗透时效特性的影响规律,利用煤岩吸附-渗流-力学耦合特性测定仪开展了不同加卸载速率条件下煤体损伤-渗透试验。研究结果表明,轴压加载速率或围压卸载速率越高,试样损伤破坏的时间响应越快,峰值强度呈小幅度降低,即加卸载速率显著影响着试样损伤破坏的时效特性,但对试样抵抗破坏的能力影响较小;加卸载速率较低时试样呈相对稳态损伤,加卸载速率较高时试样损伤程度较高且呈非稳态损伤特征,易发生突崩式破坏;加卸载速率越高,则试样渗透率的时间响应越快,增幅越大,恒轴压卸围压试样的峰后渗透率可达到原始渗透率的163.0%~206.3%;围压卸载对采动煤体损伤-渗透的影响作用远大于轴压加载,因此在工程实践中需适当控制煤层开采速度,以有效避免煤岩瓦斯动力灾害。 展开更多
关键词 含瓦斯煤 加卸载速率 损伤演化 渗透率 时效特性
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智能化钻场抽采负压装置的研究与设计 被引量:2
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作者 张伟龙 《陕西煤炭》 2022年第2期177-180,共4页
高瓦斯以及具有煤与瓦斯突出危险的矿井主要通过施工各种类型的瓦斯钻孔来降低煤层瓦斯浓度或者消除突出危险。但是钻孔施工过程中会从钻孔中涌出大量的煤渣、水、瓦斯导致瓦斯超限,严重威胁到作业地点施工人员的安全。为了避免钻孔施... 高瓦斯以及具有煤与瓦斯突出危险的矿井主要通过施工各种类型的瓦斯钻孔来降低煤层瓦斯浓度或者消除突出危险。但是钻孔施工过程中会从钻孔中涌出大量的煤渣、水、瓦斯导致瓦斯超限,严重威胁到作业地点施工人员的安全。为了避免钻孔施工过程中瓦斯超限,提高抽放系统瓦斯浓度,准确设定边打边抽时的抽放负压,在前人研究的基础上设计了一种智能化控制钻场抽采负压防止瓦斯超限的装置。该装置克服了传统防喷孔装置存在的调整抽采负压时人为随意性大、调整不及时等弊端,能有效地处理喷孔时产生的煤渣、水和瓦斯,对于减少瓦斯超限事故、保障钻孔施工人员安全、促进瓦斯清洁利用具有重要意义。 展开更多
关键词 智能化控制 钻孔施工 抽采负压 瓦斯超限
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循环应力损伤对煤体I型动态断裂特性的影响 被引量:2
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作者 张传玖 李果 +2 位作者 任建慧 姚士茂 李宣良 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第2期25-35,共11页
为探明循环应力损伤作用对煤体动态断裂特性的影响,对原始及循环应力损伤后的煤体I型单边缺口梁试件进行了静态与动态断裂试验研究。通过试验得到:煤体平均动态I型断裂韧度(KIC)为0.344 MPa·m^(1/2),平均I型断裂能(GC)为66.99 N/m... 为探明循环应力损伤作用对煤体动态断裂特性的影响,对原始及循环应力损伤后的煤体I型单边缺口梁试件进行了静态与动态断裂试验研究。通过试验得到:煤体平均动态I型断裂韧度(KIC)为0.344 MPa·m^(1/2),平均I型断裂能(GC)为66.99 N/m,较静态煤断裂参数分别提高了1.38倍与1.26倍;经循环应力损伤后煤试件的平均静态KIC值为0.219 MPa·m^(1/2),平均静态GC为44.26 N/m,较原始煤试件分别降低了12.05%与16.74%;平均动态KIC为0.279 MPa·m^(1/2),平均动态GC为52.72 N/m,与原始煤试件冲击断裂试验结果相比,分别降低了20.90%与21.30%。试验结果表明,循环应力对煤体的动静态断裂力学参数均具有劣化影响,且煤试件动态断裂力学参数的劣化程度更高,证明煤体动态断裂行为对循环应力损伤作用更加敏感。同时,原始及循环应力损伤后煤试件动态断裂破坏的分形维数分别为1.32与1.21,即原始煤试件在冲击载荷作用下断裂破碎的更加复杂,冲击动力学显现的更加充分。此外,基于黏聚裂纹模型的煤体I型动态断裂数值计算结果与试验结果相符,表明黏聚裂纹模型能够对煤体动态断裂过程进行有效表征。研究成果可为具为相似特性的煤体提供参考。 展开更多
关键词 冲击载荷 断裂韧度 分形维数 黏聚裂纹模型
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高强度采动地裂缝形成与演化规律及减损方法
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作者 李晓斌 李全生 +6 位作者 何富连 张村 韩鹏华 张勇 任赵鹏 张传玖 武洋 《煤炭学报》 CSCD 北大核心 2024年第S2期518-529,共12页
神东矿区高强度开采造成覆岩和地表损伤严重,威胁矿区生态安全。科学认识地裂缝演化规律和采动覆岩-地表损伤传导机理是实现井下安全减损开采、含水层自修复与地表生态环境治理的关键。综合采用现场实测、理论分析、数值模拟和物理模拟... 神东矿区高强度开采造成覆岩和地表损伤严重,威胁矿区生态安全。科学认识地裂缝演化规律和采动覆岩-地表损伤传导机理是实现井下安全减损开采、含水层自修复与地表生态环境治理的关键。综合采用现场实测、理论分析、数值模拟和物理模拟等手段,首先分析了工作面矿压规律、覆岩结构特征和地裂缝宽度变化规律。然后考虑周期来压大小和覆岩结构特征,详细阐明了地裂缝宽度的动态发育过程呈“M”型双峰形态,深刻揭示了地裂缝产生机制。最后从工作面、覆岩和地表3个方面提出了采动损伤系统减损方法。研究表明,双关键层结构工作面存在大小周期来压,亚关键层破断影响小周期来压,主关键层失稳控制大周期来压,大周期来压步距为小周期来压步距的2~4倍,大周期来压载荷为小周期来压载荷的1.07~1.13倍;中部动态裂缝呈“双峰”分布,具有自修复现象,边缘裂缝呈“单峰”分布,对地表破坏性更严重;加快推进速度可减弱采动损伤程度、加快顶板下沉速度;从关键岩块回转下沉方面解释了中部动态地裂缝张开—闭合—张开—闭合演化过程;揭示了高强度开采导致压力拱结构失稳是地裂缝产生的根本原因;提出了推进速度优化、注浆成拱减损与地裂缝分区治理的系统减损方法。研究成果为煤炭规模化开采与生态环境保护相协调发展提供了理论与技术支撑。 展开更多
关键词 现场监测 关键层 地裂缝 推进速度 减损方法
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