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综放工作面端头滞后放顶煤技术研究及应用
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作者 崔永青 赵宝友 《煤炭工程》 北大核心 2025年第7期1-7,共7页
针对厚煤层综放开采过程中回采巷道顶煤无法回收以及过渡支架顶煤损失这一难题,综合运用理论分析、数值模拟和现场应用等研究方法,基于端头顶板变形特征,提出了一种安全回收端头顶煤的方法——综放工作面端头滞后放顶煤技术。该方法将... 针对厚煤层综放开采过程中回采巷道顶煤无法回收以及过渡支架顶煤损失这一难题,综合运用理论分析、数值模拟和现场应用等研究方法,基于端头顶板变形特征,提出了一种安全回收端头顶煤的方法——综放工作面端头滞后放顶煤技术。该方法将具备放煤功能的端头放煤支架向采空区方向滞后工作面支架2~3 m布置,同时延长转载机和后刮板运输机至端头和端尾放煤支架尾梁下方,并选用具备放煤功能的过渡支架,利用原工作面的运煤设备,回收工作面的顶煤和回采巷道的顶煤;同时还给出了一系列经实践检验有效的诸多端头顶煤助冒放技术,如退锚、破网、气爆致裂、静态膨胀致裂等;该综放工作面端头滞后放顶煤技术在三元煤业的应用效果显著。结果显示,工作面每回采1 m可多回收约72 t端头顶煤资源,工作面的采出率提高了2.5%,实现了回采巷道顶煤及过渡支架顶煤的安全高效回收。 展开更多
关键词 回采巷道 过渡支架 端头顶煤 端头放顶煤 放煤支架
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高应变率下锚固体动态力学特性及能量耗散研究
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作者 张寅 杨晨晨 +3 位作者 代连朋 李家俊 周雨 刘家麒 《振动与冲击》 北大核心 2025年第2期11-20,共10页
优化冲击荷载作用下巷道锚固支护参数是提升冲击地压巷道锚固围岩抗冲变形能力的重要方法。为探究锚固支护锚杆直径这一参数对冲击加载下锚固体圈层变形稳定性的提升效能,采用分离式霍普金森压杆试验系统研究不同锚杆直径作用下锚固体... 优化冲击荷载作用下巷道锚固支护参数是提升冲击地压巷道锚固围岩抗冲变形能力的重要方法。为探究锚固支护锚杆直径这一参数对冲击加载下锚固体圈层变形稳定性的提升效能,采用分离式霍普金森压杆试验系统研究不同锚杆直径作用下锚固体的冲击破坏响应,得到不同锚杆直径参数下锚固体的动态应力-应变曲线、主应变云图、动态能量参数和破碎块度分布规律。研究结果表明:高应变率冲击加载下,随着锚杆直径的增加,锚固体动态抗压强度呈先上升后下降的趋势;锚杆延迟了锚固体裂纹萌生、扩展和贯通的过程,加锚试件锚固止裂效率呈先增大后减小的趋势;锚固体透射能量比与破碎耗散能量比呈先下降后上升的趋势,反射能量比呈先上升后下降的趋势,其分形维数与锚杆直径呈二次函数关系,与破碎耗散能密度呈正相关且一次函数关系;锚杆直径对围岩锚固效应的提升存在最优匹配的特点,锚杆直径过大或过小均不利于降低锚固体的冲击破坏程度。研究成果对优化冲击地压巷道锚固支护参数具有指导意义。 展开更多
关键词 高应变率 锚杆直径 分离式霍普金森压杆 锚固体 能量耗散 分形维数
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轴裂式构件变形吸能特性研究及工程应用初探 被引量:6
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作者 代连朋 潘一山 王爱文 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期1682-1690,共9页
为使锚杆适应深埋巷道围岩大变形,有效防治巷道冲击地压灾害,设计了一种适用于锚杆的轴裂式防冲吸能构件。通过理论分析与室内试验,研究了轴裂式吸能构件的变形特性、吸能效果等;探讨构件在锚杆中的应用方式与工作原理,初探了其工程试... 为使锚杆适应深埋巷道围岩大变形,有效防治巷道冲击地压灾害,设计了一种适用于锚杆的轴裂式防冲吸能构件。通过理论分析与室内试验,研究了轴裂式吸能构件的变形特性、吸能效果等;探讨构件在锚杆中的应用方式与工作原理,初探了其工程试验效果。研究表明,轴裂式吸能构件撕裂变形稳定,形成"螺旋式"扩展板条,具有良好的可重复性与可控性;构件吸能作用全程具有"峰值轴力波动吸能段、恒定轴力稳定吸能段"两阶段特性,且吸能构件经过预撕裂加工可消除波动载荷,使恒定轴力稳定吸能行程效率达到100%;采用内径26 mm、壁厚4 mm,预制导裂切线4或6条的吸能构件,其恒定轴力达到111.8~143.1 k N,相应吸能量达5.77~8.93 k J,构件恒定载荷值及其吸能量的试验结果与理论分析结果相符合。现场试验表明,轴裂式构件能较好地启动劈裂,实现让压耗能。 展开更多
关键词 冲击地压 锚杆支护 吸能防冲 轴裂式构件 金属圆管
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不同粒径橡胶集料混凝土工程特性试验 被引量:3
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作者 崔翰博 周梅 +2 位作者 唐巨鹏 郭胜豪 姜昕彤 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2020年第4期51-57,70,共8页
用橡胶颗粒取代砂子,对橡胶集料混凝土进行工作性测定及单轴抗压试验、抗水渗试验、抗氯离子渗透试验、冻融循环试验。结果表明:存在最不利橡胶颗粒粒径0.63~1.25 mm,使混凝土流动性最差;混凝土抗压强度随橡胶颗粒粒径减小而下降,但掺... 用橡胶颗粒取代砂子,对橡胶集料混凝土进行工作性测定及单轴抗压试验、抗水渗试验、抗氯离子渗透试验、冻融循环试验。结果表明:存在最不利橡胶颗粒粒径0.63~1.25 mm,使混凝土流动性最差;混凝土抗压强度随橡胶颗粒粒径减小而下降,但掺入小粒径橡胶颗粒有助于保证混凝土完整性;存在最优取代粒径0.165~0.315 mm,使混凝土电通量、渗水高度、质量损失率、相对动弹性模量损失率分别为普通混凝土的53.15%、52.35%、16.35%、51.79%;利用耐久性最优配合比制备的橡胶集料钢筋混凝土简支梁起裂荷载高于普通钢筋混凝土简支梁,但极限荷载有所降低,降幅约为6.10%。 展开更多
关键词 橡胶集料混凝土 橡胶颗粒粒径 工作性 力学特性 耐久性 简支梁
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油页岩地下开采巷道围岩的流变特性及工程应用 被引量:5
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作者 王俊光 梁冰 《防灾减灾工程学报》 CSCD 2010年第6期685-690,共6页
为研究油页岩巷道围岩的流变特性,采用岩土SJ-1B三轴蠕变仪对油页岩进行了三轴蠕变试验。根据试验结果,建立了油页岩非线性蠕变方程。根据上述非线性蠕变方程,以吉林桦甸油页岩矿一井运输大巷为工程背景,分析了围岩的应力场和位移场,并... 为研究油页岩巷道围岩的流变特性,采用岩土SJ-1B三轴蠕变仪对油页岩进行了三轴蠕变试验。根据试验结果,建立了油页岩非线性蠕变方程。根据上述非线性蠕变方程,以吉林桦甸油页岩矿一井运输大巷为工程背景,分析了围岩的应力场和位移场,并对不同支护强度和应力状态下的蠕变变形进行了系统的分析。研究结果表明,油页岩蠕变具有非线性,控制油页岩巷道围岩过量变形的根本途径是改变围岩的应力状态,以及适当提高锚杆、锚索的初始预应力。本文为有效控制油页岩开采时巷道围岩的有害变形提供了理论依据。 展开更多
关键词 油页岩 三轴蠕变实验 非线性 巷道围岩控制
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四合水库除险加固工程中坝体稳定性分析 被引量:2
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作者 何峰 于宗孝 郑国锋 《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2010年第4期541-544,共4页
针对在长期复杂的自然环境条件和各种荷载作用下,土石坝容易产生安全隐患的问题,针对四合水库坝体除险加固工程中坝体进行了初步设计,并分别应用两种方案极限平衡法和有限单元法对坝体在多工况下:校核水位、设计水位、正常水位以及水位... 针对在长期复杂的自然环境条件和各种荷载作用下,土石坝容易产生安全隐患的问题,针对四合水库坝体除险加固工程中坝体进行了初步设计,并分别应用两种方案极限平衡法和有限单元法对坝体在多工况下:校核水位、设计水位、正常水位以及水位骤降条件下进行抗滑稳定性分析,结果表明:应用有限元法更能反映坝体的稳定性情况,该研究为同类坝体的安全鉴定、加固提供借鉴。 展开更多
关键词 土石坝 稳定性分析 有限元法 极限平衡法 四合水库
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我国煤矿开采工作面顶板灾害及防治技术研究现状 被引量:6
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作者 徐刚 张震 +13 位作者 张春会 范志忠 卢振龙 黄志增 陆闯 薛吉胜 王传朋 陈法兵 李岩 刘前进 李正杰 孙晓东 蔺星宇 马镕山 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第5期13-38,共26页
从岩层控制理论、监测预警技术及装备、矿压规律及数据分析、防控手段等方面系统地阐述了当前我国煤矿开采工作面顶板灾害方面的研究现状。当前工作面顶板灾害依然是制约我国煤矿安全生产的重要因素,近两年来无论是顶板灾害起数还是伤... 从岩层控制理论、监测预警技术及装备、矿压规律及数据分析、防控手段等方面系统地阐述了当前我国煤矿开采工作面顶板灾害方面的研究现状。当前工作面顶板灾害依然是制约我国煤矿安全生产的重要因素,近两年来无论是顶板灾害起数还是伤亡人数,均呈明显上升的趋势,顶板灾害防控依然严峻。在矿压基础理论研究方面,国内科研人员相继提出了“砌体梁”、“传递岩梁”、“组合悬臂梁–铰接岩梁”、“切落体”和“分区支撑理论”等力学结构模型,明确了不同岩层赋存条件下顶板灾害致灾机理;在顶板灾害监测预警方面,我国煤矿已经开始摆脱传统单一的近场矿压监测,逐步向工作面近、远场顶板状态联合实时监测、动态感知、协同预警发展,实现矿压监测系统监测近场支架工作阻力、顶板下沉量、煤体应力等,微震监测系统监测工作面远场上覆岩层顶板断裂位置和能量大小;在矿压规律及数据分析方面,总结了浅埋深、坚硬顶板、非坚硬顶板不同围岩赋存状态下工作面矿压规律,明确了各条件下支架工作阻力的增阻特性;在顶板灾害防治方面,针对不同围岩赋存条件下易发生的顶板灾害类型,形成了相对应的顶板灾害防治技术,针对矿压显现较强烈,容易发生顶板灾害的坚硬顶板矿井,通过顶板深孔爆破、浅孔水力压裂、井下定向区域水力压裂、地面水力压裂等技术,有效地预防了顶板灾害的发生。总体而言,我国工作面顶板灾害防控理论及技术体系仍在不断完善,随着新技术的不断发展和智能化矿井的建设,顶板灾害的智能预警及联动防控将获得更大的发展。 展开更多
关键词 顶板灾害 致灾机理 监测预警 矿压特征 灾害防治
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岩土工程相似模拟试验观测的可靠子区数字图像相关方法 被引量:2
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作者 董伟 王学滨 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期2525-2534,共10页
在岩土工程相似模拟试验过程中,相似模型表面会出现裂纹和颗粒脱落,开采区域与模型表面的贯通处会形成无效区域。在测量这些情形下的变形时,传统数字图像相关(digital image correlation,简称DIC)方法会存在一定的局限性。为了提高DIC... 在岩土工程相似模拟试验过程中,相似模型表面会出现裂纹和颗粒脱落,开采区域与模型表面的贯通处会形成无效区域。在测量这些情形下的变形时,传统数字图像相关(digital image correlation,简称DIC)方法会存在一定的局限性。为了提高DIC方法对于相似模拟试验过程观测的适用性,基于图像特征匹配算法提出了可靠子区DIC方法。在提出方法中,首先,通过对变形前后图像进行特征匹配以选择可靠子区;然后,通过相关运算获得可靠子区的变形参数;最后,通过对测点周围一定区域内的可靠子区中心点的位移进行最小一乘拟合获得测点的变形参数。利用提出的方法观测了采动诱发断层滑移相似模拟试验过程,并将观测结果与传统方法的进行了对比。结果表明:与传统方法相比,利用提出方法能准确地识别出裂纹和无效区域,并能获得这些区域附近更加完整的位移;提出的方法对模型表面的颗粒脱落有较强的稳定性。 展开更多
关键词 岩土工程 相似模拟试验 DIC方法 特征匹配 最小一乘拟合 断层
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多次采掘扰动煤体力学特性演化规律试验研究 被引量:3
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作者 欧阳振华 刘洋 +5 位作者 李春雷 史庆稳 李文帅 易海洋 秦洪岩 张宁博 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期72-84,共13页
【目的】矿井开采过程中,多次采掘扰动所引发的循环加卸载效应对煤体力学性能的改变是导致冲击地压灾害发生的原因之一。揭示煤体在此过程中的关键力学参数响应特征及损伤机制可为冲击失稳状态判别提供依据,对提升灾害预测能力具有重要... 【目的】矿井开采过程中,多次采掘扰动所引发的循环加卸载效应对煤体力学性能的改变是导致冲击地压灾害发生的原因之一。揭示煤体在此过程中的关键力学参数响应特征及损伤机制可为冲击失稳状态判别提供依据,对提升灾害预测能力具有重要意义。【方法】采用大尺寸类煤体试样,将准静态单轴循环加卸载和冲击动载相结合,精确捕捉试验过程中试样应力、应变以及声发射等响应信息,全面揭示多次采掘扰动作用下试样力学参数变化规律及损伤演化过程。【结果和结论】结果表明:(1)最高加载载荷是影响多次循环加卸载作用下损伤煤体力学性能的最关键因素,随着循环次数的增加,对于加载至屈服阶段的试样,其残余应变呈现先增大后减小再增大的变化趋势,耗散能密度及加载至最高载荷时所对应的声发射特征值逐渐增大,试样损伤程度不断增加;对于加载至弹性阶段的试样,其上述力学特征参数均呈现先减小后增大的变化趋势;而对于试验过程始终处于压密阶段的试样,3组数据均呈现不断减小的变化趋势。(2)在施加冲击动载作用后,3组试样均发生冲击破坏,前期准静态循环加卸载试验中所受载荷越小的试样,其损伤程度越小,发生冲击破坏所需的诱发动载强度越大,峰值破坏弹性模量越大。(3)从应变与能量2个角度对试样损伤度进行表征,通过对比分析,发现能量损伤度对此试验过程中试样损伤程度判别更为敏感。(4)对试样孔洞内部冲击破裂特征观察发现,试样在发生冲击破坏过程中共经历平静期、颗粒弹射期、稳定破坏期以及冲击破坏期4个阶段。(5)可将循环加卸载后期残余应变增大起始值以及冲击破坏过程中稳定破坏前期阶段作为损伤煤体冲击失稳前兆预警信息。研究获得了受多次采掘扰动煤体力学特性的演化规律,可为工程中损伤煤体冲击失稳状态判别提供理论依据,对于及时发现损伤煤体的潜在失稳风险,从而优化支护方案,确保矿井安全开采具有重要意义。 展开更多
关键词 煤矿安全 采掘扰动 冲击动载 声发射 力学特性 损伤机制 损伤度 预警信息
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尾矿坝渗流稳定性研究进展 被引量:3
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作者 梁冰 曾勇 +1 位作者 易富 杜常博 《长江科学院院报》 北大核心 2025年第3期107-117,共11页
渗流场是诱发尾矿坝渗流失稳的主要影响因素。加强尾矿坝渗流稳定性研究是保障尾矿坝安全的重要基础,有利于降低尾矿坝溃坝风险。基于国内外的相关研究资料,从尾矿坝的渗流失稳破坏类型与影响因素、渗流稳定性分析方法以及安全监测预警... 渗流场是诱发尾矿坝渗流失稳的主要影响因素。加强尾矿坝渗流稳定性研究是保障尾矿坝安全的重要基础,有利于降低尾矿坝溃坝风险。基于国内外的相关研究资料,从尾矿坝的渗流失稳破坏类型与影响因素、渗流稳定性分析方法以及安全监测预警研究三大方向进行综述,指出了尾矿坝渗流稳定性研究中存在渗透破坏判别方法研究不足、缺乏对渗流场影响因素的系统性研究、宏-细观多尺度模型试验测量手段及其概化分区方法的研究不足,以及缺乏综合性稳定分析与评价方法及安全监测预警技术等方面的问题。针对当前尾矿坝渗流稳定性研究存在的不足,提出尾矿坝渗流稳定性研究领域有待深入探讨的问题,为今后重点研究提供思路。 展开更多
关键词 尾矿坝 渗流稳定性 渗流场 安全监测 研究进展
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采动影响下坚硬岩桥型断层活化与储能演变规律 被引量:1
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作者 吕进国 韩文鹤 +3 位作者 张学朋 彭意胜 潘一山 代连朋 《煤炭学报》 北大核心 2025年第2期902-916,共15页
断层阻滑结构的存在会改变断层能量积聚与滑移行为规律,导致断层活化失稳机理与以往存在较大差异。为研究采动影响下坚硬岩桥型断层活化及储能的演化规律,理论分析了含坚硬岩桥型阻滑结构的断层活化条件;采用物理模拟试验方法,研究了开... 断层阻滑结构的存在会改变断层能量积聚与滑移行为规律,导致断层活化失稳机理与以往存在较大差异。为研究采动影响下坚硬岩桥型断层活化及储能的演化规律,理论分析了含坚硬岩桥型阻滑结构的断层活化条件;采用物理模拟试验方法,研究了开采扰动下含坚硬岩桥断层的滑移规律,分析了含坚硬岩桥与无阻滑结构的断层活化差异特征,研究了工作面回采过程中含坚硬岩桥与无阻滑结构的断层带正、剪应力变化特征;采用数值模拟方法,研究了临近断层开采过程中含坚硬岩桥与无阻滑结构的断层带应力分布与能量积聚规律。研究结果表明:开采扰动下含坚硬岩桥的断层呈现了更强的非均匀性滑移,但断层的滑移量明显减小,活化程度降低,坚硬岩桥可增加断层的稳定性,其稳定性的提高主要体现在断层面黏聚力的增加;靠近工作面的坚硬岩桥应力集中程度最高,最易发生剪切破坏,但在一定程度上坚硬岩桥会分散应力集中带;对于无阻滑的断层带,其弹性应变能密度随靠近断层开采而逐步增高,但增加幅度有限,且弹性应变能密度峰值始终呈现在工作面前方区域;而坚硬岩桥的存在改变了断层带能量的分布规律,其应变能密度峰值主要聚集在坚硬岩桥与断层带接触处位置。越靠近岩桥的断层带,其滑移挤压程度越高,能量积聚程度也越高;含坚硬岩桥的断层能量积聚程度远大于无阻滑结构断层,阻滑结构可大幅度提升断层带储能潜力。 展开更多
关键词 阻滑结构 坚硬岩桥 应变能 断层活化 失稳破坏
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采动覆岩破断影响下裂隙诱发机制及三维空间特征 被引量:1
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作者 梁冰 邢景超 +1 位作者 孙维吉 房胜杰 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第1期107-121,共15页
为掌握厚煤层开采覆岩破断及裂隙演化规律,以高河能源E2306工作面为背景,搭建了三维物理相似模拟试验平台,采用分布式光纤感测技术、钻孔窥视监测等相结合的方法,明晰了覆岩破断来压规律与裂隙分布特征。结合薄板弯曲理论,建立采场覆岩... 为掌握厚煤层开采覆岩破断及裂隙演化规律,以高河能源E2306工作面为背景,搭建了三维物理相似模拟试验平台,采用分布式光纤感测技术、钻孔窥视监测等相结合的方法,明晰了覆岩破断来压规律与裂隙分布特征。结合薄板弯曲理论,建立采场覆岩结构力学模型,揭示了采动覆岩破断影响下覆岩裂隙诱发机制,推演了采动裂隙区域发育形态。结果表明:工作面回采完毕,总计来压7次,垮落带、裂隙带发育高度分别为39、71 m。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。处于垮落带高度内低位近场覆岩呈“对扇形”竖向破断,以“走向悬臂梁−倾向砌体梁”结构破断运动为主,纵向破断裂隙大量发育,横向水平剪切交错裂隙伴生。覆岩自下而上逐渐破断,处于裂隙带高度内高位远场覆岩呈横向破断,以“走向砌体梁-倾向砌体梁”结构破断运动为主,横向水平张拉离层大量发育。采空区边界区域内覆岩裂隙数量随工作面推进呈先增加后稳定的变化规律,走向裂隙数量变化呈抛物线型;采空区中部区域内覆岩裂隙数量随工作面推进呈先增加后减少的变化规律,走向裂隙数量变化呈马鞍型。覆岩破断来压后采空区中部持续承载受压,两侧岩层遭剪切破坏形成剪切下凹区与承载下凹区,区域范围随不同层位覆岩弯曲破断而扩大。采动裂隙区域发育形态由椭圆抛物带演变为两端下凹的椭圆抛物带形态,最终呈现为两端及顶部下凹的椭圆抛物带形态。 展开更多
关键词 三维相似模拟试验 采动三带 裂隙演化 失稳破断 三维空间形态
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砂岩不同含水特性对超低摩擦效应影响试验研究 被引量:1
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作者 李利萍 余泓浩 +1 位作者 李秋雨 潘一山 《力学学报》 北大核心 2025年第3期687-700,共14页
为揭示应力扰动下巷道砂岩含水特性对超低摩擦型冲击地压影响机制,利用自制超低摩擦试验装置,以沈阳某矿砂岩为研究对象,通过改变砂岩块体含水率和浸水高度分别模拟深部岩体整体和分层含水特性,以中间砂岩为工作块体,利用其峰值水平位... 为揭示应力扰动下巷道砂岩含水特性对超低摩擦型冲击地压影响机制,利用自制超低摩擦试验装置,以沈阳某矿砂岩为研究对象,通过改变砂岩块体含水率和浸水高度分别模拟深部岩体整体和分层含水特性,以中间砂岩为工作块体,利用其峰值水平位移和岩岩界面合摩擦力分别表征超低摩擦效应强度和阻力,开展砂岩不同含水特性对超低摩擦效应影响试验研究.研究结果表明:(1)不同含水率和浸水高度工作块体位移时程曲线,均有准备、冲击和振荡3个阶段性特征,同时其峰值水平位移随垂直扰动频率增加均具有明显分区特性,超低摩擦效应强影响区和弱影响区分界处峰值水平位移均值分别为0.232和0.368 mm;(2)工作块体干燥、饱和含水率下超低摩擦效应平均强度分别比自然含水率状态下高165%和89.7%,含水率增加后摩擦力平均最大降幅为16.6%,表明砂岩含水率由自然状态下继续增加易发生超低摩擦效应但强度减弱;(3)工作块体浸水高度75 mm时超低摩擦效应强度平均增幅146%,摩擦力最大降幅为12.1%,表明此时易发生超低摩擦效应且强度较高;(4)砂岩块体含水率1.05%和浸水高度75 mm时,超低摩擦效应强度最高,实际工况中需合理控制岩体含水率和浸水高度,防止超低摩擦型冲击地压灾害发生. 展开更多
关键词 岩石力学 岩岩界面 含水特性 超低摩擦效应 砂岩块体
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吸能锚杆支护设备研究现状及展望 被引量:1
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作者 肖晓春 徐政茂 +3 位作者 樊玉峰 张文萍 李子阳 陈晓燕 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第1期54-64,共11页
吸能支护是地下岩体工程领域中用于提高围岩稳定性和避免冲击地压等灾害发生的一种重要的防治技术。吸能支护技术的核心原理是通过特定的结构设计,使支护体系在岩体发生位移或变形时能够有效吸收或消耗能量,从而减少由冲击载荷引发的工... 吸能支护是地下岩体工程领域中用于提高围岩稳定性和避免冲击地压等灾害发生的一种重要的防治技术。吸能支护技术的核心原理是通过特定的结构设计,使支护体系在岩体发生位移或变形时能够有效吸收或消耗能量,从而减少由冲击载荷引发的工程破坏和事故。吸能锚杆是吸能支护的一种常见形式,此技术通过锚杆将表面围岩与深部稳定岩体相结合,并在围岩内部产生预应力吸收或耗散能量从而避免矿山灾害的发生。吸能锚杆这种柔性支护方式适用于多种环境的巷道支护,现已被广泛应用于矿山灾害的防治。综述自1968年以来30余种具有代表性意义的吸能锚杆设计方式,以结构和材料2大类型为切入点进行划分,着重分析8种典型吸能锚杆的工作原理与设计优势,并以此指出现有吸能锚杆支护在应用中存在的安全性与智能性等方面的不足。结合前人研究成果与目前深部矿井支护高强度与智能化等需求,提出一种智能预警负泊松比结构吸能锚杆。该锚杆利用负泊松比吸能结构实现增阻效果,具有双向恒阻吸能与双向监测预警等特性,能够满足复杂的非线性软岩巷道强阻支护、可视化预警等需求,有助于加快支护体系一体化,促进安全、智慧矿山的发展。最后,对吸能锚杆支护设备的优化革新趋势进行了展望。 展开更多
关键词 矿山灾害 巷道支护 吸能锚杆 监测预警 智慧矿山
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细煤泥电渗、振动挤压脱水试验研究及主控因素分析
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作者 林雪松 李梦凡 +5 位作者 王东 赵龙 刘晟楠 李沈玲 桑雨 王来贵 《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期8-16,共9页
为探寻高效、快速促进细煤泥脱水的有效途径,采用改装的空心圆柱扭剪仪进行多组平行试验,对比3载荷连续作用、2载荷同时作用、3载荷同时作用下细煤泥脱水过程与效果。研究结果表明:连续作用最佳脱水方案为挤压-振动-电渗;振动在挤压压... 为探寻高效、快速促进细煤泥脱水的有效途径,采用改装的空心圆柱扭剪仪进行多组平行试验,对比3载荷连续作用、2载荷同时作用、3载荷同时作用下细煤泥脱水过程与效果。研究结果表明:连续作用最佳脱水方案为挤压-振动-电渗;振动在挤压压力较小或脱水早期效果较好,振动脱水所需时间较短,频率接近固体固有频率时振动脱水效果最佳;电渗在挤压压力较大或脱水后期效果较好,单独挤压基础上每增加一种脱水措施均会产生新增的脱水量,同时缩短脱水时间;在相同载荷水平下,多种脱水措施同时作用的脱水效果优于连续作用。 展开更多
关键词 煤泥 脱水 挤压 振动 电渗 空心圆柱扭剪仪
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弱胶结软岩巷道开挖扰动应力旋转特征及支护对策
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作者 刘家顺 孙铠洋 +2 位作者 左建平 郑智勇 王来贵 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2025年第2期194-206,共13页
针对西部矿区弱胶结软岩地层巷道围岩自稳能力差、变形大、支护易失效等问题,采用室内试验、数值模拟、现场监测和理论分析相结合的方法,分析了开挖过程中围岩主应力旋转特征,提出针对弱胶结软岩巷道的支护对策。研究结果表明:巷道开挖... 针对西部矿区弱胶结软岩地层巷道围岩自稳能力差、变形大、支护易失效等问题,采用室内试验、数值模拟、现场监测和理论分析相结合的方法,分析了开挖过程中围岩主应力旋转特征,提出针对弱胶结软岩巷道的支护对策。研究结果表明:巷道开挖过程中,巷道围岩主应力旋转幅度经历了平稳增长。剧烈扰动和恢复平稳3个阶段。在工作面推进至监测断面时围岩主应力调整最为剧烈,其中顶板和底板最大主应力增加至初始值的1.62倍,帮部增加至初始值的1.35倍;顶板和底板最大主应力倾角/方位角在岩壁处分别为30°/41°和23°/151°。随远离岩壁,最大主应力倾角/方位角呈先增大后减小的趋势,并且在距离巷道岩壁0.68R处倾角/方位角的变化达到峰值11°/5°、14°/176°;帮部最大主应力旋转角度随远离岩壁呈减小的趋势,倾角/方位角由56°/58°变化至初始状态,分别旋转了34°和32°;顶板围岩应力旋转幅度大于底板和帮部。基于巷道开挖扰动应力旋转特征,提出了考虑主应力旋转效应的弱胶结巷道锚杆(索)+金属网的非对称耦合支护技术,并进行了数值模拟分析和现场工业试验。现场结果表明:采用非对称耦合支护技术可以显著改善围岩应力状态,有效减小巷道围岩塑性范围,控制弱胶结软岩巷道变形。 展开更多
关键词 弱胶结软岩 巷道 主应力旋转 倾角/方位角 非对称耦合支护
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注热作用下水力压裂煤样升温及瓦斯解吸规律
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作者 梁冰 李壮 +2 位作者 孙维吉 郑旭 魏子鹏 《中国安全生产科学技术》 北大核心 2025年第6期47-54,共8页
为研究注热作用下水力压裂煤样的温度变化规律和瓦斯解吸规律,采用自主研制的多场耦合岩石常规三轴试验系统开展水力压裂煤样和原始煤样的注水解吸试验和注热解吸试验,并实时监测注热解吸过程煤样的内部温度。研究结果表明:煤样温度随... 为研究注热作用下水力压裂煤样的温度变化规律和瓦斯解吸规律,采用自主研制的多场耦合岩石常规三轴试验系统开展水力压裂煤样和原始煤样的注水解吸试验和注热解吸试验,并实时监测注热解吸过程煤样的内部温度。研究结果表明:煤样温度随热水注入压力的增大而线性升高,同一注水压力区间内,煤样温度呈指数函数关系上升;水力压裂能够显著提升煤样的渗透性,在一定程度上削弱水锁效应;提升煤样渗透性后再进行注热能够有效促进气体解吸,定量计算结果表明,水力压裂后的注热解吸较压裂前的注水解吸可以增加20.06%的解吸率;注热解吸过程中,解吸速率受加压水和温度共同作用,存在最佳的注水压力。研究结果可为提高煤层气的采收率提供参考。 展开更多
关键词 煤层气 水力压裂 注热 渗透率 解吸
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煤体倾角突变对煤与瓦斯突出及冲击演化特征影响
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作者 唐巨鹏 黄磊 +3 位作者 潘一山 张昕 任凌冉 张众华 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2025年第3期18-32,共15页
为进一步探究深部复杂地质构造煤体倾角突变对煤与瓦斯突出及冲击演化特征影响,考虑突出实际情况,设置倾角突变界面,界面上侧为原煤,下侧为型煤,分别用于模拟原生煤体与构造煤体,通过三维应力加载模拟现场真实工况,结合冲击力测试仪、... 为进一步探究深部复杂地质构造煤体倾角突变对煤与瓦斯突出及冲击演化特征影响,考虑突出实际情况,设置倾角突变界面,界面上侧为原煤,下侧为型煤,分别用于模拟原生煤体与构造煤体,通过三维应力加载模拟现场真实工况,结合冲击力测试仪、声发射检测仪、数据采集仪等监测设备,开展不同倾角(煤体倾角突变初始角度θ_(I)、突变角度θ_(M))突变条件下突出模拟试验,分析煤体倾角突变对突出强度及冲击参数(冲击力峰值、负压段最大值、急剧变化段时长)的影响。研究结果表明:(1)在10°<θ_(I)≤20°、10°≤θ_(M)≤20°的范围内存在一个煤体倾角突变临界值θ_(T),当θ_(I)与θ_(M)均大于等于θ_(T)时,易发生低指标突出;当θ_(I)一定时,临界瓦斯压力与θ_(M)成负相关关系,单位突出强度与θ_(M)成正相关关系。(2)冲击力在模拟巷道内的演化过程可划分为3个阶段:急剧变化阶段、波动变化阶段及平稳变化阶段。正压阶段高频脉冲A与负压阶段高频脉冲B的数量与密集度均与θ_(M)密切相关,随θ_(M)的增大,冲击力急剧变化阶段波动越发复杂,高频脉冲A、B在该段内逐渐呈现出高度集中的态势。(3)冲击力峰值和负压段最大值与瓦斯集中系数成负线性关系,急剧变化阶段时长与瓦斯集中系数成正线性关系。冲击气流峰值速度和累计AE能量变化趋势基本一致,均与瓦斯集中系数θ_(I)成负线性关系,两者皆在θ_(M)大于等于θ_(T)时呈现较为显著的变化特征。 展开更多
关键词 深部复杂地质构造 煤体倾角突变 煤与瓦斯突出 煤粉分布 冲击力 突出强度
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复杂应力下软岩等效蠕变损伤模型及大变形规律研究
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作者 孙闯 王伟州 +2 位作者 王来贵 陈东旭 白艺冰 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2025年第2期166-177,共12页
软岩巷道在长期载荷作用下易发生蠕变损伤,影响其稳定性。通过现场勘查及室内试验分析巷道软弱围岩力学及蠕变特性,构建软岩非线性蠕变损伤模型,并通过UDEC数值计算验证其合理性,研究分析了软岩巷道变形的时效规律,在现有支护的基础上... 软岩巷道在长期载荷作用下易发生蠕变损伤,影响其稳定性。通过现场勘查及室内试验分析巷道软弱围岩力学及蠕变特性,构建软岩非线性蠕变损伤模型,并通过UDEC数值计算验证其合理性,研究分析了软岩巷道变形的时效规律,在现有支护的基础上提出了优化支护方案,并应用于现场工程。研究表明:巷道围岩蠕变试验中蠕变速率和变形量随应力增加而提升,且稳态蠕变的过渡时间延长;采用UDEC软件数值求解蠕变损伤模型,通过数值计算得到软岩加速蠕变曲线与试验曲线吻合,验证了模型的可靠性;蠕变导致围岩变形与裂隙范围不断扩大,暴露出现有支护系统的不足;优化方案通过增加并加长锚杆同时引入预应力,增强了支护系统的协同控制能力与稳定性。深入研究软岩蠕变损伤特性及其时间演化规律对于优化支护与保障工程安全具有重要意义。 展开更多
关键词 软岩巷道 蠕变损伤 数值模拟 时效规律 支护设计
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煤厚异常区对煤与瓦斯突出影响规律研究
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作者 唐巨鹏 张众华 +3 位作者 潘一山 任凌冉 张昕 黄磊 《煤炭学报》 北大核心 2025年第6期2988-2999,共12页
煤与瓦斯突出是威胁我国煤矿安全生产最严重的动力灾害,煤厚异常区是影响煤与瓦斯突出发生的重要因素。为揭示煤厚异常区对煤与瓦斯突出影响规律,利用自主研制的真三轴煤与瓦斯突出相似模拟试验系统,以洛阳新安煤矿14151突出煤层为研究... 煤与瓦斯突出是威胁我国煤矿安全生产最严重的动力灾害,煤厚异常区是影响煤与瓦斯突出发生的重要因素。为揭示煤厚异常区对煤与瓦斯突出影响规律,利用自主研制的真三轴煤与瓦斯突出相似模拟试验系统,以洛阳新安煤矿14151突出煤层为研究对象,结合声发射(AE)监测装置,分别模拟了煤厚4、5、6、7m和煤厚变化率1、2、3、4m/dam的煤与瓦斯突出相似模拟试验,结合现场突出事故,对比分析了突出的顶板坍塌情况、临界瓦斯压力、相对突出强度、声发射特征参数等试验结果,结合煤体内部裂纹破裂扩展情况,建立了煤厚异常区与煤与瓦斯突出前兆信息关系指标。结果表明:在相同地应力条件下,煤厚异常区相对突出强度受临界瓦斯压力和煤层稳定性共同影响。相对突出强度与煤厚变化率呈二次函数关系,相对突出强度随煤厚变化率的增加呈现先增大后减小趋势,在2~3m/dam达到峰值。从AE能量角度分析,煤与瓦斯突出过程是一个由低能值的稳定态向高能值的非稳定态发展的演化过程,并提出第一临界点。煤厚相对增加1m,第一临界瓦斯压力减小11.78%、12.82%、11.37%,煤厚变化率相对增大1m/dam,第一临界瓦斯压力减小22.14%、17.54%、21.49%,表明煤层增厚,煤厚变化率增大,均会导致第一临界点越早出现,且煤厚变化率对煤层稳定性影响更为显著。根据不同阶段累计AE能量平均斜率的比值,定义了表征煤与瓦斯突出危险性弱、中、强的量化指标,为煤与瓦斯突出动力灾害防治提供参考。 展开更多
关键词 煤与瓦斯突出 煤厚异常区 声发射 能量演化 前兆信息
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