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基于应变能密度的非均质岩石损伤本构模型研究 被引量:1
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作者 文志杰 田雷 +6 位作者 蒋宇静 左宇军 孟凡宝 董优 林观 杨涛 吕大炜 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1332-1343,共12页
基于岩石细观单元弹性模量近似服从Weibull分布的假设,结合应变能密度理论,建立岩石损伤本构模型,借助声发射事件能量信号和岩石纵波波速提出岩石均质度系数m和弹性模量折减系数K0确定方法,并对参数进行修正。利用建立的损伤本构模型进... 基于岩石细观单元弹性模量近似服从Weibull分布的假设,结合应变能密度理论,建立岩石损伤本构模型,借助声发射事件能量信号和岩石纵波波速提出岩石均质度系数m和弹性模量折减系数K0确定方法,并对参数进行修正。利用建立的损伤本构模型进行单轴加载模拟,将模拟结果曲线与已有模型理论曲线以及单轴加载实验曲线进行对比,该模型能很好地描述试件应力、应变关系与声发射情况。在此基础上,利用该模型进行石膏试件反复加载模拟,分析其应力–应变及声发射特征,并与室内实验结果进行对比分析。研究结果表明:试件均质度越高,脆性破坏特征越明显;借助声发射信号和岩石纵波波速确定的均质度m以及弹性模量折减系数K0的计算结果与试验结果吻合。基于应变能密度的岩石损伤本构模型的构建为综合考虑岩石的均质度及反复加载过程对岩石试件影响提供了新的理论依据。 展开更多
关键词 岩石力学 应变能密度 损伤本构模型 均质度 折减系数 WEIBULL分布
矸石充填采煤工作面覆岩破裂特征及演化规律分析
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作者 傅知勇 张丰雪 郝兰芳 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2019年第5期247-251,共5页
为研究充填开采条件下覆岩破坏变形规律,通过现场监测的方法,在某矿F5001充填工作面不同位置布置覆岩观测钻孔,借助钻孔成像判定覆岩破坏情况,分析了充填开采覆岩破裂特征和运动演化过程。结果表明:覆岩进入离层扩展阶段后具有裂隙向破... 为研究充填开采条件下覆岩破坏变形规律,通过现场监测的方法,在某矿F5001充填工作面不同位置布置覆岩观测钻孔,借助钻孔成像判定覆岩破坏情况,分析了充填开采覆岩破裂特征和运动演化过程。结果表明:覆岩进入离层扩展阶段后具有裂隙向破裂带,破裂带向离层转化的趋势,最快24 h内可出现3处新生破裂带;离层一般出现在不同岩性的岩层分界处,裂隙多出现在较厚岩层内部;T3150泄水巷上方覆岩共出现3处离层、8处明显破裂带,裂隙数目较多,顶板上方最大破裂高度约14.2 m,最大离层高度约11.3 m。 展开更多
关键词 充填开采 覆岩破裂 演化规律 破裂特征 钻孔成像
煤岩三轴卸围压破坏声发射本征频谱特征试验研究
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作者 杨永杰 马德鹏 周岩 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第5期1002-1008,共7页
对煤、砂岩在不同围压及不同卸围压速率下的三轴卸围压声发射试验中所采集到的波形信号进行小波包分析及FFT变换,探讨波形信号的能量、频谱特征及岩样卸荷破坏前兆。结果表明:煤、砂岩波形信号在0~625 kHz这一频带中的能量占总能量的比... 对煤、砂岩在不同围压及不同卸围压速率下的三轴卸围压声发射试验中所采集到的波形信号进行小波包分析及FFT变换,探讨波形信号的能量、频谱特征及岩样卸荷破坏前兆。结果表明:煤、砂岩波形信号在0~625 kHz这一频带中的能量占总能量的比例分别为93.04%,90.07%,频率大于625 kHz的高频部分所占能量很少,表明煤、砂岩的声发射信号能量虽然在频域上分布范围较大,但主要集中在较低的频段区间;不同岩样声发射波形信号的最大主频值波动性较大,而最小主频值变化不大,说明岩样在试验过程中,其内部小裂纹的形成具有随机特点,而大尺度的破裂则具有一定的共性;在卸围压破裂前兆方面,声发射波形信号主频值在岩样宏观破裂之前会产生突变,出现极高(煤岩120 kHz、砂岩160 kHz)及极低(0 kHz)的频率值,主频出现突变,这一现象可作为岩样宏观破裂产生的前兆特征。 展开更多
关键词 卸围压 声发射 频谱特征 前兆特征 小波包
硬厚砂岩顶板垮落引燃采空区瓦斯机制初步研究
4
作者 秦广鹏 王超 +1 位作者 张中腾 裴云鑫 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第A01期2925-2933,共9页
高瓦斯煤层上部赋存硬厚砂岩顶板时,因顶板垮落引燃采空区内瓦斯甚至导致瓦斯爆炸事故时有发生。以夏阔坦煤矿下10煤层1007工作面开采为工程背景,采用室内实验和理论分析的方法,研究岩石摩擦效应引燃瓦斯的点火源、断裂岩层滑落失稳发... 高瓦斯煤层上部赋存硬厚砂岩顶板时,因顶板垮落引燃采空区内瓦斯甚至导致瓦斯爆炸事故时有发生。以夏阔坦煤矿下10煤层1007工作面开采为工程背景,采用室内实验和理论分析的方法,研究岩石摩擦效应引燃瓦斯的点火源、断裂岩层滑落失稳发生条件、边界支承条件和破断阶段对断裂岩层发生滑落失稳的影响。该工程地质条件下研究结论表明,坚硬砂岩摩擦过程产生的热量能够引燃瓦斯,与摩擦过程产生的火花束和高温岩粉流相比,高温热摩擦面更易引燃瓦斯,是主要点火源。顶板岩层初次破断后,岩层侧向破断尺寸与岩层厚度比值di/h常大于2.6;顶板周期性破断时,岩层侧向破断尺寸与岩层厚度比值di/h常小于2,顶板岩层周期性破断期间更易发生滑落失稳。边界支承条件对岩层滑落失稳发生影响较大,岩层破断时简支边界较固支边界更易发生滑落失稳,厚度大于11 m的岩层初次破断时、厚度大于4 m的岩层周期破断时,在简支边界处即可满足滑落失稳发生条件。当工作面上部为已采空区域,采场上部破断三角岩块是硬砂岩顶板垮落引燃采空区瓦斯的危险区域,可从顶板弱化和瓦斯治理两个方面开展防治工作。 展开更多
关键词 采矿工程 硬厚砂岩 滑落失稳 摩擦 瓦斯燃烧
采场空间结构模型及相关动力灾害控制研究 预览 被引量:3
5
作者 文志杰 景所林 +10 位作者 宋振骐 蒋宇静 汤建泉 赵仁乐 肖庆华 张同俊 王洪涛 赵洪宝 孙国权 张桐桐 孔超 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期52-61,共10页
基于社会对煤炭行业安全生产的重视,煤矿灾害事故控制研究显得愈发重要,尤其现阶段煤矿灾害事故多发,安全形势愈发严峻。为了有效控制预防煤矿动力灾害事故,提出了采场空间结构模型;探讨了采场空间结构模型中应力分布和结构发育的力学特... 基于社会对煤炭行业安全生产的重视,煤矿灾害事故控制研究显得愈发重要,尤其现阶段煤矿灾害事故多发,安全形势愈发严峻。为了有效控制预防煤矿动力灾害事故,提出了采场空间结构模型;探讨了采场空间结构模型中应力分布和结构发育的力学特征,以及采动时上覆岩层的运动变化规律和矿压显现特征;以采场空间结构模型和采动应力孕育力学特征为基础,提出了采场顶板、巷道顶板控制、冲击地压、顶板水害,以及地表沉陷等煤矿灾害事故致灾条件及其控制措施,构建了相关采场灾害控制结构力学模型。建立的采场空间模型解释了"裂断拱"和"应力拱"结构演化规律以及采动应力与覆岩空间结构演化的相关性;指出了导水裂隙带高度与"裂断拱"高度范围基本一致,是顶板水害治理依据;建立了基于"应力拱"拱外岩梁下沉预测地表沉陷的方法;提出了对直接顶采取"给定载荷"控制方式,对基本顶采取"给定变形"和"限定变形"控制方式的支护方案;预测了冲击地压可能发生位置并提出了控制措施;提出了透水判据和不发生透水事故的合理工作面长度和开切眼位置的计算方法;建立了以开采工作面长度和覆岩裂断步距相关性为核心的采动沉陷模型,从力学的角度解释并计算分析了地表沉陷范围。实践证明,正确建立决策模型是实现煤矿灾害事故控制的基础,模型的建设有效实现了煤矿灾害事故控制从定性到定量的发展,可为煤矿灾害事故的有效预测和科学控制提供指导。 展开更多
关键词 采场空间结构 动力灾害 决策模型 应力场
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软岩回采巷道底臌破坏机制与支护技术 预览
6
作者 文志杰 卢建宇 +7 位作者 肖庆华 陈广印 杨涛 蒋宇静 李利平 杨胜利 赵仁乐 程卫民 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1991-1999,共9页
软岩巷道底臌治理一直是软岩支护中重点攻关的难题之一,作为受采动压力影响的软岩回采巷道来说,巷道的底臌问题尤为突出。针对山东能源临矿集团上海庙矿区软岩大变形技术难题,首先从巷道底臌变形的力学机制入手,根据巷道围岩本构关系及... 软岩巷道底臌治理一直是软岩支护中重点攻关的难题之一,作为受采动压力影响的软岩回采巷道来说,巷道的底臌问题尤为突出。针对山东能源临矿集团上海庙矿区软岩大变形技术难题,首先从巷道底臌变形的力学机制入手,根据巷道围岩本构关系及应力作用模式,在结合朗肯压力理论的基础上建立了剪切错动型巷道底臌力学模型,导出了巷道底臌力源P0的计算方程。计算分析知,当底臌压力P0大于底板岩体的强度极限时,巷道底板岩体将发生剪切和扩容变形挤入巷道空间,随时间效应的加大最终导致巷道底臌;其次,结合建立的底臌力学模型,提出了一种与剪切错动型巷道底臌力学机理相适应的新型反底拱底臌控制技术,对反底拱伸出段、底板预应力锚杆和反底拱主体段3部分在底臌控制过程中的作用进行理论分析,揭示了其“控底-助帮”的底臌控制机理,并综合数值计算和正交实验的方法对新型反底拱结构的3个主要参数进行试验优化,模拟显示影响巷道底臌量指标的主要因素为底板超挖深度和反底拱伸出段长度,影响巷道两帮移近量指标的主要因素为反底拱伸出段长度;最后,通过对榆树井矿13803工作面回风巷原始支护条件下底板压力的验算,确定了底板围岩压力与矿井水的耦合作用是造成该巷道底臌的主要原因,并根据优化后的底板治理方案在榆树井煤矿13803工作面回风巷返修段进行工业性试验。工程实践表明,该项新技术控制软岩回采巷道底臌及两帮变形效果较好,有效保证了工作面回采期间巷道的稳定性。 展开更多
关键词 软岩巷道 底臌 反底拱 破坏机制 支护技术
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松散层拱结构模型及其对覆岩运动的影响
7
作者 汪锋 许家林 +1 位作者 陈绍杰 任梦梓 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期497-504,512共9页
针对传统上采动覆岩承载结构研究时主要集中于基岩而将上覆松散层简化为均布载荷作用于基岩顶界面而忽略了松散层中承载结构的问题,结合我国华东和华北矿区广泛分布的厚松散层地质条件,建立了松散层拱承载结构力学模型,揭示了松散层拱... 针对传统上采动覆岩承载结构研究时主要集中于基岩而将上覆松散层简化为均布载荷作用于基岩顶界面而忽略了松散层中承载结构的问题,结合我国华东和华北矿区广泛分布的厚松散层地质条件,建立了松散层拱承载结构力学模型,揭示了松散层拱的形态方程、矢跨比方程和厚度方程,得到了能形成松散层拱的临界松散层厚度的理论表达式,进一步分析了松散层拱形态特征随侧压系数、松散层内摩擦角和内聚力等参数的变化特征。通过相似物理模拟实验揭示了松散层拱对采动覆岩运动的影响规律。研究结果得到了鲍店煤矿1312工作面厚松散层条件下开采时地表沉陷实测数据的验证。 展开更多
关键词 岩层移动 地表沉陷 承载结构 关键层 松散层拱
循环载荷下煤样能量转化与碎块分布特征 预览
8
作者 李杨杨 张士川 +4 位作者 文志杰 赵仁乐 曹志国 伦庆忠 白景志 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1411-1420,共10页
煤矿开采中煤体常处于反复加卸载过程,研究煤体在不同加载速率重复载荷作用下的能量转化与破坏机制对认清煤矿动力灾害本质具有指导意义。利用MTS815.03伺服实验系统,通过单轴循环加卸载试验,结合能量和分形理论,获得了不同加载速率下... 煤矿开采中煤体常处于反复加卸载过程,研究煤体在不同加载速率重复载荷作用下的能量转化与破坏机制对认清煤矿动力灾害本质具有指导意义。利用MTS815.03伺服实验系统,通过单轴循环加卸载试验,结合能量和分形理论,获得了不同加载速率下煤样变形破坏各阶段能量积聚、耗散和释放的转化机制及其与煤样碎块块度分布规律的内在关系,为开展重复载荷作用下煤岩破裂响应及破坏机制的研究提供依据。试验结果表明:煤样能量转化具有明显的阶段性特征,可分为能量初始积累阶段、能量加速积累阶段和能量快速耗散阶段。煤样破坏前耗散能所占比例经历了高—低—高的过程,而弹性能则相反,加载后期弹性能比例下降或耗散能比例的升高,预示着煤样进入加速破坏阶段;能量集聚和释放与加载速率密切相关,随着加载速率的增大,峰值前弹性能所占比例逐渐增加,煤样破坏前更多的能量以弹性能形式储存在煤样体内,岩石破坏后,更多的能量被释放出来,煤样破坏越剧烈,其宏观破坏形态由剪切张拉和劈裂破坏向弹射破坏过渡;循环加卸载下煤样碎块分形特征具有明显的分段性,在小于尺寸阈值范围内具有较好的自相似性特征,不同加载速率下碎块分形维数为2~3,且随加载速率的增加成线性增长;加载速率越大碎块分形维数越大,煤样破碎程度越高,大块碎块所占比例越小,煤样碎块越破碎且单块碎块质量越小,煤样发生动力灾害的危险性越大。 展开更多
关键词 煤矿动力灾害 循环加卸载 能量转化 加载速率 分形
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宽叶片钻杆排渣的煤粉堆积多相流研究
9
作者 李佳 李东民 +2 位作者 马国芳 张砚强 商孟全 《煤炭技术》 CAS 2019年第4期160-162,共3页
为了研究钻杆排渣对卡钻的影响,利用多相流对钻杆排渣流场进行数值模拟。根据现场实测数据,建立了钻杆排渣内部流道的三维几何模型并给出了整个仿真与建模的过程。结果表明:煤粉堆积现象在钻杆正常运转的过程中极少发生,而发生卡钻后,... 为了研究钻杆排渣对卡钻的影响,利用多相流对钻杆排渣流场进行数值模拟。根据现场实测数据,建立了钻杆排渣内部流道的三维几何模型并给出了整个仿真与建模的过程。结果表明:煤粉堆积现象在钻杆正常运转的过程中极少发生,而发生卡钻后,整个排渣通道会发生阻塞,反而导致了煤粉的堆积。 展开更多
关键词 宽叶片钻杆 卡钻 煤粉堆积 多相流 数值模拟
横向切割工作面断层保护煤柱尺寸确定
10
作者 顾士坦 刘政 +1 位作者 蒋邦友 胡成成 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2019年第9期16-20,共5页
为了研究已采工作面内遗留的断层煤柱对正在回采的横向切割工作面在相邻位置所需留设的断层煤柱尺寸的影响,以某矿3304,3306工作面为背景,根据工作面地质特征,利用FLAC3D软件模拟3306工作面在DF60断层处的回采,分析3306工作面在DF60断... 为了研究已采工作面内遗留的断层煤柱对正在回采的横向切割工作面在相邻位置所需留设的断层煤柱尺寸的影响,以某矿3304,3306工作面为背景,根据工作面地质特征,利用FLAC3D软件模拟3306工作面在DF60断层处的回采,分析3306工作面在DF60断层处不同尺寸的断层煤柱的垂直应力和弹性应变能密度,对3306工作面在DF60断层处留设的断层煤柱尺寸进行优化。结果表明:3306回采工作面在DF60断层处所留设的断层煤柱的相对合理的尺寸为120m。 展开更多
关键词 断层煤柱 遗留煤柱 煤柱尺寸 数值模拟
松散层拱结构及其对采动覆岩稳定性的影响
11
作者 汪锋 陈绍杰 +1 位作者 任梦梓 许家林 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期975-983,共9页
结合我国华东和华北矿区广泛分布的厚松散层地质条件,在松散层拱承载结构力学模型的基础上,建立了松散层拱条件下关键块稳定性力学模型,揭示了松散层拱对采动覆岩稳定性的影响规律,得到了松散层拱下关键块回转变形失稳和滑落失稳的力学... 结合我国华东和华北矿区广泛分布的厚松散层地质条件,在松散层拱承载结构力学模型的基础上,建立了松散层拱条件下关键块稳定性力学模型,揭示了松散层拱对采动覆岩稳定性的影响规律,得到了松散层拱下关键块回转变形失稳和滑落失稳的力学判据,在此基础上建立了支架-围岩力学模型,得到了适用于松散层拱条件下的工作面支架工作阻力的计算公式.结果表明:由于松散层拱的载荷传递作用,关键块只承受松散层拱以下垮落的松散层和基岩的载荷,与传统的将松散层按均布载荷计算相比,松散层拱条件下关键块的水平推力增大、最大剪切力减小,关键块能够保持稳定而不发生回转变形失稳和滑落失稳.研究结果得到了祁东煤矿7130工作面实测数据的验证. 展开更多
关键词 岩层控制 松散层拱 关键层 回转变形失稳 滑落失稳
基于GAPSO-SVM的煤层底板破坏程度预测
12
作者 靳聪聪 冯夕文 +1 位作者 阮猛 李俊勇 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2019年第3期208-211,共4页
为了对煤层底板破坏程度进行正确预测,分析遗传算法(GA)和粒子群优化(PSO)算法存在优化支持向量机(SVM)易陷入局部最优解和分类精度相对较低的问题,提出了GAPSOSVM优化算法。综合考虑GA和PSO算法的优点对SVM的参数进行了优化,优化后的... 为了对煤层底板破坏程度进行正确预测,分析遗传算法(GA)和粒子群优化(PSO)算法存在优化支持向量机(SVM)易陷入局部最优解和分类精度相对较低的问题,提出了GAPSOSVM优化算法。综合考虑GA和PSO算法的优点对SVM的参数进行了优化,优化后的算法能够较好地调整算法的全局与局部搜索能力之间的平衡。通过对曹庄煤矿底板破坏程度的预测表明,该方法不仅能够取得良好的分类效果,分类精度高于GA-SVM和PSO-SVM,而且有较好的鲁棒性。 展开更多
关键词 煤层底板破坏 支持向量机 遗传算法 粒子群优化算法 突水
考虑含水率影响的煤岩变形及渗透率模型 预览
13
作者 李波波 李建华 +3 位作者 杨康 任崇鸿 许江 张敏 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期1076-1083,共8页
煤矿开采深度不断增加,煤层瓦斯含量升高导致动力灾害逐渐增多,给煤矿安全开采带来严峻考验。对于瓦斯在煤层中流动的研究一直以来都备受关注,其中渗透率正是影响煤层中瓦斯流动的关键参数之一。因此,为准确模拟开采环境变化导致的煤岩... 煤矿开采深度不断增加,煤层瓦斯含量升高导致动力灾害逐渐增多,给煤矿安全开采带来严峻考验。对于瓦斯在煤层中流动的研究一直以来都备受关注,其中渗透率正是影响煤层中瓦斯流动的关键参数之一。因此,为准确模拟开采环境变化导致的煤岩变形及渗透特性变化,利用含瓦斯煤热-流-固耦合三轴伺服渗流装置,开展不同含水条件下孔隙压力升高过程中煤岩渗透特性的试验研究,建立考虑含水率的吸附方程和吸附-渗透率模型,探讨含水率和孔隙压力共同作用对煤岩变形及渗透特性的影响。研究结果表明:①孔隙压力升高过程中,径向应变及轴向应变随孔隙压力的升高均呈降低趋势,瓦斯流量的变化呈上升趋势,煤基质由于吸附瓦斯产生膨胀变形,体积应变逐渐减小。②当含水率恒定时,随着孔隙压力的升高,瓦斯吸附量随孔隙压力增大先增大而后趋于平缓,产生的吸附变形的变化趋势与其相同;当孔隙压力恒定时,煤岩的吸附量和吸附变形均随着含水率的增大而减小。③在恒定含水率条件下,煤岩渗透率曲线随孔隙压力的升高先减小后趋于平缓;而在相同的孔隙压力条件下,随含水率的增加,煤岩渗透率整体逐渐减小,而且含水率越大孔隙压力对渗透率的影响越弱,水分子对渗透率的影响越强。④构建了考虑含水率的吸附量计算方程,并在此基础上进一步构建考虑含水率煤岩吸附-渗透率模型,其中所计算的渗透率值与试验所测结果基本一致,反映了煤岩渗透率变化规律。 展开更多
关键词 煤岩 孔隙压力 含水率 渗透率 变形
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深部断层构造环境巷道掘进冲击危险机制
14
作者 顾士坦 戴华宾 +1 位作者 魏宝贞 胡成成 《煤炭技术》 CAS 2019年第8期8-11,共4页
通过建立断层区域模型,并进行数值结果分析,得出对于掘进工作面距断层不同距离下围岩应力的分布规律,进而分析掘进冲击危险与巷道距断层不同距离之间的关系,从而得出结论:(1)埋深增加,原岩应力值随之增大;(2)巷道开挖产生应力重新分布... 通过建立断层区域模型,并进行数值结果分析,得出对于掘进工作面距断层不同距离下围岩应力的分布规律,进而分析掘进冲击危险与巷道距断层不同距离之间的关系,从而得出结论:(1)埋深增加,原岩应力值随之增大;(2)巷道开挖产生应力重新分布且与构造应力相互叠加,增加了发生冲击危险的可能性;(3)巷道距断层的距离越近,应力差值越大,冲击危险的可能性就越高。实践表明,加强对掘进前方冲击危险的探测工作并及时解危,同时减缓巷道掘进速度,可有效降低矿山冲击灾害。 展开更多
关键词 冲击地压 断层 巷道掘进 应力分布
基于超前支承压力影响指标的矿井分区研究
15
作者 任文涛 陈军涛 刘炜震 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2019年第10期71-75,共5页
以唐口煤矿为工程背景,采用正交试验法,建立3DEC数值模拟计算模型,确定不同工艺、埋深、采高、工作面长度、冲击倾向性及临空性等条件下超前支承压力的分布特征及影响支承应力分布的关键因素,并基于SPSS数据分析软件,运用方差分析法对... 以唐口煤矿为工程背景,采用正交试验法,建立3DEC数值模拟计算模型,确定不同工艺、埋深、采高、工作面长度、冲击倾向性及临空性等条件下超前支承压力的分布特征及影响支承应力分布的关键因素,并基于SPSS数据分析软件,运用方差分析法对各影响因素的敏感性进行分析,研究超前支承压力影响指标下的矿井分区。研究结果表明:超前支承压力峰值、应力集中系数、超前支承压力影响范围均表现为:初次来压>周期来压>非来压;深部矿井超前支承压力影响因素敏感性排序为:采高>冲击倾向性>临空性>埋深>工作面长度。基于上述结果,将矿井分为4个区域,Ⅰ区域超前支承压力影响范围为25~45m、Ⅱ区域影响范围为45~70m、Ⅲ区域影响范围为70~90m和Ⅳ区域影响范围>90m。 展开更多
关键词 超前支承压力 影响因素 应力集中系数 矿井分区
充填节理宏细观锚固破坏机理分析 预览
16
作者 张振松 张贤达 +2 位作者 王刚 马明 赵程 《中国科技论文》 CAS 北大核心 2019年第6期604-609,共6页
为分析充填节理的宏细观锚固破坏机理,利用颗粒流程序(PFC2D)生成6种上下面具有不同粗糙度的充填锚固节理面模型,探究其在剪切过程中宏细观破坏变化以及粗糙度对锚固充填节理抗剪强度的影响。研究结果表明:加载过程中充填物两侧颗粒位... 为分析充填节理的宏细观锚固破坏机理,利用颗粒流程序(PFC2D)生成6种上下面具有不同粗糙度的充填锚固节理面模型,探究其在剪切过程中宏细观破坏变化以及粗糙度对锚固充填节理抗剪强度的影响。研究结果表明:加载过程中充填物两侧颗粒位移差明显,首先发生破坏,而锚杆在节理面与胶结物之间发生剪切滑移后才开始发挥抗剪作用。6种充填节理面组合锚固后其峰值剪切强度均比锚固前增高,但增量不同。当节理面上下粗糙度接近时,充填物形状规则,齿状起伏小,锚固效果较好,峰值剪切强度增加量在40%左右;当节理面上下粗糙度相差较大时,充填物齿状起伏大,易剪碎,锚固效果较差,峰值剪切强度增加量约为20%。 展开更多
关键词 模型试验 粗糙度 充填节理 锚固 峰值剪切强度 颗粒位移
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煤矿深部开采冲击地压监测解危关键技术研究 预览 被引量:2
17
作者 谭云亮 郭伟耀 +3 位作者 辛恒奇 赵同彬 于凤海 刘学生 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期160-172,共13页
针对煤矿深部开采冲击地压监测防治难题,采用理论分析、数值模拟、室内试验和现场监测相结合的综合研究方法,研究了深部应变型、断层滑移型和坚硬顶板型3类冲击地压的致灾机理,提出了煤岩组合冲击能速度指数和卸围压冲击能速度指数两个... 针对煤矿深部开采冲击地压监测防治难题,采用理论分析、数值模拟、室内试验和现场监测相结合的综合研究方法,研究了深部应变型、断层滑移型和坚硬顶板型3类冲击地压的致灾机理,提出了煤岩组合冲击能速度指数和卸围压冲击能速度指数两个新指标,建立了与冲击地压类型相适应的煤岩冲击倾向性评价体系,获得了深部开采3类冲击地压的前兆信息特征,给出了以深部开采冲击地压类型为导向的监测预警及组合式卸压解危方法,研发了钻孔施工与预警同步一体化技术。结果表明:(1)深部应变型冲击地压是围岩系统能量积聚大于能量释放与耗散之和的结果;与浅部开采相比,深部坚硬顶板破断释放的变形能明显增大,以及深部断层更易发生错动滑移;(2)深部应变型和深部坚硬顶板型冲击地压的冲击倾向性评价需在国家标准基础上分别增加卸围压冲击能速度指数、煤岩组合冲击能速度指数,而对于深部断层滑移型冲击地压,这两个指标均需增加;(3)深部应变型和深部坚硬顶板型冲击地压监测预警应以能量和应力判据为主,但深部断层滑移型冲击地压应以能量判据为主;(4)深部应变型冲击地压解危方法优先顺序为开采保护层、大直径钻孔、断底和煤层注水;深部坚硬顶板型冲击地压解危方法优先顺序为开采保护层、深孔断顶爆破、大直径钻孔、断底和煤层注水;深部断层型冲击地压解危方法优先顺序为开采保护层、大直径钻孔和煤层注水;(5)采用钻孔施工与预警同步一体化技术,可在钻孔施工过程中通过监测煤粉量和应力变化信息,对施工过程中可能发生的冲击危险进行同步预警。煤矿深部开采冲击地压防治作为一个复杂的系统工程,以科学分类为基础的系统防治技术体系仍是深部开采冲击地压需要重点攻关的研究方向。 展开更多
关键词 深部开采 冲击地压 分类 机理 监测预警 防治
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综采面截割-移架尘源粉尘沉积附壁规律研究
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作者 王峰 冯博 王乃国 《煤炭技术》 CAS 2019年第10期97-99,共3页
为对综采面截割-移架尘源粉尘沉积附壁规律进行探究,基于Fluent的DPM模型对综采面的风-尘规律进行了数值模拟。模拟结果显示,粉尘沉积附壁的主要发生区域是采煤区和采煤机下风侧0~20 m的底板和煤壁、采煤区液压支架的上部。根据模拟结果... 为对综采面截割-移架尘源粉尘沉积附壁规律进行探究,基于Fluent的DPM模型对综采面的风-尘规律进行了数值模拟。模拟结果显示,粉尘沉积附壁的主要发生区域是采煤区和采煤机下风侧0~20 m的底板和煤壁、采煤区液压支架的上部。根据模拟结果,建议对污染严重的壁面进行喷雾处理,以清除粉尘并防止粉尘再次扩散。 展开更多
关键词 综采工作面 扩散模拟 数值模拟 沉积附壁
偏W型通风工作面中间巷的合理位置研究
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作者 鹿广利 胡皓 +3 位作者 李连坡 邢飞飚 郝明辉 李曰震 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2019年第11期74-78,共5页
基于偏W型通风形式及其瓦斯治理的特点和作用,以太岳煤矿2201工作面为研究对象,采用FLUENT计算模拟不同中间巷位置下采空区瓦斯的涌出规律和瓦斯浓度分布,并研究了中间巷的位置对采空区瓦斯涌出形式、涌出范围及采空区内部瓦斯分布的影... 基于偏W型通风形式及其瓦斯治理的特点和作用,以太岳煤矿2201工作面为研究对象,采用FLUENT计算模拟不同中间巷位置下采空区瓦斯的涌出规律和瓦斯浓度分布,并研究了中间巷的位置对采空区瓦斯涌出形式、涌出范围及采空区内部瓦斯分布的影响。模拟结果表明:在考虑满足煤体支护强度、控制采空区瓦斯涌出形式和涌出区域要求的条件下,确定了中间巷的合理位置为L=18m,此时,采空区瓦斯涌出可限制在回风巷附近的9m范围之内,且采空区内部瓦斯集中于回风巷区域,有利于采取抽放治理措施,防止工作面瓦斯超限。 展开更多
关键词 偏W型通风 采空区 瓦斯浓度 数值模拟 中间巷位置
掘进巷道湿喷施工过程粉尘弥散规律研究 预览
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作者 周智 陈连军 +3 位作者 崔向飞 蒋学凯 董其征 陈军 《矿业安全与环保》 北大核心 2019年第2期10-14,共5页
为了研究长压短抽通风条件下湿喷施工作业产尘在掘进巷道空间内的弥散规律,应用Fluent软件中的离散相模型,对湿喷中的初喷施工产尘、复喷施工与凿岩机破岩同时作业时产尘进行数值模拟,得到了粉尘在巷道中的弥散规律。研究结果表明:压风... 为了研究长压短抽通风条件下湿喷施工作业产尘在掘进巷道空间内的弥散规律,应用Fluent软件中的离散相模型,对湿喷中的初喷施工产尘、复喷施工与凿岩机破岩同时作业时产尘进行数值模拟,得到了粉尘在巷道中的弥散规律。研究结果表明:压风侧初喷作业粉尘质量浓度高于抽风侧初喷作业粉尘质量浓度,且掘进巷道端头附近尤为明显;压风侧或抽风侧复喷施工与凿岩机破岩同时作业时,粉尘质量浓度变化规律均为沿程先降低,后因复喷作业而升高,然后再降低。根据粉尘弥散规律,提出了相应的防尘建议,以减轻粉尘对施工作业人员的危害。 展开更多
关键词 掘进巷道 湿喷 粉尘质量浓度 长压短抽 数值模拟
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