检索结果-内蒙古大学图书馆

煤炭学报 2023年第7期48卷 2827-2835页

作者：杨现禹解经宇叶晓平吕文军代钊恺蒋国盛蔡记华中国地质大学(武汉)工程学院湖北武汉430074 中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116 中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083 浙江华东建设工程有限公司浙江杭州310030 核工业二九〇研究所广东韶关512000

在低渗砂岩油藏中开展CO_(2)地质封存,是实现CO_(2)捕获、利用和封存(CCUS)的有效手段之一。随着CO_(2)持续注入吸收层,弱胶结砂岩颗粒会随CO_(2)流入孔隙和裂隙中运移,进而可能形成颗粒堆积,影响CO_(2)注入的稳定性。为揭示多形态颗粒... 详细信息

在低渗砂岩油藏中开展CO_(2)地质封存,是实现CO_(2)捕获、利用和封存(CCUS)的有效手段之一。随着CO_(2)持续注入吸收层,弱胶结砂岩颗粒会随CO_(2)流入孔隙和裂隙中运移,进而可能形成颗粒堆积,影响CO_(2)注入的稳定性。为揭示多形态颗粒在孔隙和裂隙中的运移、动态堆积及微观机理,建立了基于多形态矿物颗粒的离散元流固耦合堵塞模型。模型考虑了多级粒径、非规则形态、旋转、差异化流入孔隙模式等矿物颗粒参数及流体密度、流体速度等流体物性因素,模型可实现注入流体和矿物颗粒的瞬态堆积过程动态预测与可视化,并在此基础上揭示了CO_(2)物性、弱胶结非规则颗粒参数与注入堵塞间的量化关系。结果表明:(1)影响孔隙内矿物颗粒堆积数量和CO_(2)注入效果最高的因素为矿物颗粒质量分数,相对于颗粒质量分数3%,颗粒质量分数5%的孔隙内矿物颗粒堆积数量提升52.06%,孔隙内矿物颗粒堆积数量的提升比率与矿物颗粒质量分数增长比率呈负相关关系;(2)在注入CO_(2)和矿物颗粒总量一致情况下,当矿物颗粒平均尺寸为孔隙直径尺寸的1/3时,孔隙内矿物颗粒堆积数量最高,CO_(2)的注入效果最差,矿物颗粒密度变化对于CO_(2)注入的影响较低;(3) CO_(2)注入降低了砂岩孔隙内多相流体密度,减少了孔隙内矿物颗粒堆积数量,降低了矿物颗粒在孔隙内的堵塞,有利于CO_(2)往深部注入;(4) CO_(2)注入速度提升60%,孔隙内矿物颗粒堆积数量提升1.2%,注入速度提升增加了孔隙内的矿物颗粒堵塞比率,不利于CO_(2)的注入。

关键词： CO_(2)注入弱胶结矿物颗粒孔隙动态运移模型注入堵塞机理

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西部典型生态脆弱矿区采损地表植被盖度演化规律与退化机制

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煤炭学报 2022年第12期47卷 4217-4227页

作者：黄艳利郭亚超齐文跃李俊孟王佳奇欧阳神央吴来伟中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221116 新疆工程学院矿业工程与地质学院新疆乌鲁木齐830023 燕山大学河北省重型装备与大型结构力学可靠性重点实验室河北秦皇岛066004

生态本底脆弱的西部矿区已成为我国煤炭资源的主产区,采动影响下矿区生态环境日趋退化,其中最直观的体现就是对地表植被的影响。为揭示采矿扰动区地表植被变化状况,以枣泉煤矿为研究靶区,选取了10景连续的SentineL-1A雷达影像数据和93景... 详细信息

生态本底脆弱的西部矿区已成为我国煤炭资源的主产区,采动影响下矿区生态环境日趋退化,其中最直观的体现就是对地表植被的影响。为揭示采矿扰动区地表植被变化状况,以枣泉煤矿为研究靶区,选取了10景连续的SentineL-1A雷达影像数据和93景SentineL-2A光学数据,基于小基线集差分干涉测量技术(SBAS-InSAR),结合一元线性回归分析和相关系数,研究了工作面开采过程中地表下沉特征,分析了工作面开采沉陷区与非沉陷区植被NDVI时序演化特征,评估了采矿扰动下矿区植被覆盖度时序演化趋势,并对采损植被退化机制进行了剖析。研究表明:2014—2021年枣泉矿区地表植被NDVI呈物候性周期变化趋势,矿区植被覆盖度总体呈改善状态;工作面开采当年地表植被开始出现退化,退化程度较低,在采后2~3 a退化最为明显,随后逐渐缓慢恢复,总体经历了轻微退化期、显著退化期以及逐渐恢复期等变化过程。土壤有机质、含水率是影响矿区植被发育的重要土壤理化性质因子,采矿扰动区地表下沉、裂缝发育引起有机质、全氮、全磷等地表土壤理化性质的改变以及采动影响下地下水位下降是造成工作面植被退化的重要原因,温度和降雨量也对矿区地表植被发育状态有重要的影响。研究成果为西部生态脆弱矿区采损植被生长状况的科学诊断、矿区植被修复时机的确定提供了理论与数据支撑。

关键词：生态脆弱矿区开采沉陷植被覆盖度线性回归时空演化

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水化学侵蚀条件下砂岩力学特性及能量损伤特征演化规律

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采矿与岩层控制工程学报 2022年第6期4卷 75-85页

作者：张晓悟徐金海黄宁孙垒曹悦煤炭资源与安全开采国家重点实验室(中国矿业大学) 江苏徐州221116 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 中国建筑一局(集团)有限公司广东深圳518109

为研究水化学侵蚀条件下砂岩力学特性及能量损伤特征演化规律,利用水化学侵蚀后砂岩单轴压缩试验,分析了水化学侵蚀作用对砂岩力学特性及破坏形式的影响规律,研究了水化学侵蚀后砂岩受载过程中能量储存、耗散演化特性,得到了砂岩极限储... 详细信息

为研究水化学侵蚀条件下砂岩力学特性及能量损伤特征演化规律,利用水化学侵蚀后砂岩单轴压缩试验,分析了水化学侵蚀作用对砂岩力学特性及破坏形式的影响规律,研究了水化学侵蚀后砂岩受载过程中能量储存、耗散演化特性,得到了砂岩极限储能模型,建立了砂岩损伤评价指标。研究结果表明:水化学侵蚀后脆性砂岩出现应变软化,破坏形式由劈裂转化为剪切破坏;加载初期,外部输入能全部转化为耗散能,加载后期,则主要转化为弹性能,储存的弹性能达到砂岩储能极限是其发生破坏的主要原因;砂岩的储能极限与侵蚀溶液p H值非线性相关;建立的砂岩损伤评价指标(损伤因子D_(E))能够较好地评价水化学侵蚀后砂岩受载时的损伤程度。研究成果可为涉水岩土工程空间结构稳定性评估及安全评价提供参考。

关键词：水化学侵蚀力学特征脆性岩石能量演化损伤

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回采巷道动压区锚索强化支护机理及参数优化设计

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中国矿业大学学报 2022年第1期51卷 56-66页

作者：王方田尚俊剑赵宾曹庆华牛滕冲中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学对外合作与发展处江苏徐州221116 河南龙宇能源股份有限公司车集煤矿河南永城476600

以车集煤矿2901工作面为工程背景,探究了回采巷道动压区锚索强化支护机理.通过构建梯形巷道等效围岩力学结构模型,推导了巷道围岩塑性区半径公式,基于悬吊理论建立了巷道锚索支护力学结构模型.采用FLAC^(3D)软件对比分析了单体支柱和补... 详细信息

以车集煤矿2901工作面为工程背景,探究了回采巷道动压区锚索强化支护机理.通过构建梯形巷道等效围岩力学结构模型,推导了巷道围岩塑性区半径公式,基于悬吊理论建立了巷道锚索支护力学结构模型.采用FLAC^(3D)软件对比分析了单体支柱和补强锚索不同方案支护时的巷道损伤破坏特征.结果表明:梯形巷道顶板竖直方向最大塑性区半径为5.31 m;巷道超前段需要补强支护的强度为36.89 kPa,超前采动影响区域为30 m.基于数值对比结果确定在原支护基础上补打3根锚索且靠近帮部的锚索与巷道中线倾斜20°以提高整体承载能力.现场工业性试验表明:回采巷道超前段应用锚索强化支护技术后,巷道围岩变形得到有效控制,支护材料成本减少74元/m,能够满足智能化工作面安全高产高效的要求.

关键词：智能开采超前支护动压区补强锚索强化支护

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地下管道地质雷达检测机器人动力学仿真分析

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机械科学与技术 2023年第7期42卷 1000-1008页

作者：李涛涛程志涛徐茂轩何宇陈宏华萍乡学院机械电子工程学院江西萍乡337055 中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083

地下管道地质雷达检测机器人有效解决了地下管道管内外病害综合检测问题,而机器人的动力学分析是实现机械结构优化和性能改善的基础。对600 mm地下排水管道地质雷达检测机器人开展Adams下的动力学仿真和仿真结果的实测试验验证,分析机... 详细信息

地下管道地质雷达检测机器人有效解决了地下管道管内外病害综合检测问题,而机器人的动力学分析是实现机械结构优化和性能改善的基础。对600 mm地下排水管道地质雷达检测机器人开展Adams下的动力学仿真和仿真结果的实测试验验证,分析机器人工作在管道内壁有障碍物时,滚轮、扭簧、摇杆转轴和防护罩等关键部件的受力情况。结果表明:底部探测器关键部件的全程受力大小和过障碍物时的受力振幅均高于顶部探测器;底部探测器滚轮受力差异较大,偏上滚轮在未遇障碍物时不起作用,承载力集中在下侧滚轮;机器人受500 N水平牵引力作用,遇障物瞬间关键部件的受力呈3~60倍激增,防护罩承载达1700 N冲击力。分析结果为地下管道地质雷达检测机器人优化设计,尤其是不同位置探测器的关键部件设计、选材和加工提供了依据。

关键词：地质雷达(GPR) 地下管道检测机器人动力学仿真分析

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大跨度穿断层软岩巷道顶板非对称破裂机制与控制对策研究

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采矿与安全工程学报 2021年第6期38卷 1081-1090页

作者：李冲何思锋陈梁中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学深部煤炭资源开采教育部重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221116

针对大跨度穿断层软岩巷道顶板非对称大变形失稳的工程难题,总结分析原支护条件下巷道变形破坏特征及其主控影响因素,给出基于MATLAB图像处理技术的钻孔裂隙发育程度定量表征方法,模拟研究巷道顶板位移场、主应力场及裂隙场演化规律,揭... 详细信息

针对大跨度穿断层软岩巷道顶板非对称大变形失稳的工程难题,总结分析原支护条件下巷道变形破坏特征及其主控影响因素,给出基于MATLAB图像处理技术的钻孔裂隙发育程度定量表征方法,模拟研究巷道顶板位移场、主应力场及裂隙场演化规律,揭示巷道顶板渐进非对称破裂机制;根据不同区域巷道变形破坏情况与离散模拟结果,针对性地提出顶板"非对称分区强化控制、减跨控顶支护、破碎围岩分区深浅注浆、强化联合支护"的过断层支护对策,优化支护方案并进行现场应用。研究结果表明:1)巷道顶板破坏深度、变形特点、破裂模式等均呈现明显的非对称变化特征,断层左侧(Ⅰ区)及右侧(Ⅱ区)顶板裂隙密度均随巷道表面至深部距离变化呈负对数衰减特点,后者数值较大且降速较快,表明Ⅱ区顶板整体较为破碎且破坏深度较广,应为重点控制对象;2)巷道开挖至稳定过程中,Ⅱ区浅部围岩首先发生张拉破坏,并伴随大量裂隙的萌生与扩展,然后左帮顶角位置因应力集中也出现裂隙密集区且逐渐向顶板断层部位延伸,而后顶板表面裂隙均随开挖时间的增加向深部非对称渐进扩展,浅部离层发生并伴随局部块体脱落,顶板发生非对称冒落失稳;3)采用优化支护方案后,顶板最大变形量低于91mm,较原支护降低了63.89%;浆液与破碎岩体黏结形成复合结构,围岩完整性提高;锚杆受力最大值为81.76 kN,最小值为60.5 kN,分别为屈服载荷的43%和31.8%,基本满足工程需求。

关键词：穿断层软岩巷道非对称失稳裂隙密度定量表征围岩控制

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倾斜特厚煤层综放沿空掘巷围岩稳定性研究

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中国矿业大学学报 2021年第6期50卷 1051-1059页

作者：刘垚鑫高明仕贺永亮俞鑫徐东中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221116

为探究倾斜特厚煤层综放沿空掘巷围岩控制的合理方案,以陈家沟矿为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场实践相结合的方法开展研究.通过建立内应力场的载荷传递模型,推导了倾斜煤层开采的"内应力场"表达式.数值计算结果表明... 详细信息

为探究倾斜特厚煤层综放沿空掘巷围岩控制的合理方案,以陈家沟矿为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场实践相结合的方法开展研究.通过建立内应力场的载荷传递模型,推导了倾斜煤层开采的"内应力场"表达式.数值计算结果表明:受关键块破断回转的影响,厚煤层沿空巷道煤柱的变形破坏主要发生在中上部区域;与水平煤层不同,倾斜煤层沿空掘巷煤柱帮易出现斜切破坏和失稳;煤柱内的垂直应力峰值随其宽度增加呈先增大后减小的趋势.基于煤柱承载能力与侧向支承压力环境两者之间的协调性,确定沿空巷道煤柱宽度为10 m,最终提出以重点加固巷道顶板与中上部煤柱为核心的非对称控制技术.现场工程实践表明,巷道在服务期间围岩变形达到了有效控制.

关键词：倾斜特厚煤层沿空掘巷煤柱宽度非对称支护工程实践

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冲击地压巷道减隔震技术原理及应用

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煤炭科学技术 2021年第6期49卷 53-60页

作者：高明仕贺永亮徐东俞鑫中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221116

冲击地压是煤矿开采过程中最严重的动力灾害之一,对煤矿安全开采造成了极大威胁。统计表明,约90%的冲击地压发生在巷道中,致使巷道损坏、垮冒甚至闭合以及人员伤亡。巷道支护已成为防治冲击地压的最后一道防线。基于冲击地压巷道围岩破... 详细信息

冲击地压是煤矿开采过程中最严重的动力灾害之一,对煤矿安全开采造成了极大威胁。统计表明,约90%的冲击地压发生在巷道中,致使巷道损坏、垮冒甚至闭合以及人员伤亡。巷道支护已成为防治冲击地压的最后一道防线。基于冲击地压巷道围岩破坏过程及关键影响因素分析,研究了深部冲击地压巷道减隔震技术手段和实现方法,有效保护了巷道围岩结构的整体稳定性。提出了冲击地压巷道减隔震技术原理:隔震技术是在支护层与原岩之间致裂形成具有显著消波吸能作用的松散煤岩体,吸能机理主要体现在块体松散吸能、旋转吸能、空间散射吸能、反射吸能4个方面;减震技术通过锚杆锚索、O型棚、防冲单元架等支护构件的大延伸及让压位移,经过减震支护构件的强散射和释能作用,保护巷道支护锚固体在瞬间高冲击动载作用下的整体移动性和让压位移特征;隔震+减震的双重组合保护效应,实现了巷道围岩消波降载支护体整体释能抗冲的性能特征,从而维护冲击地压巷道围岩的稳定性。现场实践和微震监测显示:减隔震技术可以有效控制冲击地压巷道变形和破坏,巷道表面监测的微震能量降低了50%,巷道支护效果显著。

关键词：冲击地压巷道支护减隔震技术削波吸能

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深部厚硬顶板下充填面留巷大变形分析及控制

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煤炭学报 2021年第4期46卷 1232-1241页

作者：苗凯军屠世浩刘迅纪欣卓中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221116

为控制深部充填开采的沿空留巷大变形,以山东某采选充一体化矿井充填工作面留巷为工程背景。综合运用理论分析、数值模拟和现场实测的方法,分析了沿空留巷大变形的影响因素,建立了厚硬顶板下充填开采沿空留巷结构力学模型,结合等价采高... 详细信息

为控制深部充填开采的沿空留巷大变形,以山东某采选充一体化矿井充填工作面留巷为工程背景。综合运用理论分析、数值模拟和现场实测的方法,分析了沿空留巷大变形的影响因素,建立了厚硬顶板下充填开采沿空留巷结构力学模型,结合等价采高原理得出了厚硬顶板充填面充实率与留巷顶板下沉量之间的关系,并据此提出了留巷大变形的控制对策:优先加强留巷侧采空区充填;提高矸石墙强度;优化矸石墙支护参数。采用FLAC^(3D)软件计算分析了在不同的采空区充实率、留巷侧加强充填段长度、矸石墙强度、矸石墙支护让压距离下的巷道变形控制效果。选取不同工程条件下的留巷区域进行巷道位移观测,实测结果表明,在充实率较高的留巷区域,采取合理的让压支护方式可有效控制留巷围岩大变形。研究结果表明,充实率较高的情况下,厚硬顶板整体向采空区侧发生回转,实测顶板下沉量与所建留巷结构力学模型计算结果较为吻合;充实率是影响留巷大变形的主要因素,随着采空区充实率增大,采场的矿压显现强度明显弱化,留巷顶板的下沉量明显减小;采取适当的留巷侧加强充填措施,可在充填矸石量不足的情况下,有效控制留巷顶板下沉;提高矸石墙强度、选择合理的矸石墙支护让压参数可以有效控制矸石墙的侧向大变形。尚需开发高强度、低成本、易施工的混凝土材料作为巷旁支护体,研究工作面单侧加强充填的矸石物流、工作面设备配套问题。

关键词：深部厚硬顶板充填开采沿空留巷大变形双区服模型 FLAC^(3D)

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低频地质雷达屏蔽天线开发及在地下空间工程探测应用

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矿业安全与环保 2022年第4期49卷 140-149页

作者：许献磊张朝阳彭苏萍陈令洲张迪中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院

地质雷达技术已经广泛应用于地质结构及安全隐患探测中，受限于复杂地质条件，常规地质雷达探测天线系统存在探测深度浅、深部探测精度降低等缺陷，且难以实现实时处理功能。开发了一种低频地质雷达屏蔽天线系统，与常规地质雷达天线系... 详细信息

地质雷达技术已经广泛应用于地质结构及安全隐患探测中，受限于复杂地质条件，常规地质雷达探测天线系统存在探测深度浅、深部探测精度降低等缺陷，且难以实现实时处理功能。开发了一种低频地质雷达屏蔽天线系统，与常规地质雷达天线系统相比，该系统有2个优势：(1)通过低频屏蔽及阻抗匹配设计，增强了天线的聚焦和辐射特性，可有效屏蔽环境干扰信号，提高数据的信噪比；(2)构建了基于FPGA的数据实时处理框架，应用于可编程芯片上，系统开发实现了数据内插、去噪、增益等处理算法的集成，实现了数据的实时处理。试验结果表明：该低频地质雷达天线系统在城市环境下其探测深度可达30 m,基于FPGA的处理模块实现了数据的实时处理，同时数字图像实时处理算法将图像信息熵、平均梯度等相对常规数据的处理平均提升分别为13.72%、12.44%。

关键词：地质雷达超深探测天线开发屏蔽装置 FPGA实时处理

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