检索结果-内蒙古大学图书馆

工程力学 2021年第10期38卷 24-33页

作者：王永亮王建辉张磊中国矿业大学(北京) 力学与建筑工程学院北京100083 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

该文建立圆弧形曲梁裂纹的截面损伤缺陷比拟方案,实施微裂纹损伤诱发截面弱化,实现多裂纹深度、位置、数目的模拟。引入变截面Timoshenko梁的h型有限元网格自适应分析方法,求解含裂纹损伤圆弧曲梁自由振动问题,得到优化的网格和满足预... 详细信息

该文建立圆弧形曲梁裂纹的截面损伤缺陷比拟方案,实施微裂纹损伤诱发截面弱化,实现多裂纹深度、位置、数目的模拟。引入变截面Timoshenko梁的h型有限元网格自适应分析方法,求解含裂纹损伤圆弧曲梁自由振动问题,得到优化的网格和满足预设误差限的高精度自振频率和振型解答,研究多裂纹损伤对圆弧曲梁振型的扰动行为。数值算例表明,该算法中网格非均匀加密可适应裂纹损伤引起的振型变化,应用于各类曲梁夹角和裂纹损伤分布工况下的自由振动研究,定量分析了多裂纹损伤深度、数目、分布对圆弧曲梁自振频率和振型的扰动影响,检验了该文算法的精确性和实用性。

关键词：裂纹损伤圆弧曲梁自由振动振型扰动网格自适应划分有限元法

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胶结充填材料性能研究及配比优化

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煤矿安全 2022年第7期53卷 52-57,63页

作者：许健飞张罗斌郭亚奔中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221116

针对云岗煤矿压煤回采困难、煤矸石排放量大的问题,提出了应用胶结充填采煤法回采煤炭资源及处理煤矸石;为使胶结充填材料达到最优性能的配比,通过正交试验揭示了充填浆料质量分数、粉煤灰含量、水泥含量、生石灰含量4种因素对胶结充填... 详细信息

针对云岗煤矿压煤回采困难、煤矸石排放量大的问题,提出了应用胶结充填采煤法回采煤炭资源及处理煤矸石;为使胶结充填材料达到最优性能的配比,通过正交试验揭示了充填浆料质量分数、粉煤灰含量、水泥含量、生石灰含量4种因素对胶结充填材料输送性能及力学特性的影响规律,采用极差分析得到了各个因素的显著性程度,并提出了加入速凝剂的优化方案。结果表明:充填料质量分数84%、粉煤灰含量45%、矸石含量40%、水泥含量10%、生石灰含量2%、速凝剂含量3%时,胶结充填材料的各项性能指标达到最优。

关键词：胶结充填材料正交试验配比优化极差分析单轴抗压强度

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高水材料充填沿空留巷应力控制与围岩强化机理及应用

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煤炭科学技术 2022年第6期50卷 16-28页

作者：柏建彪张自政王襄禹徐营闫帅徐军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内蒙古乌鲁木齐830023 湖南科技大学南方煤矿瓦斯与顶板灾害预防控制安全生产重点实验室湖南湘潭411201 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 扬州工业职业技术学院江苏扬州225127

高水材料被广泛应用于不同条件下的薄及中厚煤层沿空留巷、部分条件较好的厚煤层沿空留巷,形成了丰富的高水材料充填沿空留巷围岩控制实践。基于高水材料充填沿空留巷理论研究和现场实践,以应力控制与围岩强化为主线,分析了充填留巷围... 详细信息

高水材料被广泛应用于不同条件下的薄及中厚煤层沿空留巷、部分条件较好的厚煤层沿空留巷,形成了丰富的高水材料充填沿空留巷围岩控制实践。基于高水材料充填沿空留巷理论研究和现场实践,以应力控制与围岩强化为主线,分析了充填留巷围岩在巷道掘进、工作面超前采动影响、留巷围岩调整稳定和邻近工作面复用4个阶段的应力与变形特征,提出了“基本顶二次破断”的覆岩顶板运动特征。以青龙同昌煤矿15102工作面沿空留巷为背景,数值模拟研究了留巷过程中围岩应力和塑性区分布特征,揭示了充填留巷覆岩基本顶的旋转下沉是留巷巷道所受外力的主要来源;在此基础上,提出了充填留巷围岩控制的关键区域,根据高水材料固结体的较强塑性变形特性,提出了高水材料充填沿空留巷围岩分时分区强化机理,确定了合理的高水材料充填体支护阻力计算式、留巷顶板离层计算式和实体煤帮的支护强度计算式,给出了高水材料充填沿空留巷围岩控制关键参数设计方法,关键参数包括充填体支护阻力(充填体宽度和强度)、顶板支护强度(巷内支护和临时支护)、实体煤帮支护强度。介绍了山西高平青龙同昌煤业15号煤层和赵庄煤业9号煤层高水充填沿空留巷围岩控制2个应用实例,留巷围岩变形控制效果良好。最后,提出了高水充填沿空留巷围岩控制技术的发展方向。

关键词：沿空留巷高水材料应力控制围岩强化支护阻力

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突出煤层沿空掘巷卸压应力降低区宽度研究

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矿业安全与环保 2023年第2期50卷 97-102,108页

作者：周中立张帅杨胜强汤红枪宋万新白彦龙河南省正龙煤业有限公司城郊煤矿河南永城476600 煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116

根据《防治煤与瓦斯突出细则》,突出煤层的煤巷与煤体卸压消突边界的间距应超过20 m。为了探究近水平突出煤层沿空掘巷卸压应力降低区宽度,通过实测卸压消突带煤体的残存瓦斯压力、瓦斯含量,结合采掘进程中巷旁煤体应力降低区宽度数值... 详细信息

根据《防治煤与瓦斯突出细则》,突出煤层的煤巷与煤体卸压消突边界的间距应超过20 m。为了探究近水平突出煤层沿空掘巷卸压应力降低区宽度,通过实测卸压消突带煤体的残存瓦斯压力、瓦斯含量,结合采掘进程中巷旁煤体应力降低区宽度数值模拟结果,建立了现场工作面在不同时空条件下回采的应力降低区宽度预测模型。研究发现:在卸压消突带向应力增高区的过渡区域,残存瓦斯压力与瓦斯含量剧增;利用河南城郊煤矿突出煤层卸压消突带煤体残存瓦斯压力和瓦斯含量实测数据,经数值仿真验证,在回采工作面向前推进到500 m、掘巷约330 d的情况下,终采线处巷旁煤体的应力降低区宽度至少达到35 m,符合《防治煤与瓦斯突出细则》中有关煤巷掘进消突要求,且可在沿空掘巷时预留5 m煤柱。研究成果可为沿空掘巷窄煤柱宽度的确定和在应力降低区消突范围内布置沿空掘巷提供理论参考。

关键词：应力降低区宽度沿空掘巷集中应力残存瓦斯压力 COMSOL 吸水囊袋

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塔里木盆地顺南1井奥陶系原油中乙基桥键金刚烷化合物的二维气相色谱分析

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石油实验地质 2023年第2期45卷 327-337页

作者：余晓马安来李贤庆朱秀香费剑炜中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 中国石化石油勘探开发研究院北京102206 中国石化西北油田分公司乌鲁木齐830060

运用全二维气相色谱—飞行时间质谱方法(GC×GC-TOFMS)从塔里木盆地顺托果勒地区顺南1井奥陶系原油中定量检测到81个1~3笼的乙基桥键金刚烷化合物,包括47个乙基桥键单金刚烷化合物,总含量为27594.0μg/g;32个乙基桥键双金刚烷化合物... 详细信息

运用全二维气相色谱—飞行时间质谱方法(GC×GC-TOFMS)从塔里木盆地顺托果勒地区顺南1井奥陶系原油中定量检测到81个1~3笼的乙基桥键金刚烷化合物,包括47个乙基桥键单金刚烷化合物,总含量为27594.0μg/g;32个乙基桥键双金刚烷化合物,总含量为4415.1μg/g;2个乙基桥键三金刚烷系列化合物,总含量为16.8μg/g;建立了金刚烷—乙基桥键金刚烷的二维色谱保留指数图版。结果显示,金刚烷类和乙基桥键金刚烷类化合物保留时间位置具有如下关系:单金刚烷系列<乙基桥键单金刚烷系列<双金刚烷系列<乙基桥键双金刚烷系列<三金刚烷系列<乙基桥键三金刚烷系列<四金刚烷系列。作为石油中热稳定性最高的饱和烃类,乙基桥键金刚烷化合物的定量分析结果,有望为原油裂解和硫酸盐热化学还原反应(TSR)等油藏次生改造作用提供新的指标。

关键词：乙基桥键金刚烷全二维气相色谱—飞行时间质谱奥陶系顺南1井塔里木盆地

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干旱区露天煤矿外排土场重构包气带上层滞水毛细作用机制

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煤炭学报 2023年第S01期48卷 233-240页

作者：马力薛飞毕银丽彭苏萍韩勇姜凯升刘遵义许晨虎岩西安科技大学能源学院陕西西安710054 西安科技大学地质与环境工程学院陕西西安710054 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 国家能源集团新疆能源有限责任公司新疆乌鲁木齐830000

旱区露天矿外排土场土壤结构松散,且含大量块石,土壤孔隙大、渗透性强、保水性差,无法对植物根部进行有效的水分补给。为了提高植物对水分的吸收利用效率,提出重构外排土场土壤包气带,利用土壤毛细作用为植物根部进行水分补给。土壤压... 详细信息

旱区露天矿外排土场土壤结构松散,且含大量块石,土壤孔隙大、渗透性强、保水性差,无法对植物根部进行有效的水分补给。为了提高植物对水分的吸收利用效率,提出重构外排土场土壤包气带,利用土壤毛细作用为植物根部进行水分补给。土壤压实度是影响土壤毛细作用的重要影响因素,为了研究土壤压实度对毛细作用影响规律,以外排土场土壤作为样本,测定最大干密度及最佳含水率,采用竖向毛细管试验,制定3组不同压实度试验方案,分别为90%、93%与96%,采用物理试验对不同压实度下土壤毛细水上升高度及速度进行监测,获得不同压实度下毛细水上升速率及速度变化趋势,依据非饱和土壤动力学,结合毛细试验原理,建立土壤毛细水上升模型,并结合多物理瞬态模拟原理,采用Comsol软件建立同物理模拟相同方案数值模型对物理模拟的毛细水上升高度及速度进行验证。结合3组不同压实度方案,进行了室内植物下部给水种植试验,探究了毛细水作用下利于植物生长的最优土壤压实度。研究结果表明:不同压实度下,土壤毛细水上升速率存在显著差异,压实度与毛细水上升速率成负相关;数值模拟与实测值具有较好的一致性,相同时间内,毛细水上升高度与压实度成反比关系;土壤压实度为93%时,植物长势及存活率均为最优。

关键词：包气带隔水层土壤压实度毛细试验多物理场耦合

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基于GPR与ERT属性信息融合的综合物探方法研究

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地球物理学进展 2022年第3期37卷 1330-1341页

作者：许献磊宋照国李泽华王亚文王泓博中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083

城市地下空间地质结构的精准探测是保障城市地下空间安全、高效开发利用的关键.针对当前单一物探方法存在的探测精度低和结果多解性等难题,本文提出了一种基于探地雷达GPR与ERT属性信息融合的综合物探方法.主要内容包括:(1)建立探地雷... 详细信息

城市地下空间地质结构的精准探测是保障城市地下空间安全、高效开发利用的关键.针对当前单一物探方法存在的探测精度低和结果多解性等难题,本文提出了一种基于探地雷达GPR与ERT属性信息融合的综合物探方法.主要内容包括:(1)建立探地雷达正演模型,对回波数据的响应特征及不同属性特征进行分析;(2)提取9种探地雷达属性并进行相关性分析和属性优选;(3)对优选后的属性集与电法数据分别进行预处理,消除不同数据间量纲和随机噪声的影响,同时在水平方向和垂直方向分别进行空间配准;(4)研究RGB融合算法,对配准后数据进行融合处理.为验证上述方法的可行性,本文开展了综合物探方法的验证实验,并对融合结果进行了分析评价.结果表明:融合后数据具有更高的信息丰度,实验的五组数据融合后信息熵、平均梯度相对融合前平均提升分别为21.9%,27.3%,五组数据融合前后平均均方根误差为11.4%.该方法为城市地下地质结构和病害异常体的高精度探测提供技术支撑.

关键词：探地雷达电阻率层析成像属性优选信息融合综合物探

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煤层气水平井钻井工程因素对煤粉产出影响的数值模拟——以柳林区块为例

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矿业科学学报 2022年第6期7卷 670-679页

作者：魏迎春王亚东张劲王安民孟涛中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083

煤粉产出是制约煤层气开发的关键因素。影响煤粉产出的因素包括静态和动态因素,钻井工程是动态因素中影响煤粉产出的重要因素之一。以柳林煤层气区块为例,从井壁稳定性角度出发,运用ANSYS软件建立了二维、三维模型,分别模拟了不同钻井... 详细信息

煤粉产出是制约煤层气开发的关键因素。影响煤粉产出的因素包括静态和动态因素,钻井工程是动态因素中影响煤粉产出的重要因素之一。以柳林煤层气区块为例,从井壁稳定性角度出发,运用ANSYS软件建立了二维、三维模型,分别模拟了不同钻井方位、钻井液密度、井眼半径、井斜情况下井壁的受力和变形,分析了煤层气水平井钻井工程因素对煤粉产出的影响。研究表明,井眼大小和井斜对煤粉产出的影响较大,而井眼方位和钻井液密度对煤粉产出的影响较小;井眼方位沿最大水平地应力方向时,井周等效应力差值最大,应力集中最明显;钻井液密度过大会导致井壁拉伸破坏;水平井钻进过程中,井眼半径越大、井斜越大,越易产生煤粉。为了减少钻井因素导致的煤粉产生,建议研究区水平井钻进时,井眼方位选择沿最小水平地应力方向,水平段选用清水钻进,水平段井眼倾角尽量与煤层倾角保持一致。研究成果为煤粉管控措施提供参考。

关键词：煤层气水平井钻井工程煤粉井壁稳定数值模拟

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三角网格剖分时域有限元法的探地雷达正演模拟

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地球物理学进展 2022年第2期37卷 797-809页

作者：崔凡陈毅薛晗鹏张永琦中国矿业大学(北京) 地球科学与测绘工程学院北京100083 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

在探地雷达正演方法中,射线追踪法只能获取了波的运动学特征,时域有限差分法虽然能得到波的动力学特征,但是由于时空离散采用规则的结构化Yee单元,不能模拟复杂地质构造下波的传播规律.为了构建更复杂的地电模型和获取雷达波在不同地下... 详细信息

在探地雷达正演方法中,射线追踪法只能获取了波的运动学特征,时域有限差分法虽然能得到波的动力学特征,但是由于时空离散采用规则的结构化Yee单元,不能模拟复杂地质构造下波的传播规律.为了构建更复杂的地电模型和获取雷达波在不同地下构造中传播的波场特征,本文采用三角网格剖分的时域有限元法对探地雷达做正演模拟.时域有限元法可采用非结构化的拓扑网格对求解区域进行网格划分,选择三角形网格剖分物性区域可进一步解决矩形网格剖分对物性参数分布复杂以及几何特征不规则模型适应性差的问题.时域有限元法的求解首先以电磁波的麦克斯韦方程为基础,根据电磁场的本构关系,导出雷达波的波动方程,将波动方程作为微分控制方程并定义时域电磁场中的边值问题,对求解区域进行三角网格剖分后,采用线性插值基函数,应用Galerkin加权余量法对微分方程求解形成线性矩阵方程组,并在解线性方程组时采用LU分解的双共轭梯度法,加快了收敛速度,减小了迭代次数.在时间差分近似时采用Newmark-β法消除由时间步长过大带来的数值色散,实现无条件稳定.在求解区域边界外加完全匹配层吸收外向传播的电磁波,压制来自截断边界处的反射波.通过对构建的地电模型做正演模拟,其研究结果表明:使用三角网格剖分的时域有限元法进行复杂地质构造下的GPR正演数值模拟,构建的正演模型更加接近实际地质构造,具有更高的模拟精度,能进一步解译雷达数据剖面.

关键词：探地雷达时域有限元法三角形网格 Galerkin加权余量法 Newmark-β法完全匹配层

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深井孤岛煤柱工作面沿空留巷支护技术研究

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矿业安全与环保 2023年第3期50卷 56-61,67页

作者：曹庆华江振鹏王方田陈慧明杨月飞耿继业河南龙宇能源股份有限公司车集煤矿河南永城476600 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 河南能源集团永煤公司新桥煤矿河南永城476600

以车集煤矿深井孤岛煤柱工作面为工程背景,探究深井高应力孤岛煤柱工作面沿空留巷充填体—围岩变形机理;构建沿空留巷围岩力学结构模型,计算出沿空留巷支护所需充填体的宽度及强度,并通过FLAC^(3D)软件模拟、现场监测验证了充填体宽度... 详细信息

以车集煤矿深井孤岛煤柱工作面为工程背景,探究深井高应力孤岛煤柱工作面沿空留巷充填体—围岩变形机理;构建沿空留巷围岩力学结构模型,计算出沿空留巷支护所需充填体的宽度及强度,并通过FLAC^(3D)软件模拟、现场监测验证了充填体宽度和强度的合理性。研究结果表明:孤岛煤柱工作面沿空留巷采用高水充填材料巷旁充填技术,以充填袋成形方式进行充填,可使充填体有效接顶;采用“锚杆锚索联合支护+巷旁充填体”方式进行煤柱中巷支护时,合理的充填体宽度为4.0 m,应力达到8.0 MPa时巷道变形趋于稳定。现场监测结果表明:23下工作面开采30 d内,煤柱中巷最大顶板下沉量不超过50 mm,充填体帮部变形不超过40 mm;回采结束后30 d内,顶板下沉量不超过20 mm,充填体帮部变形量最大为348 mm,煤帮变形量较小,最大处为150 mm,沿空留巷效果良好。

关键词：孤岛煤柱沿空留巷巷道围岩稳定数值模拟支护设计

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