检索结果-内蒙古大学图书馆

采矿与安全工程学报 2023年第4期40卷 847-856页

作者：宋鑫舒龙勇王斌凡永鹏龚浩然崔聪安丰存煤炭科学技术研究院有限公司北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013 中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院北京100083 山西锦兴能源有限公司山西吕梁033699

针对低瓦斯煤层高产高效矿井瓦斯高强度涌出,常规抽采和煤层改性技术瓦斯抽采效果较差的问题,基于煤层瓦斯赋存特性及流动机理研究,提出煤层井下注气驱替促抽技术,并开展现场试验与应用。结果表明:低瓦斯赋存煤层常规抽采条件下,瓦斯抽... 详细信息

针对低瓦斯煤层高产高效矿井瓦斯高强度涌出,常规抽采和煤层改性技术瓦斯抽采效果较差的问题,基于煤层瓦斯赋存特性及流动机理研究,提出煤层井下注气驱替促抽技术,并开展现场试验与应用。结果表明:低瓦斯赋存煤层常规抽采条件下,瓦斯抽采纯量低、流量衰减快,注气驱替促抽可快速、高效提升抽采效果;持续性注气促抽较间歇性驱替效果更佳;注气压力越大、注产间距有效影响范围越大,驱替促抽效果越好;试验条件范围内,实际驱替促抽瓦斯量相较于常规抽采预测瓦斯量增幅可达367.5%~487.6%;注气驱替促抽可实现煤层瓦斯含量的快速降低,保障上隅角瓦斯浓度维持低位水平,应用区段内煤层瓦斯含量月平均降低0.402~0.565 m^(3)/t,上隅角瓦斯浓度最大为0.31%。

关键词：注气驱替低瓦斯赋存高产高效上隅角

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不同加载路径条件下软弱夹层泥岩力学响应及变形规律

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采矿与岩层控制工程学报 2021年第4期3卷 37-46页

作者：张晓悟徐金海刘智兵孙垒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(中国矿业大学) 江苏徐州221116

原生岩体的整体强度由力学性质最弱的岩层决定。为了研究构造区域软弱夹层泥岩的力学特性及变形规律,设计了4种应力路径下的三轴压缩试验,分析了应力路径和围压对软弱夹层泥岩力学特性及变形规律的影响,提出了应力路径和围压作用下软弱... 详细信息

原生岩体的整体强度由力学性质最弱的岩层决定。为了研究构造区域软弱夹层泥岩的力学特性及变形规律,设计了4种应力路径下的三轴压缩试验,分析了应力路径和围压对软弱夹层泥岩力学特性及变形规律的影响,提出了应力路径和围压作用下软弱夹层泥岩力学特性及变形规律表征参量。研究结果表明:①软弱夹层泥岩随着围压的增加呈塑性流动、应变强化的特性;②卸压极限承载强度可以表征不同应力路径下卸载过程中的岩石承载能力;③当卸载过程中轴向应力和径向应力均减小时,软弱夹层泥岩的径向应变最大、承载能力最弱;④卸载过程中,软弱夹层泥岩的变形特征符合恶化规律,且弹性模量和泊松比的恶化程度可以分别用一次、二次方程表征。

关键词：软弱夹层应力路径力学响应变形特征

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河北西石门铁矿区土壤重金属污染空间分析及风险评价

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岩矿测试 2023年第2期42卷 371-382页

作者：赵恒谦常仁强金倩吴艳花王雪飞马会春李美钰付含聪煤炭资源与安全开采国家重点实验室(中国矿业大学) 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 河北省地质实验测试中心河北保定071051 河北省矿产资源与生态环境监测重点实验室河北保定071051

矿区土壤重金属污染严重威胁着生态环境和周边居民的健康,对其进行有效监管意义重大。河北西石门铁矿是邯邢地区的大型磁铁矿床,针对该矿区土壤重金属污染亟待开展综合研究。本文以西石门铁矿一号矿区为研究对象,利用地球化学、统计学... 详细信息

矿区土壤重金属污染严重威胁着生态环境和周边居民的健康,对其进行有效监管意义重大。河北西石门铁矿是邯邢地区的大型磁铁矿床,针对该矿区土壤重金属污染亟待开展综合研究。本文以西石门铁矿一号矿区为研究对象,利用地球化学、统计学、地理信息学等多学科技术,对9种典型土壤重金属的空间分布和污染风险进行分析。采用ICP-MS测定重金属含量,通过描述性统计分析、多元统计分析和空间插值分析得到重金属超标率、污染来源及空间分布特征,并结合单因子污染指数、内梅罗综合污染指数、潜在生态危害指数评价其污染风险。描述性统计分析结果显示,矿区土壤Co的超标率为75.83%,属重度污染,Cu、Cd、As的超标率分别为14.70%、21.40%和13.29%,属中轻度污染,Cr、Ni、Zn、Pb和Hg的超标率均低于5%,属轻度污染;多元统计分析结果显示,Cr、Ni、Zn、Cd、As和Pb来源于成矿区自然风化环境污染,Co和Cu来源于采矿生产、化肥使用造成的人为环境污染,Hg来源于人为因素造成的局部污染;空间插值分析结果显示,重金属含量在马会河两岸露天采矿区较高,在河流和居民区较低;污染风险评估结果显示,研究区内梅罗综合污染指数为13.49,综合生态风险指数为55.50。该矿区存在人为因素导致的Hg、Co、Cu污染,需要重点关注并开展治理工作;该矿区的重金属污染属重度,但生态风险仍处于可控范围。

关键词：矿区土壤重金属电感耦合等离子体质谱法统计分析空间分析污染风险评价

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柠条塔矿不同深度覆岩波速特性及其物理参数相关性研究

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采矿与安全工程学报 2021年第4期38卷 791-799页

作者：左建平左书豪孙运江史月米长宁李政岱中国矿业大学(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

为了分析陕北矿区岩层内天然孔隙-裂隙及其对地下水流场分布的影响,本文采用超声波无损检测技术对陕北柠条塔矿2^(-2)煤覆岩进行波速测试,以反映陕北矿区覆岩天然孔隙-裂隙发育情况,得出岩层垂直方向(轴向)纵波波速V_(PA)和水平方向(环... 详细信息

为了分析陕北矿区岩层内天然孔隙-裂隙及其对地下水流场分布的影响,本文采用超声波无损检测技术对陕北柠条塔矿2^(-2)煤覆岩进行波速测试,以反映陕北矿区覆岩天然孔隙-裂隙发育情况,得出岩层垂直方向(轴向)纵波波速V_(PA)和水平方向(环向)纵波波速V_(PC)随埋深H和密度ρ的变化规律,发现岩层埋深H与轴向纵波波速V_(PA)呈近似线性正相关,密度ρ与环向纵波波速V_(PC)呈非线性正相关,纵波波速V_(P)的变化能反映密度ρ的波动情况。利用系统聚类法分析纵波波速V_(P)、埋深H和密度ρ的相关性,得出了覆岩聚类系谱图和覆岩参数间的经验公式。通过岩层细观试验发现岩石颗粒属性对覆岩参数间关联性具有重要影响。

关键词：上覆岩层纵波波速埋深密度聚类分析

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中厚圆柱壳振型的有限元超收敛拼片恢复解和网格自适应分析

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振动与冲击 2021年第18期40卷 112-118,147页

作者：王永亮中国矿业大学(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

该研究提出中厚圆柱壳振型的有限元(FE)位移超收敛拼片恢复方法,建立各阶振型的超收敛解,并基于振型超收敛解进行中厚圆柱壳自由振动的网格自适应分析。在给定有限元网格下,先应用常规有限元法(FEM)得到该网格下中厚圆柱壳频率和振型的... 详细信息

该研究提出中厚圆柱壳振型的有限元(FE)位移超收敛拼片恢复方法,建立各阶振型的超收敛解,并基于振型超收敛解进行中厚圆柱壳自由振动的网格自适应分析。在给定有限元网格下,先应用常规有限元法(FEM)得到该网格下中厚圆柱壳频率和振型的有限元解,再引入超收敛拼片恢复方法和高阶形函数插值技术获得振型(位移)的超收敛解、通过计算Rayleigh商获得频率的超收敛解,随后利用振型超收敛解估计有限元解在能量模形式下的误差,根据误差进行网格细分加密并生成新网格,重复该过程,直到获得优化的网格和满足预设误差限的高精度解答。数值算例表明,该算法适于求解多类边界条件、环向波数和厚长比的中厚圆柱壳连续阶频率和振型,求解过程可靠有效、解答精确。

关键词：中厚圆柱壳自由振动振型位移超收敛拼片恢复网格自适应划分有限元法(FEM)

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深部巷道全空间协同控制技术及应用

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清华大学学报（自然科学版） 2021年第8期61卷 853-862页

作者：左建平孙运江文金浩吴根水于美鲁中国矿业大学力学与建筑工程学院北京100083 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083

深部巷道支护受地应力和围岩力学特性共同影响,且支护方式多样化。该文系统总结了深部巷道围岩变形破坏的典型特征,提出了深部巷道全空间协同控制技术,其对不同地质条件下深部巷道的支护方式和参数进行针对性优化设计。阐释了全空间协... 详细信息

深部巷道支护受地应力和围岩力学特性共同影响,且支护方式多样化。该文系统总结了深部巷道围岩变形破坏的典型特征,提出了深部巷道全空间协同控制技术,其对不同地质条件下深部巷道的支护方式和参数进行针对性优化设计。阐释了全空间协同控制的力学原理:"全空间支护、刚柔协同、让压释能、动态监测、局部加强",其核心是锚网索全空间协同控制,充分发挥围岩的自承能力。对比分析了不同预紧力条件下单体锚索、传统桁架和全空间桁架预应力场差异。研究表明,全空间桁架的最大预应力能比单体锚索提升了35%~40%。模拟分析知围岩黏聚力、内摩擦角和弹性模量为巷道变形主控因素。现场实践表明,全空间协同控制技术能够有效控制不同埋深巷道围岩变形。

关键词：深部巷道全空间协同控制力学原理预应力场围岩自承载

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基于正交矩阵分析的巷道锚杆支护优化

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采矿与安全工程学报 2021年第1期38卷 84-93页

作者：刘海雁左建平刘德军李春元徐飞雷博中国矿业大学(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

目前经验类比法是巷道支护设计的主要方法,精细定量的设计方法和合理有效的优化方法一直是巷道支护的研究热点。本文以某煤矿风巷为背景,采用正交数值模拟方法,系统研究不同锚杆长度、预紧力及顶角锚杆安装角度下的塑性区体积、顶底板... 详细信息

目前经验类比法是巷道支护设计的主要方法,精细定量的设计方法和合理有效的优化方法一直是巷道支护的研究热点。本文以某煤矿风巷为背景,采用正交数值模拟方法,系统研究不同锚杆长度、预紧力及顶角锚杆安装角度下的塑性区体积、顶底板移近量和两帮收敛量的变化规律。在此基础上,提出多指标的巷道锚杆支护正交设计矩阵分析方法,优化依托工程支护方案并开展现场工业试验。研究结果表明:就锚杆支护而言,对巷道稳定性的影响大小依次为锚杆长度、顶角锚杆安装角度和预紧力,其影响权重分别为51.7%,45.8%和2.5%;顶角锚杆安装角度建议为15°,顶板锚杆长度尚应满足进入顶板岩层内的要求;采用所提方法得到的优化支护方案应用效果良好,能保证工作面回采期间巷道的稳定性,证实了该方法的有效性。研究为巷道锚杆支护设计和优化提供了新的视觉。

关键词：正交数值模拟多指标矩阵分析锚杆支护

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露天矿不同弱层置换参数下的边坡稳定性研究

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煤矿安全 2023年第7期54卷 214-220页

作者：涂立啸田涯王知乐周伟才庆祥陆翔中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学露天矿山高新技术研究中心江苏徐州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

提高边坡稳定性是保障露天煤矿安全作业,提高资源回收率的重要途径。通过毕肖普分析法,开展了置换层边坡稳定系数表达式的推导,结合Geo-Slope数值模拟对推导公式的验证,分析了置换层深度与高度对边坡稳定性系数的影响。研究表明:置换层... 详细信息

提高边坡稳定性是保障露天煤矿安全作业,提高资源回收率的重要途径。通过毕肖普分析法,开展了置换层边坡稳定系数表达式的推导,结合Geo-Slope数值模拟对推导公式的验证,分析了置换层深度与高度对边坡稳定性系数的影响。研究表明:置换层与滑移面没有接触前和接触部分不变后,置换深度对边坡稳定性系数影响不明显,置换深度支持置换层与滑移面有接触时,边坡稳定性系数增大;置换层与滑移面无接触前,置换高度对边坡稳定性系数影响不明显,置换层与滑移面存在接触后,置换高度与边坡稳定性系数大小呈正相关。

关键词：露天矿边坡工程置换层边坡稳定性简化Bishop法

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含裂纹损伤圆弧曲梁弹性屈曲的有限元网格自适应分析

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工程力学 2021年第2期38卷 8-15,35页

作者：王永亮中国矿业大学(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,实现裂纹大小(深度)、位置、数目的模拟。引入变截面Euler-Bernoulli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弹性屈曲问题,得到优化的网格和满足预设误差限的高精度屈... 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,实现裂纹大小(深度)、位置、数目的模拟。引入变截面Euler-Bernoulli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弹性屈曲问题,得到优化的网格和满足预设误差限的高精度屈曲荷载和屈曲模态解答。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屈曲模态变化,应用于各类曲梁夹角和裂纹损伤分布工况下的弹性屈曲研究,定量分析了裂纹损伤程度对圆弧曲梁的屈曲荷载和屈曲模态的影响,检验了该文算法的精确性和可靠性。

关键词：裂纹损伤圆弧曲梁弹性屈曲超收敛拼片恢复网格自适应划分有限元法

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压剪作用下单一闭合裂纹起裂扩展研究

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应用力学学报 2024年第3期41卷 524-535页

作者：徐海铎李宏艳梁冰孙中学何适莫云龙辽宁工程技术大学力学与工程学院阜新123000 煤炭科学技术研究院有限公司北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013 中国矿业大学(北京)能源与矿业工程学院北京100083

构建了压剪作用下单一闭合裂纹尖端应力场方程,应用最大周向应力准则分析了翼裂纹开裂角,侧压系数k对应力场和翼裂纹起裂扩展的影响,单轴压缩下裂纹倾角α对翼裂纹起裂应力的影响。通过单轴压缩试验及三轴文献数据对比验证了理论解的正... 详细信息

构建了压剪作用下单一闭合裂纹尖端应力场方程,应用最大周向应力准则分析了翼裂纹开裂角,侧压系数k对应力场和翼裂纹起裂扩展的影响,单轴压缩下裂纹倾角α对翼裂纹起裂应力的影响。通过单轴压缩试验及三轴文献数据对比验证了理论解的正确性。研究表明:开裂临界相对尺寸λ→0或裂纹倾角α→45°,T应力对翼裂纹开裂角的影响作用可以忽略;周向拉应力随侧压系数k的升高而降低,翼裂纹起裂所需轴向应力增大;围压对翼裂纹的扩展存在抑制作用,且裂纹面有效剪应力大于0时抑制作用更强;试验观察到预制裂纹尖端出现翼裂纹和少量的反翼裂纹和共面剪切裂纹,翼裂纹的开裂角在预测值附近上下波动;单轴压缩,翼裂纹起裂应力随裂纹倾角的增大而增大;三轴压缩,翼裂纹起裂应力随侧压系数的增大而增大,与模型预测的变化关系具有一致性。

关键词： T应力有效剪应力翼裂纹侧压系数周向应力单轴压缩试验

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