检索结果-内蒙古大学图书馆

煤炭工程 2025年第1期57卷 71-76页

作者：赵文华刘鹏亮于健浩中煤科工开采研究院有限公司北京100013 煤炭科学研究总院开采研究分院北京100013 天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013

为解决钻场硐室破坏窄煤柱完整性、充填开采成本高、施工工艺复杂、充填体强度达不到现场要求等问题,研究了高水材料浆液的高流动性和早强速凝特性,并通过实验室物理力学性质测定试验,获取了高水材料的各养护龄期下抗压强度、流动度和... 详细信息

为解决钻场硐室破坏窄煤柱完整性、充填开采成本高、施工工艺复杂、充填体强度达不到现场要求等问题,研究了高水材料浆液的高流动性和早强速凝特性,并通过实验室物理力学性质测定试验,获取了高水材料的各养护龄期下抗压强度、流动度和凝结时间等宏观工作性能,结果表明:选取高水材料水固比为2∶1,其配比在28 d时充填体强度可达6.3 MPa,料浆扩展度为461.5 mm,凝结时间接近10 min。并以三元福达矿15202工作面钻场硐室充填为研究背景,分别从注浆材料的选取、注浆工艺、现场应用三个方面对垮落区邻位注浆可行性进行了研究,最终采用高水材料对15202工作面钻场硐室垮落区进行邻位注浆,现场应用证明,高水材料邻位注浆工艺可为采空区注浆加固设计思路和施工提供有效依据,保证窄煤柱的稳定性和安全性。

关键词：高水材料钻场硐室水固比邻位注浆窄煤柱

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土壤中挥发性污染物迁移转化的两区模型研究

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岩土力学 2008年第9期29卷 2422-2426页

作者：李宏艳李凤明彭永伟煤炭科学研究总院开采所北京天地科技股份有限公司开采事业部

分析了挥发性污染物在土壤中迁移转化机制以及耕作层土壤的特点,在考虑耕作层土壤大孔隙流的特点基础上,以质量守恒原理为基础,建立了挥发性污染物在土壤中迁移转化的两区数学模型,并给出了模型的数值解法。以典型的挥发性污染物为例,... 详细信息

分析了挥发性污染物在土壤中迁移转化机制以及耕作层土壤的特点,在考虑耕作层土壤大孔隙流的特点基础上,以质量守恒原理为基础,建立了挥发性污染物在土壤中迁移转化的两区数学模型,并给出了模型的数值解法。以典型的挥发性污染物为例,对其在土壤中的迁移转化的动力学行为进行分析,认为农药的挥发性以及不动水区含水率是农药在土壤中浓度分布的主要影响因素,验证了土壤中农药挥发性数学模型的应用更符合其发生机制以及所建立的两区模型的正确性。这对于预测挥发性污染物释放对环境污染的变化趋势和控制挥发性污染物对环境的污染具有重要意义,并为土壤中挥发性污染物的安全评价提供了手段。

关键词：挥发性污染物两区模型数值模拟

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煤层底板采动破坏机制的岩性效应研究

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煤炭科学技术 2023年第11期51卷 166-178页

作者：张风达中煤科工开采研究院有限公司北京100013 煤炭科学研究总院开采研究分院北京100013 天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013

为获取不同岩性的煤层底板采动破坏特征,建立了不同内摩擦角对岩体强度影响的莫尔圆解,构建了采场端部最大底板破坏深度/采空区最大底板破坏深度的比值与内摩擦角的关联公式;运用FLAC3D数值模拟软件,分析了不同岩性条件下的煤层底板塑... 详细信息

为获取不同岩性的煤层底板采动破坏特征,建立了不同内摩擦角对岩体强度影响的莫尔圆解,构建了采场端部最大底板破坏深度/采空区最大底板破坏深度的比值与内摩擦角的关联公式;运用FLAC3D数值模拟软件,分析了不同岩性条件下的煤层底板塑性区、最大剪应力、弹性应变能分布特征;从能量积聚与耗散的角度,建立了煤层底板采动破坏形态的概化模型;最后,结合平朔19110工作面底板实测数据进行验证。研究结果表明,超前支承压力作用下底板岩性为软弱岩体易发生剪切破坏,而未发生剪切破坏的中硬岩或硬岩,在应力卸荷作用下仍存在进一步破坏的可能性;随着煤层底板岩体内摩擦角的不断增大,煤层底板采动破坏范围的最大值将逐渐由采场端部向采空区后方转移;与煤层底板岩性为中硬岩或硬岩相比,岩性为极软岩或软岩的煤层底板岩体在煤壁附近剪应力和弹性应变能存在明显的衰减,并向深部转移,导致采场端部塑性区范围较明显;将煤层底板采动破坏区域划分为能量释放区、能量承载区、能量平衡区,与煤层底板岩性为软弱或极软弱类型相比,中硬岩或硬岩类型下的煤层底板能量释放区分布范围较小甚至缺失,主要通过能量承载区和能量平衡区实现采动扰动能量的平衡。现场实测发现煤层底板岩性为细砂岩、灰岩等、未发生剪切破坏的坚硬岩体,采动卸荷作用下进一步发生破坏,并呈现出由剪切破坏转变为剪切-拉伸变形复合破坏的特征。

关键词：岩性效应煤层底板破坏机制塑性区采应破坏

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底煤厚度对巷道底板冲击地压的影响机制及其应用分析

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煤炭学报 2020年第12期45卷 3984-3994页

作者：张晨阳潘俊锋夏永学杨光宇刘少虹陆闯中煤科工开采研究院有限公司北京100013 天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013 煤炭科学研究总院开采研究分院北京100013

为研究底煤厚度对巷道底板冲击地压的影响机制,以厚度为3 m以下的薄及中厚底煤为分析对象,基于掘进巷道底板冲击特征并采用理论分析,建立底板煤岩层叠体梁挠曲破坏力学模型,底板煤岩层挠曲变形曲线具有同步异幅的发展特性。公式计算表明... 详细信息

为研究底煤厚度对巷道底板冲击地压的影响机制,以厚度为3 m以下的薄及中厚底煤为分析对象,基于掘进巷道底板冲击特征并采用理论分析,建立底板煤岩层叠体梁挠曲破坏力学模型,底板煤岩层挠曲变形曲线具有同步异幅的发展特性。公式计算表明,随着底煤厚度的增加,底煤积聚弹性能逐渐增加,增加梯度逐渐平缓,其与底煤厚度的4次方倒数具有负相关关系。通过FLAC3D数值模拟开展底板煤岩主应力、塑性区及弹性能分析,结果表明,巷道底板岩层是主要的冲击动力能贮存体,而底煤是主要的动力释放显现体;底煤通过影响底板潜在冲击启动区、潜在冲击能量传递区、潜在冲击地压显现区的范围、贮存能量以及3者之间的依存位置,进而影响底板煤岩层之间的能量储存与传递机制,从而影响底板冲击地压的形成过程。底煤相对于底板岩层具有较弱的弹性能储存能力,底煤厚度是影响底煤储存弹性能量的关键因素,底煤厚度通过影响底煤与底板岩层之间的弹性能量传递能力从而影响底板冲击危险性。随着底煤厚度的增加,底板冲击危险性逐渐增加,增加梯度逐渐降低;当底煤厚度增加到2 m时,底煤厚度的再增加对底板冲击危险性无明显叠加影响,呈现出底煤厚度对底板冲击危险性影响的阈值效应。留底煤底板卸压时,应针对底板岩层采取解危措施,阻断应力传递路径,减小底板能量积聚,从而降低底板冲击危险性。研究成果在现场进行了应用分析,通过钻屑法监测显示解危效果良好。

关键词：底板冲击地压掘进巷道底煤厚度底板煤岩底板卸压

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基于RSM-BBD的煤巷开挖帮部失稳关键因素与控制技术离散元分析

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采矿与安全工程学报 2020年第4期37卷 707-714,730页

作者：冯友良鞠文君中煤科工开采研究院有限公司北京100013 天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013 煤炭科学研究总院开采研究分院北京100013

煤巷围岩是由顶板、两帮及底板组成的整体,帮部强度普遍低于顶底板,是整个巷道围岩的薄弱体,其变形破坏会带来巷道整体失稳。以往大量研究表明,煤巷开挖帮部稳定性主要受煤层埋深、巷道高度、地应力状况、煤体内摩擦角、内聚力及支护强... 详细信息

煤巷围岩是由顶板、两帮及底板组成的整体,帮部强度普遍低于顶底板,是整个巷道围岩的薄弱体,其变形破坏会带来巷道整体失稳。以往大量研究表明,煤巷开挖帮部稳定性主要受煤层埋深、巷道高度、地应力状况、煤体内摩擦角、内聚力及支护强度等设计、地质条件及力学参数类因素影响。本文基于RSM-BBD试验设计与离散元法研究巷帮失稳关键因素及其控制技术。研究结果表明:巷高、侧压系数、埋深可调整余地小,内摩擦角、内聚力、支护强度相对可控,控制巷帮稳定关键在于一定程度上提高煤体内摩擦角、内聚力及支护强度;单一因素及其各自之间交互作用都会影响巷帮稳定性;改善巷帮煤体受力状况,降低主应力差值,提高煤体力学性质,优化掘进工艺水平可有效控制巷帮稳定性;"分次开挖、柔性护表、一次强力支护"理念在现场应用效果良好,显著改善巷帮煤体失稳问题。

关键词： RSM-BBD设计离散元巷帮失稳影响因素控制技术

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中小型煤矿巷道围岩稳定性定量化评价及分级支护技术

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采矿与安全工程学报 2022年第3期39卷 598-606页

作者：焦建康张镇颜立新周逸群李建波崔千里中煤科工开采研究院有限公司北京100013 天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013 煤炭科学研究总院开采研究分院北京100013

中小型煤矿地质力学参数普遍匮乏,巷道围岩稳定性评价缺乏定量化方法和指标,巷道支护设计以经验为主。在系统测试分析巷道围岩工程地质条件的基础上,确定巷道围岩强度、顶板裂隙岩层发育厚度、地应力量值及采动影响是晋阳煤炭事业部中... 详细信息

中小型煤矿地质力学参数普遍匮乏,巷道围岩稳定性评价缺乏定量化方法和指标,巷道支护设计以经验为主。在系统测试分析巷道围岩工程地质条件的基础上,确定巷道围岩强度、顶板裂隙岩层发育厚度、地应力量值及采动影响是晋阳煤炭事业部中小型煤矿巷道围岩稳定性关键影响因素。基于巷道围岩强度、围岩结构和地应力现场原位测定结果,提出顶板应力强度因子、煤体应力强度因子和顶板松散性系数3个综合指标,将各综合指标进行交叉组合,结合巷道矿压显现程度,对巷道围岩稳定性进行定量化评价。根据分级结果,结合采动影响、巷道服务年限和巷道跨度等条件,提出以预应力锚杆支护为基础的巷道围岩分级支护形式和支护参数,并成功进行工业性应用,保证了巷道掘进和回采期间的稳定。研究成果对提升中小型煤矿巷道支护技术水平具有一定的理论意义和实用价值。

关键词：中小型煤矿巷道围岩定量化评价分级支护

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基于顶板水力压裂卸压的应力场响应机制研究及应用

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采矿与安全工程学报 2023年第4期40卷 722-729页

作者：程利兴张镇姜鹏飞杨建威中煤科工开采研究院有限公司北京100013 天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013 煤炭科学研究总院开采研究分院北京100013

针对深井高应力强采动巷道的支护难题,分析顶板水力压裂技术原理,建立巷道围岩水力压裂数值计算模型,开展水力压裂切顶卸压应力转移研究,分析巷道围岩应力场响应机制,并开展现场工程应用。结果表明:水力压裂后煤柱应力集中区应力降低率... 详细信息

针对深井高应力强采动巷道的支护难题,分析顶板水力压裂技术原理,建立巷道围岩水力压裂数值计算模型,开展水力压裂切顶卸压应力转移研究,分析巷道围岩应力场响应机制,并开展现场工程应用。结果表明:水力压裂后煤柱应力集中区应力降低率为7.73%,平均降幅为13.9 MPa,最大降幅为24.9 MPa,采空区应力增长率为3.75%,在采空区应力增长区内,顶板压裂后底板应力较无压裂时平均高出约6.4 MPa,有效弱化了坚硬悬顶,阻断了顶板岩层的应力传递,促使煤柱侧悬顶应力向采空区内转移;水力压裂后工作面周期来压步距和液压支架动载系数显著降低,煤柱应力趋于均匀化,且平均应力显著低于无压裂时的煤柱应力,超前采动影响时矿压显现强度得到有效降低;压裂段滞后工作面30 m范围内采空区顶板及时垮落,应力增长较快,滞后工作面距离大于30 m时,压裂段采空区应力基本呈缓慢增长,最大应力值为1.35 MPa,无压裂段采空区应力且仍呈快速增长趋势,最大应力值为1.64 MPa。这表明水力压裂可有效弱化坚硬顶板完整性,改善采空区覆岩结构运动状态,降低巷道围岩应力状态,提高巷道围岩的稳定性。

关键词：千米深井顶板预裂应力转移卸压机理

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冲击载荷下锚杆护表构件力学响应规律研究

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采矿与安全工程学报 2021年第3期38卷 556-564页

作者：何杰吴拥政付玉凯煤炭科学研究总院开采研究分院北京100013 中煤科工开采研究院有限公司北京100013 天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013

为了揭示锚杆护表构件的抗冲击力学性能,从而为冲击地压巷道锚杆支护中护表构件的选择提供设计依据,采用落锤冲击试验装置开展煤矿常用托盘及其组合构件力学响应试验研究,分析护表构件的冲击力及变形特征。托盘冲击力时程曲线呈现急剧... 详细信息

为了揭示锚杆护表构件的抗冲击力学性能,从而为冲击地压巷道锚杆支护中护表构件的选择提供设计依据,采用落锤冲击试验装置开展煤矿常用托盘及其组合构件力学响应试验研究,分析护表构件的冲击力及变形特征。托盘冲击力时程曲线呈现急剧震荡加载、震荡稳载和迅速卸载3个阶段,冲击力以波动的形式围绕冲击力均值上下浮动;冲击力峰值随托盘面积增大而降低、随高度增加而增大。随着冲击能量增加,托盘冲击力峰值和均值均呈增大趋势,明显高于静载下托盘承载力,而锚索和锚杆托盘作用时长变化呈相反趋势,单次落锤冲击下托盘作用时长均不超过8 ms。低能量循环冲击下,托盘承载力趋于稳定,最终承载力随单次循环能量增加而增大,拱位移随循环次数呈线性增加。总冲击能量恒定时,低能量循环冲击下托盘最终承载力低,总变形量小。锚杆托盘与W钢护板组合构件冲击力时程曲线对称性好、作用时程长、震荡幅度弱,且总变形量小,抗冲性能优于单一托盘,表明W钢护板能够起到降低冲击震荡幅度、改善组合构件承载特性的作用。试验获得煤矿常用托盘抗冲能量值,抗冲能量高低与托盘拱部结构有关,由其拱厚度、拱高和面积决定。

关键词：锚杆支护冲击地压冲击载荷护表构件力学响应

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不同加卸载路径下岩石卸荷劣化特征及机制研究

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煤炭科学技术 2022年第12期50卷 117-127页

作者：张风达张玉军于秋鸽天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013 煤炭科学研究总院开采研究分院北京100013 中煤科工开采研究院有限公司北京100013

为研究深部煤层底板卸荷劣化破坏机理,开展了轴压不变卸围压、加轴压卸围压、卸轴压卸围压不同加卸载应力路径下的假三轴力学试验,分析并拟合了不同应力路径下岩石弹性模量、广义泊松比与围压的变化关系;构建了岩石断裂力学模型,分析了... 详细信息

为研究深部煤层底板卸荷劣化破坏机理,开展了轴压不变卸围压、加轴压卸围压、卸轴压卸围压不同加卸载应力路径下的假三轴力学试验,分析并拟合了不同应力路径下岩石弹性模量、广义泊松比与围压的变化关系;构建了岩石断裂力学模型,分析了不同加卸载路径下,分支裂纹端部应力集中程度;从偏应力、能量、声发射事件等方面剖析了卸荷过程中岩石力学参数劣化机制。研究表明:①不同轴压加载方式下岩样的弹性模量劣化程度和泊松比变化幅度依次为加轴压>轴压保持不变>卸轴压;相同轴压不同围压卸载速率下,岩样的弹性模量劣化程度和泊松比变化幅度与卸荷速率呈正相关变化。②围压卸荷过程中,轴向加载或保持不变的应力路径相比于轴向卸载的应力路径,岩石积聚的能量增长幅度较大;在围压卸载至一定程度时,内部闭合的微裂隙和原生裂隙重新被打开,用于裂纹扩展的能量迅速增加,泊松比和弹性模量变化比例明显增大,声发射事件振铃数呈现出非线性增长的特点。③不同加卸载路径下,偏应力是诱发岩石失稳破坏的根本原因,偏应力增长越快,岩石弹性模量劣化程度和泊松比变化程度越明显。工作面附近处于压剪破坏区偏应力相对较大,岩体劣化程度相对较为严重,这与工作面底板突水事故多发生在工作面附近相一致。

关键词：岩石力学断裂力学加卸载卸荷点深部底板卸荷劣化

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深部煤层底板岩体能量演化特征及卸荷劣化破坏机制研究

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采矿与安全工程学报 2023年第2期40卷 346-353页

作者：张风达中煤科工开采研究院有限公司北京100013 天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013 煤炭科学研究总院开采研究分院北京100013

为研究深部煤炭回采过程中底板岩体能量变化特征及卸荷劣化机制,开展了不同围压卸载速率下岩石力学试验,综合理论分析和实验室试验分析了不同卸载阶段的岩石损伤断裂能量、弹性模量的变化特征。研究表明:卸围压过程中的岩石变形破坏可... 详细信息

为研究深部煤炭回采过程中底板岩体能量变化特征及卸荷劣化机制,开展了不同围压卸载速率下岩石力学试验,综合理论分析和实验室试验分析了不同卸载阶段的岩石损伤断裂能量、弹性模量的变化特征。研究表明:卸围压过程中的岩石变形破坏可划分为围压卸载起始点至失稳破坏、失稳破坏到加速破坏、进入加速破坏3个阶段。在围压卸载起始点至失稳破坏阶段和失稳破坏到加速破坏阶段,相同轴压下,不同围压卸载速率对岩石弹性模量劣化程度产生的影响较小;在围压卸载起始点至失稳破坏阶段,损伤断裂能量消耗较少,但岩石弹性模量劣化程度较为明显;在失稳破坏到加速破坏阶段,弹性模量的劣化程度相比于围压卸载起始点至失稳破坏阶段趋缓,但损伤断裂能量消耗呈现增长变化趋势。在岩石进入加速破坏阶段,卸载速率越快,岩石卸围压过程中释放的损伤断裂能量越大,越易形成宏观贯穿式裂纹,煤层底板突水危险性随之增大。

关键词：卸荷劣化损伤断裂弹性模量能量

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