检索结果-内蒙古大学图书馆

煤炭学报 2024年第11期49卷 4365-4376页

作者：高超田国灿徐乃忠张玉军天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013 中煤科工开采研究院有限公司北京100013

在采空区对应地表兴建建筑物,地基附加应力的作用可能引起采空区已稳定结构的活化并产生地表残余移动变形,影响建筑物的安全使用;针对薄表土层地区的地基附加应力、荷载影响深度计算模型较少且不完善的特点,需从计算过程简单、参数较少... 详细信息

在采空区对应地表兴建建筑物,地基附加应力的作用可能引起采空区已稳定结构的活化并产生地表残余移动变形,影响建筑物的安全使用;针对薄表土层地区的地基附加应力、荷载影响深度计算模型较少且不完善的特点,需从计算过程简单、参数较少且易获得等角度出发,进一步探索双层弹性介质地基附加应力传递模型。首先将薄表土层地区的地基简化为上部厚度较薄、力学强度较弱的表土层,下部为厚度较大、力学强度较大的岩石层地基模型;其次基于Boussinesp弹性解,假定双层地基的各分层分别为横观各向同性弹性体且地基附加应力传播过程中无动能的变化;再次基于岩土层分界面表土与基岩微单元层的弹性应变能守恒和竖向附加应力平衡条件,建立平衡方程,并借助Matlab对方程中的各分项式进行积分求解与化简,推导出适用于薄表土层地区矩形与圆形均布荷载作用下的基础中心点正下方地基附加应力求解方程;然后根据建筑物地基附加应力影响下的采空区稳定性分析方法,基于C#语言编写出薄表土层地区拟建工程对采空区场地稳定性影响分析软件,实现了地基附加应力计算与采空区稳定性评价的科学与高效化,同时对双层介质地基附加应力求解模型进行了验证并与广泛应用的均一介质模型计算结果进行了对比;最后对双层介质参数E1、μ1与E2、μ2对地基附加应力及影响深度规律进行了分析。结果表明:薄表土层地区双层介质地基附加应力传递模型求解简单、结果科学准确;薄表土层双层弹性地基内竖向附加应力在表土层中传播过程中存在一定程度衰减;相对于均一介质体,双层介质地基附加应力影响深度减少5.3%~10.3%;基岩与表土层的弹性模量E_(2)/E_(1)越大,基岩内部沿深度方向的地基附加应力衰减越明显、传递深度越小;地基附加应力对于表土与基岩的泊松比敏感性较差,但仍表现出μ_(1)/μ_(2)越小,基岩内部沿深度方向的地基附加应力越小、传递深度越小的特点。

关键词：薄表土层双层介质 Boussinesp弹性解微单元层弹性应变能守恒附加应力影响规律

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基于支架载荷的矿压双周期分析预测方法

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煤炭学报 2021年第10期46卷 3116-3126页

作者：尹希文徐刚刘前进卢振龙于秋鸽张震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

矿压动态预测是顶板管理和顶板灾害防治的重要手段,也是矿山压力与岩层控制领域的难点问题,目前国内外缺乏成熟、可靠的动态预测方法。采用现场实测、数据挖掘以及理论分析方法,从支架载荷在时间和空间2个方面周期性变化规律入手,构建... 详细信息

矿压动态预测是顶板管理和顶板灾害防治的重要手段,也是矿山压力与岩层控制领域的难点问题,目前国内外缺乏成熟、可靠的动态预测方法。采用现场实测、数据挖掘以及理论分析方法,从支架载荷在时间和空间2个方面周期性变化规律入手,构建了矿压双周期动态分析预测模型。从时间角度,基于覆岩结构及支架围岩关系分析,通过理论推导得到了3类液压支架载荷时序增阻函数,主要包括指数函数、线性函数、对数函数,通过实测数据验证,认为12401工作面支架载荷时序曲线由单一函数和分段函数构成,主要分为4种类型:单纯指数函数,单纯对数函数,对数+线性函数,对数+指数函数,采用滑动窗口动态预测方法和最大拟合优度的准则,建立了采煤循环内液压支架载荷拟合预测模型。从空间角度,分析了循环末阻力随工作面推进度的周期性变化特征,采用系统聚类和K-means两种聚类方法对周期性曲线进行分类并建立模板曲线,采用延伸窗口动态预测方法和最大匹配度准则,建立了循环末阻力模板曲线匹配预测模型。通过软件开发,实现了电液控制系统中立柱压力数据的采集、预处理、矿压特征指标分析、拟合预测、匹配预测等功能,以神东上湾煤矿12401工作面支架载荷数据进行初步预测实践,支架载荷及循环末阻力预测准确率86%以上。矿压双周期预测模型是结合覆岩运动模型和支架载荷实测数据而提出的矿压动态预测新方法,可为综采工作面顶板管理、围岩控制策略的超前制定提供参考。

关键词：支架载荷矿压预测双周期拟合预测匹配预测

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煤矿巷道柱式支护形式及新型泵充支柱研究应用

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岩石力学与工程学报 2024年第10期43卷 2466-2484页

作者：刘跃东王东攀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

柱式支护是煤矿巷道的一种重要支护形式,随着我国煤矿向高产高效迈进和向深部复杂困难条件延伸,柱式支护有望成为解决巷道围岩控制的新途径。详细阐述国内外煤矿支柱的发展历程,论述支柱材料、设备、工艺、理念的发展变革,实现支护阻力... 详细信息

柱式支护是煤矿巷道的一种重要支护形式,随着我国煤矿向高产高效迈进和向深部复杂困难条件延伸,柱式支护有望成为解决巷道围岩控制的新途径。详细阐述国内外煤矿支柱的发展历程,论述支柱材料、设备、工艺、理念的发展变革,实现支护阻力由120 kN低阻向14 000 kN高阻跨越发展,突出新型泵充支柱的重要性和优越性。理论上解释新型泵充支柱的设计原理,开发具有临时可截割和永久高阻特性的2种支柱,实验室进行1∶1等比例支柱的强度测试,得到了新型泵充支柱承载规律。构建基于新型泵充支柱的围岩协同控制机制,配套高效搅拌和连续泵送一体化设备,研发“站得牢、立得稳、接得实”的泵充吊挂工艺,形成泵充支护高可靠、主动支护技术。列举新型泵充支柱在沿空留巷、空巷、小煤柱动压巷道、深部软岩巷道等多种应用场景,成功解决煤柱回收、快速回撤、动压治理、软岩变形等问题。指出下一步研究方向为新型泵充材料、智能化矿用施工设备,并向冲击地压和深部软岩巷道推广。

关键词：采矿工程柱式支护泵充支柱主动承载智能泵送支护协同

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特厚煤层大巷复合构造区重复冲击致灾机制及控制技术

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岩石力学与工程学报 2022年第11期41卷 2199-2209页

作者：夏永学潘俊锋谢非冯美华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

针对日益严峻的煤矿大巷群冲击问题,以某矿中央大巷复合构造区为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场监测与工程实践相结合的方法,研究大巷群重复冲击致灾机制及防治方法,得到如下结论:(1)中央大巷复合构造区冲击地压是在特定地质环... 详细信息

针对日益严峻的煤矿大巷群冲击问题,以某矿中央大巷复合构造区为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场监测与工程实践相结合的方法,研究大巷群重复冲击致灾机制及防治方法,得到如下结论:(1)中央大巷复合构造区冲击地压是在特定地质环境和工程结构叠加作用下,以静载为绝对主导的自发型冲击;(2)冲击后巷道围岩抗冲击能力下降和煤体应力恢复性增长是冲击地压重复发生的根本原因,没有支护的厚底煤承受高集中应力,成为能量释放的突破口,表现为底煤冲击;(3)采用顶板超长孔水平分段压裂技术对中央大巷复合构造区进行区域卸压,通过压裂,使原本完整较好的坚硬目标岩层内形成数量众多、方位和长度不一的网状裂缝,大幅减弱岩层的整体强度,破碎后的岩层可视为塑性垫层,能起到吸收部分能量和减弱上覆顶板应力传递的作用,使应力由“硬传递”转化为“软传递”,进而降低压裂区域下方煤层的整体静载水平,使其无法恢复到冲击地压发生所需临界载荷,实现了降低冲击致灾风险的目的。

关键词：采矿工程冲击地压发生机制水力压裂防治技术超长钻孔大巷煤柱

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不同应力路径下含水泥岩崩解破坏跨尺度分形规律研究

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岩石力学与工程学报 2023年第S02期42卷 4162-4173页

作者：刘跃东康红普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

为研究水和不同应力路径下泥岩崩解演化特征,采用扫描电镜、高能CT、三轴伺服压力机,探究微观颗粒结构、细观孔隙数量、宏观崩解及破坏块度的分形维数变化规律,揭示泥岩的跨尺度破坏机制。结果表明:(1)泥岩中黄铁矿与高岭石颗粒粒径和... 详细信息

为研究水和不同应力路径下泥岩崩解演化特征,采用扫描电镜、高能CT、三轴伺服压力机,探究微观颗粒结构、细观孔隙数量、宏观崩解及破坏块度的分形维数变化规律,揭示泥岩的跨尺度破坏机制。结果表明:(1)泥岩中黄铁矿与高岭石颗粒粒径和形态差异,产生的原生孔隙会成为水渗通道;随着含水率增加,高岭石结构劣化导致水渗通道变宽,细观孔隙分形维数逐渐增大。(2)大孔隙数量增多、贯通,泥岩发生自然崩解,崩解块度分形维数为1.26~1.77,大于孔隙分形维数。加卸载作用下破坏块度分形大于自然崩解状态块度分形,体现出力的损伤叠加作用。(3)加卸载作用下破坏块度分形维数具有分区性,在特征含水率之前,块度分形维数与强度成负相关关系,超过特征含水率后与强度成正相关关系,分形维数拐点可以作为含水率和应力影响的分界点,该点处水对主破裂面影响程度达到峰值。(4)卸载应力路径影响含水泥岩破坏特征和形态,低含水率泥岩呈脆性破坏,高含水率泥岩呈塑性破坏,张拉破坏增多,碎块多为“片状”。

关键词：岩石力学应力路径含水泥岩崩解破坏分形维数跨尺度

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采场支架刚度实验室测试及与顶板下沉量的关系

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煤炭学报 2015年第7期40卷 1485-1490页

作者：徐刚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设计分院北京100013

针对目前采场支架刚度的实测数据较为匮乏的研究现状,利用ZTN-1液压支架试验台对4种型号支架的线刚度及刚度进行实测分析,并基于实测结果采用弹性基础板力学理论对支架刚度与顶板下沉量之间的关系进行研究。结果表明:支架在增阻过程中... 详细信息

针对目前采场支架刚度的实测数据较为匮乏的研究现状,利用ZTN-1液压支架试验台对4种型号支架的线刚度及刚度进行实测分析,并基于实测结果采用弹性基础板力学理论对支架刚度与顶板下沉量之间的关系进行研究。结果表明:支架在增阻过程中是可压缩的,4个支架平均线刚度为138~538 k N/mm,平均刚度为20.3~68.5 MPa/m,以此推断,目前支架线刚度范围为100~600 k N/m,刚度范围为10~80 MPa/m;支架工作阻力越大,支架刚度越大,相同工作阻力的四柱式支架刚度大于两柱式支架;每个加载循环内支架刚度是惟一的,与支架所处的工作阻力区间关系不大;支架刚度越大,对顶板下沉量抑制作用越明显;当支架刚度达到某一临界值,顶板下沉量趋于稳定。

关键词：支架刚度线刚度顶板下沉量支架与围岩切顶

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特厚煤层区段防水煤柱稳定性评价及保护技术研究

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岩土力学 2017年第4期38卷 1148-1153页

作者：何团毛德兵黄志增孙晓冬张学亮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设计分院北京100013

留设合理宽度的区段煤柱是确保特厚煤层综放工作面顺利接续和安全回采的关键。为确保芦子沟煤矿3107特厚煤层综放工作面仰斜开采过程中,双侧采空煤柱能够稳定承载并有效隔水,分析区段煤柱覆岩结构特征,建立区段煤柱应力计算模型,理论计... 详细信息

留设合理宽度的区段煤柱是确保特厚煤层综放工作面顺利接续和安全回采的关键。为确保芦子沟煤矿3107特厚煤层综放工作面仰斜开采过程中,双侧采空煤柱能够稳定承载并有效隔水,分析区段煤柱覆岩结构特征,建立区段煤柱应力计算模型,理论计算了双侧采空煤柱应力,结合数值模拟及理论分析手段对煤柱稳定性进行综合评价。通过实施科学合理的深孔爆破切缝卸压方案,降低了3107工作面采动应力对煤柱的影响,优化了煤柱应力环境,提高了煤柱稳定性,保证了3107工作面的安全回采。研究结果对类似开采条件下的区段煤柱宽度确定及坚硬顶板条件下煤柱卸压具有一定意义。

关键词：特厚煤层区段煤柱覆岩结构切缝卸压应力分布附加应力

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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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新型聚氨酯堵水注浆材料的研究及应用

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岩土工程学报 2010年第3期32卷 375-380页

作者：冯志强康红普煤炭科学研究总院开采设计分院北京100013 天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013

为了对富含水、淋水状态下破碎煤岩体进行有效的化学加固,研制出新型聚氨酯堵水材料,在破碎煤岩体大范围淋水条件下,可以正常反应,凝胶时间1～10 min(可调),一次封堵裂隙水量达到95%以上;对含水破碎煤岩体具有良好的加固性能,对煤岩含... 详细信息

为了对富含水、淋水状态下破碎煤岩体进行有效的化学加固,研制出新型聚氨酯堵水材料,在破碎煤岩体大范围淋水条件下,可以正常反应,凝胶时间1～10 min(可调),一次封堵裂隙水量达到95%以上;对含水破碎煤岩体具有良好的加固性能,对煤岩含水裂隙面黏结强度超过1 MPa、结石体抗压强度大于8 MPa。该材料填补了矿井大范围淋水条件下破碎煤岩体堵水与加固一次完成的技术空白,并通过在现场的应用过程中得到了验证。

关键词：聚氨酯注浆破碎煤岩体

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煤矿用无机盐改性聚氨酯注浆材料的研究

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岩土工程学报 2013年第8期35卷 1559-1564页

作者：冯志强康红普韩国强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设计分院北京100013

通过硅酸盐对传统聚氨酯注浆材料进行了改性研究,研发出既能保留聚氨酯材料本身优异的力学性能又避免其可燃等安全性能的缺点,适合矿山井下使用的改性聚氨酯注浆材料。该材料固化后形成有机相(聚氨酯网络)—无机相(无机硅酸网络)三维结... 详细信息

通过硅酸盐对传统聚氨酯注浆材料进行了改性研究,研发出既能保留聚氨酯材料本身优异的力学性能又避免其可燃等安全性能的缺点,适合矿山井下使用的改性聚氨酯注浆材料。该材料固化后形成有机相(聚氨酯网络)—无机相(无机硅酸网络)三维结构互穿网络,得到的固结体具有优异的力学特性。研发的注浆材料强度高、不受环境湿度等影响,具有无毒、高闪点、不可燃等特性。在矿山井下煤岩体加固方面具有一定优越性,在一定程度上可以替代目前纯聚氨酯注浆材料,为现代化煤炭企业实现高产高效提供了技术支持。

关键词：硅酸盐改性聚氨酯注浆加固破碎煤岩体

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