检索结果-内蒙古大学图书馆

爆炸与冲击 2024年第7期44卷 186-196页

作者：朱文艳汪泉张军徐小猛方敬贤李雪交安徽理工大学化工与爆破学院安徽淮南232001 安徽省爆破器材与技术工程实验室安徽淮南232001 安徽理工大学煤炭安全精准开采国家地方精准开采联合研究中心安徽淮南232001

为探究气粉两相混合体系泄爆特性变化规律,以甲烷-硝酸铵为实验介质,利用自行搭建的不锈钢火焰加速管道开展了泄爆口不同静态动作压力(p_(st))的燃爆实验,着重研究了p_(st)对气粉两相燃爆压力、火焰传播速度和泄爆火焰形态的影响规律。p... 详细信息

为探究气粉两相混合体系泄爆特性变化规律,以甲烷-硝酸铵为实验介质,利用自行搭建的不锈钢火焰加速管道开展了泄爆口不同静态动作压力(p_(st))的燃爆实验,着重研究了p_(st)对气粉两相燃爆压力、火焰传播速度和泄爆火焰形态的影响规律。p_(st)由泄爆口阻塞比(θ)和泄爆膜层数(n)决定,θ和n增大的共同作用使p_(st)升高。p_(st)升高将增强管道对气粉和反应产物冲出管外的约束,增大管内流体的黏滞效应,促进管内气粉两相反应,降低未燃气在管外二次爆炸的强度。对爆燃压力进行分析,发现p_(st)从2.97 kPa升高至14.64 kPa时,爆燃压力时程曲线呈含维稳平台的双峰结构。第一压力峰值从5.48 kPa增大至10.20 kPa,维稳时间从6 ms延长至25 ms,第二压力峰值从23.03 kPa减小至9.71 kPa;p_(st)为16.08和24.12 kPa时,破膜前压力多次叠加反射,致使泄爆膜压力时程曲线呈特殊振荡上升的三峰结构。对火焰传播速度进行分析,发现p_(st)升高使火焰的平均传播速度从161.33 m/s降低至67.99 m/s。对泄爆火焰进行分析,发现当n=2时,θ增大将使泄爆火焰结构由簇状转变为射流状;θ=88.9%时,泄爆火焰呈典型的射流状。θ增大和n增大均使火焰亮度逐渐降低,火焰发光区长度减小,破膜至火焰出现时间间隔和火焰持续时间延长。

关键词：泄爆气粉两相静态动作压力爆燃压力火焰形态

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侧向约束下加载系统刚度对砂岩非稳定破坏模式与能量演化的影响

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煤炭学报 2025年第2期50卷 877-889页

作者：赵光明吴旭坤许文松刘之喜刘崇岩张启航周俊安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室安徽淮南232001 安徽理工大学深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室安徽淮南232001 安徽理工大学安全科学与工程学院安徽淮南232001 安徽理工大学煤炭安全精准开采国家地方联合工程研究中心安徽淮南232001 江汉大学精细爆破国家重点实验室湖北武汉430056

为探究加载系统刚度对岩石破坏模式及能量演化规律的影响,利用自主研发的刚性与变刚度试验系统开展双轴压缩试验,分析侧向约束作用下加载系统刚度对岩石峰后非稳态破坏及能量释放规律的作用机制。结果表明:从能量耗散与释放角度来分析... 详细信息

为探究加载系统刚度对岩石破坏模式及能量演化规律的影响,利用自主研发的刚性与变刚度试验系统开展双轴压缩试验,分析侧向约束作用下加载系统刚度对岩石峰后非稳态破坏及能量释放规律的作用机制。结果表明:从能量耗散与释放角度来分析岩样与试验机系统之间的相互作用,揭示了加载系统刚度下岩石破坏过程中能量耗散与释放的关系,并将其划分为稳定破坏(W_(d)>W_(u)+W_(e))、临界状态(W_(d)=W_(u)+W_(e))及不稳定破裂(W_(d)ΔW_(pd)),能量释放较为迅速,峰后中期(ΔW_(pe)<ΔW_(pd)),能量主要以耗散为主,峰后后期(ΔW_(pe)≈ΔW_(pd)),能量释放和耗散进入稳定阶段。研究结果为理解加载系统刚度对岩石峰后破坏机制及动力灾害防治提供了理论基础,并提出通过侧向约束力、分阶段能量控制和降低岩体储能能力等措施,以改善能量释放模式,增强能量耗散,提升巷道围岩稳定性。

关键词：加载系统刚度侧向约束力能量释放与耗散峰后应力非稳态破坏模式

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巨厚关键层对冲击矿压动静载作用机制研究

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采矿与安全工程学报 2024年第5期41卷 908-919页

作者：周坤友窦林名李家卓杨科马衍坤段敏克阚吉亮安徽理工大学矿业工程学院安徽淮南232001 安徽理工大学安徽省煤炭安全精准开采工程实验室安徽淮南232001 安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室安徽淮南232001 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116

以陕西某千米深井巨厚关键层下采场冲击矿压显现为工程背景,分析了巨厚关键层矿震发育及采场冲击显现特征,采场第4、5工作面回采时巨厚关键层内矿震发育逐渐覆盖巨厚关键层全厚范围,且巨厚关键层下冲击显现主要发生在第4、5个工作面走... 详细信息

以陕西某千米深井巨厚关键层下采场冲击矿压显现为工程背景,分析了巨厚关键层矿震发育及采场冲击显现特征,采场第4、5工作面回采时巨厚关键层内矿震发育逐渐覆盖巨厚关键层全厚范围,且巨厚关键层下冲击显现主要发生在第4、5个工作面走向中部区域并监测到高能矿震。研究了巨厚关键层下采场覆岩结构及围岩应力演化特征并揭示了巨厚关键层对围岩动静载应力的作用机制。研究结果表明:巨厚关键层下采场第4、5工作面回采时,巨厚亚关键层和主关键层分别发生破断运动,顶板形成大尺度悬臂-铰接结构,其承担上覆载荷并转移至相邻实体煤区域,导致采场周围煤岩体静载应力显著升高;采动影响下大尺度悬臂-铰接结构发生多岩层协同破断,产生高能矿震动载扰动作用,导致高应力煤体动力失稳,冲击风险显著增加。提出了巨厚关键层下冲击矿压顶板深孔预裂爆破防治方案,实践结果表明该方案能够明显减小工作面顶板来压步距和矿震活动强度,显著降低冲击风险。

关键词：冲击矿压巨厚关键层动静载应力覆岩结构深孔预裂爆破

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高海拔环境下运动装药的爆炸冲击波特性

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火炸药学报 2024年第2期47卷 159-171,I0003页

作者：李瑞杨耀勇汪泉徐小猛洪晓文安徽理工大学煤炭安全精准开采国家地方联合工程研究中心安徽淮南232001 安徽理工大学化工与爆破学院安徽淮南232001 安徽理工大学安徽省爆破器材与技术工程实验室安徽淮南232001 内蒙金属材料研究所烟台事业部山东烟台264003

为了研究高海拔环境下运动装药的爆炸冲击波传播特性,利用AUTODYN有限元软件,研究了不同海拔高度及其解耦对应的低温条件和低压条件对运动装药爆炸冲击波超压场的影响规律;建立了预测低温环境和低压环境下运动装药爆炸冲击波超压的理论... 详细信息

为了研究高海拔环境下运动装药的爆炸冲击波传播特性,利用AUTODYN有限元软件,研究了不同海拔高度及其解耦对应的低温条件和低压条件对运动装药爆炸冲击波超压场的影响规律;建立了预测低温环境和低压环境下运动装药爆炸冲击波超压的理论计算模型,并通过试验数据和数值模拟进行了对比验证。结果表明,该计算模型可以有效预测不同低温、低压以及低温和低压耦合的高海拔环境下运动装药的爆炸冲击波超压;海拔高度从0升至10000 m,冲击波超压峰值平均减小35.6%,冲击波作用范围增加62.0%;随着环境温度降低,冲击波超压峰值平均增加0.43%,冲击波作用范围减小11.9%;随着环境压力降低,冲击波超压峰值平均减小36.4%,冲击波作用范围增加83.5%;不同海拔高度下装药运动速度引起的冲击波超压增大系数变化规律与解耦对应的低压条件影响规律基本相似;高海拔环境对运动装药爆炸冲击波的作用范围及超压的影响主要取决于低压条件,低温条件的影响程度较小。

关键词：爆炸力学爆炸冲击波高海拔低温环境低压环境运动装药

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基于机器学习的煤与瓦斯突出预测研究进展及展望

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煤炭学报 2024年第2期49卷 664-694页

作者：薛生郑晓亮袁亮来文豪张玉婷安徽理工大学深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室安徽淮南232001 安徽理工大学煤炭安全精准开采国家地方联合工程研究中心安徽淮南232001 合肥综合性国家科学中心能源研究院(安徽省能源实验室) 安徽合肥230031 安徽理工大学公共安全与应急管理学院安徽合肥231100 安徽理工大学电气与信息工程学院安徽淮南232001

我国煤矿安全生产形势不断好转,但煤与瓦斯突出事故仍时有发生。煤与瓦斯突出预测不仅能指导防突措施科学的运用、减少防突措施工程量,在一定程度上也可以确保煤矿工人的作业安全。机器学习(Machine Learning, ML)是一门涉及概率论、统... 详细信息

我国煤矿安全生产形势不断好转,但煤与瓦斯突出事故仍时有发生。煤与瓦斯突出预测不仅能指导防突措施科学的运用、减少防突措施工程量,在一定程度上也可以确保煤矿工人的作业安全。机器学习(Machine Learning, ML)是一门涉及概率论、统计学和计算机学等领域的交叉学科,可以挖掘突出事故和指标间的非线性关系。将机器学习用于煤与瓦斯突出预测,已得到相对广泛的关注,并随着人工智能和计算机技术的快速进步,其在突出预测领域将发挥更大作用。因此,对机器学习在煤与瓦斯突出预测中的研究进行了全面的综述,分析其在突出预测中面临的难点并展望其发展方向。首先,简述煤与瓦斯突出假说、发生机理与预测指标选择的研究现状;介绍机器学习在煤与瓦斯突出预测领域的主要研究进展,包括支持向量机(Support Vector Machines,SVM)、人工神经网络(Artificial Neural Network, ANN)、极限学习机(Extreme Learning Machines,ELM)和集成学习(Ensemble Learning, EL)等算法的应用,以及特征选择和缺失数据填补在数据处理等方面的创新,同时也指出了目前基于机器学习的突出预测研究面临的挑战及存在的问题,例如事故与非事故样本的不平衡、数据的指标缺失和机器学习中的小样本等;最后,展望了基于机器学习的煤与瓦斯突出预测的未来发展方向,包括改进算法性能、优化特征工程和增加样本量等。随着计算机性能的提升,有望开发出更为复杂、精准的模型,以提高对突出事故的准确预测能力。

关键词：煤与瓦斯突出机器学习突出预测特征选择

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非线弹性岩石割线模量与最大最小主应力关系模型

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岩土工程学报 2025年

作者：高祥张庆贺殷志强李井国安徽理工大学矿业工程学院安徽理工大学安徽省煤炭安全精准开采工程实验室安徽理工大学土木建筑学院中铁四局集团有限公司

假设岩石为各向同性的非线弹性体，通过将岩石应变分解为线性的弹性应变和非线性的孔隙应变，建立和验证单轴压缩下岩石压密-线弹性阶段应力σ-应变ε关系的双曲线和负指数模型，推导岩石割线模量Eg与σ1、σ3关系模型，用它计算深埋直... 详细信息

假设岩石为各向同性的非线弹性体，通过将岩石应变分解为线性的弹性应变和非线性的孔隙应变，建立和验证单轴压缩下岩石压密-线弹性阶段应力σ-应变ε关系的双曲线和负指数模型，推导岩石割线模量Eg与σ1、σ3关系模型，用它计算深埋直墙拱形隧洞围岩应力。结果表明：1）岩石σ-ε双曲线、负指数模型计算与实测数据的相关系数均在0.999以上，相关性较高；2)Eg与σ1、σ3关系的模型参数，包括初始模量、极限模量和极限孔隙应变，可由单轴试验确定；3）隧洞围岩拉应力集中条带的形状和位置与实验中板裂裂纹的基本一致，结果对认识深部围岩板裂机理具有一定启示。

关键词：板裂岩石弹性模量应力相关性深部岩石力学岩爆

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考虑弹性模量与应力相关的厚壁筒应力半解析解微分方程法

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工程力学 2024年

作者：高祥杨根张庆贺寇学超安徽理工大学矿业工程学院安徽理工大学安徽省煤炭安全精准开采工程实验室安徽理工大学土木建筑学院中铁四局集团有限公司

考虑岩石弹性模量与应力的相关性的影响，推导、验证了一种静水压力下连续-各向同性-小变形-线弹性-弹性模量与最小主应力相关-无限大的厚壁筒应力求解的微分方程法，并结合格里菲斯强度准则，分析了圆形隧洞围岩拉应力分布(由最大拉应... 详细信息

考虑岩石弹性模量与应力的相关性的影响，推导、验证了一种静水压力下连续-各向同性-小变形-线弹性-弹性模量与最小主应力相关-无限大的厚壁筒应力求解的微分方程法，并结合格里菲斯强度准则，分析了圆形隧洞围岩拉应力分布(由最大拉应力σtmax及其到洞壁的距离d量化)及其影响因素(包括埋深h、隧洞半径r0和支护应力p0)，结果表明：微分方程法的计算结果可靠；σtmax与r0无关，随h增加而单调递增，随p0增加呈现“不变-下降”的特征；d与r0呈正比例关系，随h的增加呈现出“不变-增加-减小”的特征，随p0的增加先下降后不变。

关键词：深部岩石力学岩石弹性模量与应力的相关性半解析解微分方程法板裂

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真三轴四氢呋喃水力压注作用下煤体孔隙多重分形特征实验研究

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煤炭学报 2025年

作者：薛生韩飞林郑春山刘帅丽柳炳俊安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室安徽理工大学安全科学与工程学院安徽理工大学煤炭安全精准开采国家地方联合工程研究中心

煤层气抽采效率与孔隙结构多重分形特征密切相关，理清化学溶剂水力压注作用下煤体孔隙结构的变化机制对煤储层溶剂改造具有理论意义。本研究采用真三轴水力压注与渗流测试实验平台，开展了四氢呋喃溶液（THF）和清水压注煤体实验，基... 详细信息

煤层气抽采效率与孔隙结构多重分形特征密切相关，理清化学溶剂水力压注作用下煤体孔隙结构的变化机制对煤储层溶剂改造具有理论意义。本研究采用真三轴水力压注与渗流测试实验平台，开展了四氢呋喃溶液（THF）和清水压注煤体实验，基于低温液氮吸附和压汞测试结果，结合Barrett-Joyner-Halenda模型、Washburn方程和多重分形理论，研究了水力压注后煤体孔隙结构的非均质性变化规律和多重分形特征，并探讨了煤体孔隙多重分形参数变化的影响因素。结果表明：与三个原煤样相比，清水压注后煤体总孔容增加程度分别为9.98%、11.92%、99.63%，而THF压注后的总孔容增加程度分别为37.37%、27.49%、108.35%，归因于THF压注具有致裂煤体和溶解孔隙有机小分子化合物的协同作用，能够进一步提高孔容增大量。原煤与压注后煤样孔隙结构的广义分形维数谱和多重分形奇异谱符合多重分形理论规律，其孔隙结构均具有多重分形特征。相较于原煤，清水和THF压注后煤体孔隙数量均增加，奇异谱宽度Δα普遍增大（增大范围在0.0347～0.3505之间），孔隙结构非均质性增强。THF压注后煤体微小孔的非均质性普遍高于清水压注煤体，但中大孔的非均质性略低于清水压注煤体。煤体孔容、比表面积与奇异谱宽度、低概率参数(D-10～D0)之间均呈正相关。研究结果为认识THF水力压注条件下煤储层孔隙结构非均质性和局部尺度属性变化规律提供理论基础，有助于揭示低渗储层孔渗特性改造机制。

关键词：水力压注非均质性孔隙结构多重分形四氢呋喃

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考虑刚度劣化影响的含圆形孔洞砂岩破坏模式及能量释放特征

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中国矿业大学学报 2025年第2期54卷 272-286页

作者：赵光明吴旭坤刘崇岩许文松张启航韩广辉安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室安徽淮南232001 安徽理工大学深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室安徽淮南232001 安徽理工大学煤炭安全精准开采国家地方联合工程研究中心安徽淮南232001

巷道受开挖扰动影响,岩体会产生不可避免的损伤,从而导致其刚度和强度逐步衰减,为研究刚度劣化后加载模式对巷道破坏特征的影响规律,利用二维可变刚度动力破坏模拟试验系统,对预制含圆形孔洞的损伤试样进行双轴压缩加载系统刚度试验,分... 详细信息

巷道受开挖扰动影响,岩体会产生不可避免的损伤,从而导致其刚度和强度逐步衰减,为研究刚度劣化后加载模式对巷道破坏特征的影响规律,利用二维可变刚度动力破坏模拟试验系统,对预制含圆形孔洞的损伤试样进行双轴压缩加载系统刚度试验,分析侧向约束作用下加载系统刚度对损伤试样破坏模式及能量释放规律的影响机制.结果表明:初始损伤程度显著影响试样的承载能力和弹性模量,劣化幅度分别为0.54%~7.01%和5.76%~50.74%,而侧向约束可以有效抑制裂纹扩展和减少孔洞引起的应力集中,提高岩样的结构完整性和整体强度;预制损伤对含圆形孔巷道的破坏特征影响显著,损伤程度增加导致破坏时间缩短,而加载系统刚度和侧向约束力的增加则显著延长破坏时间;基于能量释放与耗散原理,得出了刚度劣化与能量释放之间的耦合关系,发现刚度劣化系数增加导致释放能量减少,两者之间存在非线性数学关系,而侧向约束力与能量释放呈正相关性.研究结果为理解刚度劣化对围岩破坏机制的影响及稳定时效性控制提供了理论基础,并提出通过调节系统刚度和侧向约束力,可以在不同破坏时间阶段提高围岩的承载能力和整体刚度,在一定程度上抵抗损伤带来的不利影响.

关键词：含圆形孔洞损伤程度加载系统刚度侧向约束力能量释放破坏时间

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深部巨厚承压含水层采动疏水诱冲机理

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煤炭学报 2024年第1期49卷 351-366页

作者：窦林名周坤友曹安业侯涛巩思园阚吉亮马小涛安徽理工大学矿业工程学院安徽淮南232001 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 安徽省煤炭安全精准开采工程实验室安徽淮南232001 陕西正通煤业有限责任公司陕西咸阳713600

陕蒙地区覆岩普遍赋存较厚承压含水砂岩层,工作面涌水量大、承压含水层水位显著下降,巨厚覆岩承压含水层下冲击地压和高能矿震监测表明覆岩承压水的采动疏放具有一定的诱冲效应。为揭示覆岩承压含水层采动疏水诱冲机理,开展了流固耦合... 详细信息

陕蒙地区覆岩普遍赋存较厚承压含水砂岩层,工作面涌水量大、承压含水层水位显著下降,巨厚覆岩承压含水层下冲击地压和高能矿震监测表明覆岩承压水的采动疏放具有一定的诱冲效应。为揭示覆岩承压含水层采动疏水诱冲机理,开展了流固耦合数值模拟,分析了不同孔隙水压岩体力学行为及巨厚覆岩承压含水层采动疏水条件下围岩应力-能量场演化特征,揭示了覆岩承压含水砂岩层采动疏水对围岩应力场作用机制;并考虑巨厚覆岩对围岩动静载应力作用效应,提出了覆岩承压含水层采动疏水诱冲机理。研究结果表明:覆岩巨厚承压含水砂岩层下动力显现均发生在覆岩承压水位快速下降期间,覆岩承压水的采动疏放对围岩产生应力扰动;采动疏水条件下覆岩承压含水岩层孔隙水压降低,岩层强度和承载能力增大,覆岩载荷向采场两侧转移,导致围岩应力升高、能量进一步积聚,其对围岩应力场-能量场作用程度与采场尺度和疏放程度正相关,与煤层-承压含水层距离、承压含水层岩层厚度及强度负相关;巨厚覆岩承压含水层下顶板大尺度悬臂-铰接结构导致采场围岩高静载及强动载,在覆岩承压含水层采动疏水对围岩应力场作用下,煤岩体中叠加应力超过其临界载荷且释放的总能量超过其破坏所消耗能量,诱发冲击地压,其中高静载是冲击地压发生的应力基础,矿震动载和覆岩承压含水层采动疏水导致的应力扰动是重要诱因。针对覆岩承压含水层采动疏水及巨厚承压含水层覆岩结构对冲击风险的影响特征,提出了巨厚承压水含水层注浆堵水和优化盘区尺寸的防冲措施,通过地面注浆和降低采场尺寸能够降低覆岩承压含水层采动疏水对围岩应力场的作用效应、避免巨厚覆岩形成大尺度悬臂-铰接结构,从而降低巨厚承压含水层下冲击地压风险。

关键词：深部开采巨厚承压含水层采动疏水采动应力场诱冲机理

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