检索结果-内蒙古大学图书馆

应用基础与工程科学学报 2023年第3期31卷 569-583页

作者：李建林王树威王心义王雄雄河南理工大学资源环境学院河南焦作454000 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454000

以黑河上游莺落峡水文站1944~2017年的出山径流量为研究对象,将递归图理论与混沌理论相结合,在不同时间尺度下对径流时间序列混沌特征进行了有效辨识.利用递归图和滑移窗递归定量分析法(RQA)获取原始时间序列的动力学信息,提取出相关递... 详细信息

以黑河上游莺落峡水文站1944~2017年的出山径流量为研究对象,将递归图理论与混沌理论相结合,在不同时间尺度下对径流时间序列混沌特征进行了有效辨识.利用递归图和滑移窗递归定量分析法(RQA)获取原始时间序列的动力学信息,提取出相关递归特征量;绘制不同尺度下的径流递归图,对径流混沌特性进行定性描述;利用RQA对混沌特性进行定量计算和检验.结果显示,在不同阶段径流的混沌程度各不相同,滑移窗的确定性(DET)可与递归图共同描述径流的混沌程度;滑移窗的Shannon熵(ENTR)显示径流的混沌程度随着时间尺度的增加而逐渐增大;滑移窗的层状性(LAM)与传统的水文学特征量——变差系数(C_(v))的计算结果相互检验,可作为一种新的衡量径流离散程度的参数.递归图理论实现了径流混沌特征的可视化,是辨识径流时间序列混沌特征的有效工具.

关键词：递归图递归量化分析滑移窗口混沌特征径流变化黑河上游莺落峡水文站

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不同速率加锚煤样抗拉力学响应特征试验研究

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采矿与安全工程学报 2023年第3期40卷 458-466页

作者：韦四江翟黎伟王猛高继耀王生柱李鑫鹏河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454003 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454003

不同加载速率条件下加锚煤样的变形破坏特征是回采巷道围岩稳控的基础。采用巴西圆盘煤样,通过RMT-150C试验机研究了静载条件下无锚和加锚煤样的抗拉强度、变形和能量演化特征,以及能率变化与加载速率的关系。结论如下:加载速率对煤样... 详细信息

不同加载速率条件下加锚煤样的变形破坏特征是回采巷道围岩稳控的基础。采用巴西圆盘煤样,通过RMT-150C试验机研究了静载条件下无锚和加锚煤样的抗拉强度、变形和能量演化特征,以及能率变化与加载速率的关系。结论如下:加载速率对煤样抗拉强度和最终劈裂能率的影响大致相同,加锚煤样的抗拉强度和最终劈裂能率始终大于无锚煤样。加载速率较低时,二者随着加载速率的增加变化较为缓慢;加载速率较高时,二者随加载速率的增加变化较大,最后又趋于稳定。加载过程中,煤样表面应变随加载时间呈线性增加至煤样开裂,锚杆应变呈线性增长。无锚煤样破坏后分裂成两半,加锚煤样破坏后仍由锚固剂黏结在锚杆上,破裂面与加载速率无明显关系。加锚煤样破坏分为共同承载和锚杆承载两个阶段,前一阶段煤样相对完整,煤样和锚杆共同承载;锚杆承载阶段,锚固剂为煤体和锚杆的传力媒介,锚杆承受大部分的载荷。

关键词：加锚煤样加载速率应变变化破坏特征响应特征劈裂能率

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我国煤矿“三下一上”采煤技术现状与展望

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煤炭科学技术 2020年第9期48卷 16-26页

作者：郭文兵马志宝白二虎河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454003 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454003

我国"三下一上"(建筑物、水体、铁路等线性构筑物下及承压水上)煤炭资源储量大,"三下一上"采煤是我国煤炭资源枯竭型矿井提高资源采出率,延长矿井服务年限及实现可持续发展的有效举措。在分析建(构)筑物下采煤现状... 详细信息

我国"三下一上"(建筑物、水体、铁路等线性构筑物下及承压水上)煤炭资源储量大,"三下一上"采煤是我国煤炭资源枯竭型矿井提高资源采出率,延长矿井服务年限及实现可持续发展的有效举措。在分析建(构)筑物下采煤现状的基础上,阐述了源头减沉控损开采技术措施,主要包括充填开采、部分开采,协调开采及减小建筑物变形的覆岩离层注浆技术措施等。通过分析长壁开采引起的覆岩破坏传递过程,提出了基于该过程的覆岩破坏充分采动程度判据及其高度计算方法,揭示了煤层开采覆岩破坏高度形成机制,采用地面钻孔观测及协调开采法成功进行了水体下等不同地质采矿条件下采煤,并针对高强度开采对松散含水层破坏特征进行了大地电磁探测,分析了采动影响下松散含水层破坏特征,揭示了松散含水层破坏机理并验证了大地电磁法用于探测含水层破坏的可行性。总结了我国"三下一上"采煤技术方法及安全技术措施。研究认为我国煤矿"三下一上"采煤技术将以源头减沉控损开采方法,覆岩破坏控制技术研究为主,地下煤炭原位保护开采技术将是未来建(构)筑物及水体下开采的发展趋势。

关键词： “三下”采煤岩层移动地表沉陷采动损害与保护长壁开采

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基于CESE方法的煤矿风井泄爆全过程模拟与消波增效研究

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煤炭科学技术 2024年第5期52卷 127-138页

作者：宋维宾孙玉宁王永龙王志明河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454003 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454003

为揭示煤矿风井泄爆过程、探寻增强泄爆效果方法,针对现行泄爆方法和多种改进泄爆方法,建立了系列全尺寸三维仿真模型,利用LS−DYNA软件的CESE求解器,进行了全过程流固耦合模拟分析。结果表明:现行防爆门在泄爆过程中会引发较强烈的反射... 详细信息

为揭示煤矿风井泄爆过程、探寻增强泄爆效果方法,针对现行泄爆方法和多种改进泄爆方法,建立了系列全尺寸三维仿真模型,利用LS−DYNA软件的CESE求解器,进行了全过程流固耦合模拟分析。结果表明:现行防爆门在泄爆过程中会引发较强烈的反射冲击波且不能快速有效地予以消弱,致使风硐中先后出现可对风机造成二次冲击的2道冲击波;去除防爆门立壁结构对提升泄爆效果作用不明显,但可使防爆门受到的冲击明显减弱;在一定范围内,减轻防爆门质量对提高泄爆效果的作用较为有限,且会使防爆门吸收的爆炸能量明显增加;在增量不大的情况下,增大防爆门到风井和风硐交岔点的距离即能有效改善泄爆效果;侧向和正向先行泄爆方法均能明显增强泄爆效果,并对防爆门有显著的减冲和保护作用,在算例条件下,最优可使反射波超压峰值下降49.4%和28.3%;防爆门开启时间、泄爆面积和防爆门到风井/风硐交岔点的距离是影响泄爆效果的重要因素;风井达到良好泄爆效果所需要的开启时间比现行防爆门要短得多;仅在井口设置防爆门存在不能消减风硐中第1道冲击波超压峰值的局限性。基于对风井泄爆过程、机理和方法的新认识,提出了以“两区域多通道”泄爆为特征的主辅防爆门协同泄爆方法,以系统提升风井泄爆效果和防爆水平。

关键词：风井煤矿风井泄爆先行泄爆协同泄爆防爆门流固耦合

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平行双裂缝圆盘试样裂纹扩展过程的尺寸效应试验研究

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岩石力学与工程学报 2023年第1期42卷 115-128页

作者：张旭龙张盛安定超陈召王峥河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454001 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454001

针对含多条裂缝不同尺寸的岩石受载时内部裂纹扩展及贯通存在尺寸效应的问题,制作了直径分别为50,100,150和200 mm的平行双裂缝砂岩圆盘试样,其厚度、裂缝长度和裂缝间距随直径等比变化。在GCTS RTX–3000试验机上对圆盘试样进行静态加... 详细信息

针对含多条裂缝不同尺寸的岩石受载时内部裂纹扩展及贯通存在尺寸效应的问题,制作了直径分别为50,100,150和200 mm的平行双裂缝砂岩圆盘试样,其厚度、裂缝长度和裂缝间距随直径等比变化。在GCTS RTX–3000试验机上对圆盘试样进行静态加载试验,采用声发射(acoustic emission,AE)和数字图像相关(digital image correlation,DIC)技术对试样的裂纹扩展过程进行监测。结果表明:随试样尺寸的增加,破坏载荷呈线性增长趋势,预制裂缝对试样承载能力的削弱作用增强,试样破坏单位体积消耗的能量逐渐减小;多裂纹扩展存在相互竞争机制,裂纹的起裂顺序决定着扩展方向,直径50,100和200 mm的试样裂纹扩展具有同方向性,直径150 mm的试样裂纹相向扩展;通过AE准确反映了试样内部的损伤演化过程,运用DIC技术将裂纹扩展过程数值化,能够精确分析裂纹的张开位移和扩展速度;不同尺寸试样裂纹扩展速度的变化规律相似,即裂纹以一个较低的初速度开始扩展,并在很短的距离内达到峰值速度,之后扩展速度急剧下降,末段裂纹扩展速度缓慢减小并趋于稳定。

关键词：岩石力学平行双裂缝损伤演化数字图像相关法裂纹扩展速度尺寸效应

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不同加载速率对石灰岩巴西劈裂特性的影响

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采矿与安全工程学报 2021年第5期38卷 1036-1044页

作者：王成王春苏承东熊祖强河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454003 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454003

利用RMT-150B岩石力学试验系统进行了6种加载速率下石灰岩圆盘试样的巴西劈裂试验,分析了圆盘试样劈裂破坏过程中的变形、强度、能量和破坏特征与加载速率的关系。试验表明:整个加载劈裂过程中压应力-压应变曲线大致可分为压密、弹性和... 详细信息

利用RMT-150B岩石力学试验系统进行了6种加载速率下石灰岩圆盘试样的巴西劈裂试验,分析了圆盘试样劈裂破坏过程中的变形、强度、能量和破坏特征与加载速率的关系。试验表明:整个加载劈裂过程中压应力-压应变曲线大致可分为压密、弹性和破坏3个阶段,拉应力-拉应变曲线大致可分为弹性和破坏2个阶段,峰值前拉应力-拉应变始终保持良好的线性关系,平均峰值压应变、拉应变与加载速率没有明显关系。加载速率对试样劈裂强度、劈裂能率的影响大致相同:加载速率(0.005~0.5 kN/s)较低时,劈裂强度、劈裂能率随加载速率增加较为缓慢;加载速率(4.78~58.8 kN/s)较高时,劈裂强度、劈裂能率随加载速率增加较快,采用对数函数能够表征三者的关系,且劈裂强度与劈裂能率呈正相关,加载速率为0.005~58.8 kN/s范围内大多数圆盘试样劈裂成对称半圆,劈裂破口面宏观特征与加载速率关系不明显。

关键词：石灰岩加载速率巴西劈裂劈裂强度劈裂能率

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加载速率和饱水对砂岩力学行为和微观损伤特征的影响

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采矿与安全工程学报 2022年第2期39卷 421-428页

作者：王云飞刘晓王立平李志超陈岩荣腾龙河南理工大学土木工程学院河南焦作454003 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454003

为明确加载速率和饱水对砂岩力学特性和微观损伤机制的综合影响,在岩石力学测试仪进行了加载速率在0.001~0.1 mm/s范围内9级速率下的干燥和饱水砂岩试验,详细分析了强度、应变能、微观损伤和宏观破裂特征在不同加载速率下的变化规律。... 详细信息

为明确加载速率和饱水对砂岩力学特性和微观损伤机制的综合影响,在岩石力学测试仪进行了加载速率在0.001~0.1 mm/s范围内9级速率下的干燥和饱水砂岩试验,详细分析了强度、应变能、微观损伤和宏观破裂特征在不同加载速率下的变化规律。结果表明:随着加载速率的增大,在0.001~0.01 mm/s加载速率区间,砂岩单轴抗压强度增速较大,强度劣化显著,弹性模量和变形模量线性增大,弹性应变能极限基本保持常值;在0.01~0.1 mm/s加载速率区间,砂岩单轴抗压强度增速变缓,强度劣化减弱,弹性模量和变形模量整体呈线性减小,弹性应变能极限线性增加。在0.001~0.01 mm/s区间,干燥状态弹性应变能是饱水状态弹性应变能的1.28倍,在0.01~0.1 mm/s区间,干燥状态弹性应变能的增速是饱水状态的2.59倍。对比干燥和饱水砂岩相应规律可知,饱水弱化了加载速率对砂岩强度和弹性应变能极限的提高效应。随着加载速率的增加,微观损伤拉伸裂隙所占百分比增加,宏观破坏劈裂块体增多;表明饱水弱化了加载速率对微观拉伸裂隙发育的增加效应,弱化了砂岩由于加载速率增大岩体脆性提高的效应。

关键词：砂岩加载速率强度应变能损伤特征

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弱胶结地层重复采动条件下地表最大沉降模型研究及应用

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煤炭科学技术 2023年第9期51卷 1-10页

作者：郭文兵韩明振杨伟强马志宝河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454000

弱胶结地层重复采动条件下的地表沉降特征对西部弱胶结矿区煤炭资源安全高效开采与生态修复具有十分重要的意义。采用理论分析、相似模拟、数值模拟及现场监测等方法,对弱胶结地层矿区重复采动条件下的覆岩运移规律及地表沉降模型进行... 详细信息

弱胶结地层重复采动条件下的地表沉降特征对西部弱胶结矿区煤炭资源安全高效开采与生态修复具有十分重要的意义。采用理论分析、相似模拟、数值模拟及现场监测等方法,对弱胶结地层矿区重复采动条件下的覆岩运移规律及地表沉降模型进行了研究,并进行了工程应用。通过理论分析探讨了弱胶结岩石的碎胀性特征及重复采动覆岩运移对地表沉降的影响机制,建立了“弱胶结地层重复采动条件下地表最大沉降模型”,其中弱胶结岩石的碎胀系数、下层煤的采厚均与弱胶结地层重复采动地表最大下沉值之间呈线性关系。通过相似模拟、数值模拟分析了弱胶结地层重复采动覆岩与地表沉降特征。研究结果表明:弱胶结地层初次采动和重复采动覆岩离层高度发育规律基本一致,均呈现阶梯状上升;重复采动地表下沉曲线呈非对称性分布,最大下沉值偏于开切眼侧的规律;并给出了初次采动和重复采动后的覆岩最高发育高度、地表最大下沉值和地表下沉系数。采用已建立的地表最大沉降模型对现场地表最大下沉值进行预测,地表最大沉降模型预计值与工作面回采过程中现场实测值相近,验证了“弱胶结地层重复采动条件下地表最大沉降模型”的合理性,同时工作面回采结束后的地表最大下沉预计值可为现场实际工作提供参考依据。

关键词：弱胶结地层重复采动碎胀系数地表沉降下沉系数沉降模型

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兴运煤矿河流下厚煤层开采安全性分析和防控技术

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采矿与安全工程学报 2024年第2期41卷 305-314页

作者：郭文兵吴东涛杨伟强马志宝刘玄河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454000

为掌握厚煤层开采覆岩破坏及导水裂隙发育规律,综合运用理论分析、数值模拟、地表钻孔冲洗液漏失量现场观测和钻孔电视相结合的研究方法,对某矿工作面煤层上方覆岩破坏及导水裂隙发育规律进行了研究。提出了河流下厚煤层开采覆岩导水裂... 详细信息

为掌握厚煤层开采覆岩破坏及导水裂隙发育规律,综合运用理论分析、数值模拟、地表钻孔冲洗液漏失量现场观测和钻孔电视相结合的研究方法,对某矿工作面煤层上方覆岩破坏及导水裂隙发育规律进行了研究。提出了河流下厚煤层开采覆岩导水裂隙带发育高度计算方法,揭示了厚煤层开采覆岩破坏形态及裂隙发育过程,分析了河流下采煤安全性,开展了河流下煤层开采地表河流综合防治技术研究并进行了实施。结果表明:研究区河流下厚煤层开采的导水裂隙带高度为118.5 m,裂采比为21.5;理论分析和数值模拟得到的导水裂隙带发育高度与现场实测结果一致,导水裂隙带高度呈阶梯形上升,每个阶段均有突增点,基本顶周期性破断后,基本顶上覆岩层易发生整体断裂下沉,最终表现为阶段稳定及突增现象;导水裂隙带在埋深较浅处(如河床)将直接发育到地表,没有防水安全煤岩柱;针对河流下厚煤层开采安全问题,提出了河流下采煤的安全技术措施,包括地面河流水体处理、河底内封堵导水通道、井下防治水等,彻底解除了河流下采煤的安全隐患,实现了河流下厚煤层安全开采。

关键词：河流下采煤导水裂隙带漏失量钻孔电视水害防治

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基于砂岩三轴加载过程声发射与波速变化的峰前特征应力识别研究

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岩石力学与工程学报 2023年第11期42卷 2711-2726页

作者：张旭龙张盛王龙飞荣腾龙周锐河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454001 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454001

为了准确识别不同围压条件下岩石加载过程中的峰前特征应力,在GCTS RTX–3000试验机上对砂岩标准试样进行围压分别为0,10,30,50和70 MPa的假三轴试验,采用超声波测试系统和声发射采集系统同时监测,获得砂岩加载过程中超声波波速的变化... 详细信息

为了准确识别不同围压条件下岩石加载过程中的峰前特征应力,在GCTS RTX–3000试验机上对砂岩标准试样进行围压分别为0,10,30,50和70 MPa的假三轴试验,采用超声波测试系统和声发射采集系统同时监测,获得砂岩加载过程中超声波波速的变化规律和声发射定位事件的分布特征,提出一种能够从声发射采集的数据中屏蔽超声波干扰信号的方法。结果表明:试样纵、横波波速随着围压的增加呈二次函数关系,随着轴压的增加呈现增长–平稳–下降的变化规律,横波波速总是先于纵波波速出现下降趋势,横波相较于纵波对损伤更加敏感;对比体积应变、声发射、超声波和动态弹性参数的变化规律,能够准确判定试样的峰前特征应力,闭合应力对应横波波速上升结束时刻,起裂应力对应横波波速开始下降时刻以及动弹性模量的拐点,损伤应力能够通过纵波波速开始下降、声发射信号快速上升时刻和体积应变的拐点共同确定;声发射定位能够直观反应试样的破坏模式,低围压条件下,试样发生劈裂–剪切混合破坏,高围压条件下,试样发生剪切破坏。该研究有助于准确识别岩石受载时的峰前特征应力,深入了解不同应力条件下岩石的损伤特征,对深部地下工程岩体的稳定性评价有重要的理论意义。

关键词：岩石力学三轴压缩声发射峰前特征应力

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