检索结果-内蒙古大学图书馆

工程科学学报 2025年第2期47卷 259-270页

作者：李雪王传兵王雁冰梅洪嘉李琰庆王兆阳肖殿才淮南矿业(集团)有限责任公司深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室淮南232000 中国矿业大学(北京)力学与土木工程学院北京100083

为了研究等离子爆破技术结合切缝管和预切槽技术的定向致裂效果,开展等离子体电脉冲定向致裂试验,探究不同切缝管切缝形状和不同预切槽间距下等离子体爆破定向致裂机理和定向断裂效果,对比分析不同定向形式作用下等离子体爆破岩石定向... 详细信息

为了研究等离子爆破技术结合切缝管和预切槽技术的定向致裂效果,开展等离子体电脉冲定向致裂试验,探究不同切缝管切缝形状和不同预切槽间距下等离子体爆破定向致裂机理和定向断裂效果,对比分析不同定向形式作用下等离子体爆破岩石定向断裂贯通效果.结果表明,与正楔形切缝管和平切形切缝管相比,切缝管岩石试件中倒楔形结构中产生的应力峰值最大,聚能效果最显著,其定向贯通岩石效果更显著.预切槽岩石的电爆聚能致裂效果随着钻孔切槽间距的增加而减小.切槽间距为40 mm时,预切槽岩石试件等离子体电脉冲的聚能效果优异,产生定向裂纹的效果明显优于切槽间距为50 mm和60 mm的预切槽岩石试件.同时,预切槽定向形式的等离子体爆破定向致裂效果相对于切缝管定向致裂效果更为显著.

关键词：等离子体电脉冲爆破定向致裂切缝管预切槽数值模拟

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“三硬”薄煤层沿空留巷围岩破坏特征及控制技术研究

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矿业科学学报 2024年第3期9卷 446-454页

作者：康志鹏罗勇任波段昌瑞肖殿才淮南矿业(集团)有限责任公司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 淮河能源控股集团有限责任公司深部煤炭开采耦合灾害防控国家矿山安全监察局重点实验室安徽淮南232001

为解决薄煤层沿空留巷应力条件复杂、留巷难度大以及巷道围岩长时稳定性的难题,以陕西汇森煤业凉水井煤矿4301工作面为研究对象,采用理论分析、数值模拟、工程实践等方法,对浅埋“三硬”薄煤层沿空留巷围岩破坏特征及控制对策进行研究,... 详细信息

为解决薄煤层沿空留巷应力条件复杂、留巷难度大以及巷道围岩长时稳定性的难题,以陕西汇森煤业凉水井煤矿4301工作面为研究对象,采用理论分析、数值模拟、工程实践等方法,对浅埋“三硬”薄煤层沿空留巷围岩破坏特征及控制对策进行研究,分析巷旁支护体结构参数对于巷道稳定性的影响。结果表明:给顶板提供充足的支护强度以及合适的可缩量,是巷旁充填体整体稳定的前提;高水充填材料单轴加压下的力学行为可分为“均匀压密、弹性变形、动态失稳、劣化破坏”4个阶段;在充填体宽度增加过程中,最大应力表现为先增后减再增的趋势,在充填体1.6 m宽时出现稳定承载应力核;理论计算的切顶最佳高度为10.7 m。工程实践表明,工作面后方60 m范围无大变形和明显应力集中,围岩整体控制效果良好、结构稳定,留巷效果达到设计要求。

关键词：薄煤层沿空留巷高水材料聚能爆破

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基于随钻参数响应特征的巷道顶板岩层界面识别方法研究

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矿业科学学报 2025年第1期10卷 95-104页

作者：李点尚刘灿灿王传兵任波任帅康志鹏淮南矿业(集团)有限责任公司深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室安徽淮南232000 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 淮河能源控股集团有限责任公司深部煤炭开采耦合灾害防控国家矿山安全监察局重点实验室安徽淮南232000

为实现煤矿地质透明化,促进煤矿智能化发展进程,解决传统岩层界面识别方法速度慢、成本高以及精度差的难题,围绕岩层界面智能识别进行研究。首先,在实验室内浇筑地层模型,通过自主研制的随钻装置开展位移、转速、扭矩和声压级等参数的... 详细信息

为实现煤矿地质透明化,促进煤矿智能化发展进程,解决传统岩层界面识别方法速度慢、成本高以及精度差的难题,围绕岩层界面智能识别进行研究。首先,在实验室内浇筑地层模型,通过自主研制的随钻装置开展位移、转速、扭矩和声压级等参数的实时采集;其次,采用指数加权损失函数自动过滤位移数据异常值,提出钻速计算方法;然后,用变点检测算法、RStudio软件的Strucchange模型和决策树算法分析钻速、转速、声压级和扭矩等参数,对比分析其识别岩层界面的准确性;最后,在2种典型的地质条件下进行岩层界面随钻识别效果分析。结果表明:以钻速为输入参数,决策树算法是快速准确识别岩层界面的最佳方式;现场试验中煤岩界面位置预测的平均误差为0.04 m,但对于复合顶板岩层界面识别准确性相对较低。

关键词：巷道顶板钻进参数岩层界面随钻探测煤岩界面钻孔

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黄河中游陕北煤矿区不同宽度的采动地裂缝对土壤抗冲性的影响

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煤炭科学技术 2025年第2期53卷 382-395页

作者：宋世杰阮豪王双明陈宝灯李源红刘露张家杰西安科技大学地质与环境学院陕西西安710054 西安科技大学煤炭绿色开采地质研究院陕西西安710054 陕西省煤炭绿色开发地质保障重点实验室陕西西安710054 淮南矿业(集团)有限责任公司深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室安徽淮南232000

采动地裂缝作为黄河中游陕北煤矿区显著且最具代表性的采动损害形式,引发的水土流失效应已经不容忽视。为研究采动地裂缝发育对周围土壤抗冲性的影响,选取陕北柠条塔北翼采动地裂缝发育区内宽度为0~10、10~20、20~30 cm的采动地裂缝作... 详细信息

采动地裂缝作为黄河中游陕北煤矿区显著且最具代表性的采动损害形式,引发的水土流失效应已经不容忽视。为研究采动地裂缝发育对周围土壤抗冲性的影响,选取陕北柠条塔北翼采动地裂缝发育区内宽度为0~10、10~20、20~30 cm的采动地裂缝作为研究对象,采集其周边水平距离0~80 cm的表层土壤,测定土壤机械组成、>0.25 mm水稳性团聚体、有机质等5个国内外学者普遍关注的土壤抗冲性影响因子和土壤抗冲系数,揭示采动地裂缝周围土壤理化特性指标及抗冲系数的变化规律,构建陕北采动地裂缝发育区表层土壤抗冲系数的预测模型。结果表明:采动地裂缝周围表层土壤在冲刷作用下产生的泥沙流失量会随冲刷时间的增加呈现“速增(0~1 min)、缓增(1~3 min)、稳持(3~10 min)”3阶段的变化过程,冲刷产生的泥沙流失量主要来自于3 min以内,其贡献率超过90%;采动地裂缝会产生大幅降低周围表层土壤抗冲性的效应,最大降幅为32.1%,且采动地裂缝宽度越大,越靠近地裂缝,该效应越明显;土壤抗冲系数与砂粒质量分数呈极显著负相关(p<0.01),与黏粒、>0.25 mm水稳性团聚体、有机质质量分数呈极显著正相关(p<0.01),其中砂粒、有机质、>0.25 mm水稳性团聚体质量分数可作为陕北采动地裂缝发育区土壤抗冲性的主控因素;以采动地裂缝宽度、距裂缝水平距离为变量,构建了采动地裂缝发育区表层土壤抗冲系数预测模型,计算发现当水平距离超过158 cm时,采动地裂缝对周围表层土壤抗冲性的影响基本消失,其可作为陕北采动地裂缝发育区土壤水蚀性防控的靶向区域。研究结果可为黄河中游陕北矿区水土流失的精准防控提供科学依据。

关键词：采动地裂缝土壤抗冲性土壤侵蚀原状土陕北煤矿区

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黄河中游陕北煤矿区采动地裂缝对土壤入渗特性的影响及其侵蚀效应

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煤炭学报 2025年第2期50卷 1234-1248页

作者：宋世杰成星王双明刘露李源红张家杰陈宝灯西安科技大学地质与环境学院陕西西安710054 西安科技大学煤炭绿色开采地质研究院陕西西安710054 陕西省煤炭绿色开发地质保障重点实验室陕西西安710054 淮南矿业(集团)有限责任公司深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室安徽淮南232000

破解黄河中游煤矿区采动地裂缝的水土流失效应,对于陕北煤矿区生态环境保护与高质量发展具有重要意义。以陕北柠条塔井田北翼典型采动地裂缝发育区内宽度0~10、10~20、20~30 cm的采动地裂缝周围土壤(水平距离80 cm以内、垂直深度20 cm以... 详细信息

破解黄河中游煤矿区采动地裂缝的水土流失效应,对于陕北煤矿区生态环境保护与高质量发展具有重要意义。以陕北柠条塔井田北翼典型采动地裂缝发育区内宽度0~10、10~20、20~30 cm的采动地裂缝周围土壤(水平距离80 cm以内、垂直深度20 cm以浅)为研究对象,利用定水头法和仪器分析法分别测定土壤入渗速率、累积渗透量、饱和导水率(K_(s))、有机质、机械组成、>0.25 mm水稳性团聚体含量,揭示了采动地裂缝对土壤入渗特性的影响规律,基于RUSLE2模型计算阐明了考虑入渗特性的采动地裂缝小空间尺度上的土壤侵蚀效应。结果表明:①采动地裂缝周围土壤的入渗速率随时间变化而呈现出瞬变(0~3 min)、渐变(3~60 min)及稳定(60~110 min)3个阶段的动态变化过程;②采动地裂缝发育提高土壤K_(s)的效应最显著,平均增幅为60.63%,该效应随采动地裂缝宽度的增大和距裂缝水平距离的减小而增强;③土壤累积入渗量和K_(s)与极细砂粒呈极显著正相关(p<0.01),而与黏粒、有机质则呈极显著负相关(p<0.01),与>0.25 mm水稳性团聚体也呈显著负相关(p<0.05);④考虑入渗特性计算的可蚀性K值变化幅度比不考虑时增大了1.12~2.13倍;基于指数函数构建了不同宽度采动地裂缝影响周围土壤入渗速率和可蚀性K值作用范围的预测模型,发现当距采动地裂缝水平距离分别超过226、157 cm时,采动地裂缝增大周围土壤入渗速率及可蚀性的效应基本消失,其可作为黄河中游陕北黄土采动地裂缝发育区水土流失效应的精准防控靶区。

关键词：采动地裂缝土壤入渗特性土壤侵蚀效应 RUSLE2模型陕北煤矿区

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大变形巷道限阻耗能型支护结构研究

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矿业安全与环保 2024年第2期51卷 118-126页

作者：郑群余国锋仇文革陈昊喆刘洋淮南矿业(集团)有限责任公司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 平安煤炭开采工程技术研究院有限责任公司安徽淮南232001 成都天佑智隧科技有限公司四川成都610031

为了解决深部煤矿开采过程中所遇到的“高地应力、大变形、支护结构破坏”等问题,以朱集东矿东部辅助轨道大巷为工程背景,采用变形监测与数值模拟的方法研究深井软岩巷道围岩变形特征规律;依据围岩耗能支护理念,设计出控制巷道围岩能量... 详细信息

为了解决深部煤矿开采过程中所遇到的“高地应力、大变形、支护结构破坏”等问题,以朱集东矿东部辅助轨道大巷为工程背景,采用变形监测与数值模拟的方法研究深井软岩巷道围岩变形特征规律;依据围岩耗能支护理念,设计出控制巷道围岩能量释放与变形的“限制支护阻力阻尼器”(简称“限阻器”);通过数值分析与室内静压试验相结合的方式得到限阻器试件的性能指标与设计参数之间的关系,并验证限阻器的工作性能;最后通过数值模拟对比巷道常规支护与限阻耗能支护形式的变形与受力情况,验证巷道限阻耗能型支护方案的可行性。结果表明:限阻器的试验压缩量均达到了80%以上,具有较大的变形行程,在保证初期支护发生较大变形的前提下,达到降低围岩压力、耗散围岩能量的目的。限阻耗能支护较巷道常规支护最大主应力值分别降低51.2%、89.8%,提高了结构的安全性。

关键词：深井软岩巷道数值模拟围岩耗能支护限阻耗能型支护限阻器

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复合顶板倾斜薄煤层小煤柱稳定机理与控制研究

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矿业研究与开发 2024年第9期44卷 40-47页

作者：康志鹏罗勇任波童政段昌瑞淮南矿业(集团)有限责任公司深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室安徽淮南市232001 淮河能源控股集团有限责任公司深部煤炭开采耦合灾害防控国家矿山安全监察局重点实验室安徽淮南市232001

为解决沿空掘巷大煤柱资源浪费、小煤柱护巷困难的难题,以宏能煤业花草滩煤矿2104工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟与工程实践相结合的研究方法,对倾斜煤层开采扰动下小煤柱的合理宽度进行研究,给出梯形巷道沿空掘进高强复合加... 详细信息

为解决沿空掘巷大煤柱资源浪费、小煤柱护巷困难的难题,以宏能煤业花草滩煤矿2104工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟与工程实践相结合的研究方法,对倾斜煤层开采扰动下小煤柱的合理宽度进行研究,给出梯形巷道沿空掘进高强复合加固支护方案。结果表明:基于岩体极限平衡理论得出煤柱宽度计算公式,并根据矿井实际数据得出煤柱宽度应大于3.35 m;巷道开挖后,侧向支承应力峰值会运移至煤体深部,其位置会随着煤柱宽度的增加而逐渐远离采空区,煤柱垂直应力峰值会随着煤柱宽度呈现先增加后减小,最终逐渐稳定的趋势;留设煤柱宽度为5 m时,巷道变形稳定,变形量小,煤柱承受的围岩应力减小,煤柱中心无塑性区贯通。现场实践表明,留设5 m煤柱,在采动影响段巷道采用“对穿锚索双向固定+一梁三柱补强支护”的方案,在沿空掘巷段布置穿层锚索深部锚固的支护方案,沿空梯形巷道变形较小,可满足安全生产的需要,经济效益显著。

关键词：复合顶板倾斜薄煤层小煤柱梯形巷道控制方案

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“三软”厚煤层大采高工作面覆岩破断及应力运移规律实验研究

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中国煤炭 2025年第1期51卷 158-164页

作者：康志鹏任波罗勇段昌瑞任帅淮南矿业(集团)有限责任公司深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室安徽省淮南市232001 淮河能源控股集团有限责任公司深部煤炭开采耦合灾害防控国家矿山安全监察局重点实验室安徽省淮南市232001

针对“三软”厚煤层大采高工作面开采覆岩非线性、非对称破坏问题以及保护煤柱宽度不合理造成的资源浪费、巷道围岩稳定性差等问题,以新景煤矿15028工作面为工程背景,通过物理相似模拟实验对“三软”厚煤层大采高工作面覆岩破断及应力... 详细信息

针对“三软”厚煤层大采高工作面开采覆岩非线性、非对称破坏问题以及保护煤柱宽度不合理造成的资源浪费、巷道围岩稳定性差等问题,以新景煤矿15028工作面为工程背景,通过物理相似模拟实验对“三软”厚煤层大采高工作面覆岩破断及应力运移规律进行实验研究。结果表明:“三软”厚煤层大采高工作面在回采开始时,顶板未发生大面积垮落,但产生较多水平裂隙;初次垮落时,塌落岩体与上部形成较大自由空间;当继续回采达到关键层极限破断距时,上覆岩层迅速大面积垮落,形成类似冲击地压的顶板“强烈垮塌”,采空区边缘悬臂梁结构发生“裂隙孕育快速发育回转下沉”变化,顶板垮落岩石由于碎胀充填作用,并未完全冒落;随着煤层持续开采,只在上覆岩层作用力的情况下,采空区底板未产生明显变形,即底板变形的主要原因为水平应力因素,采空区上覆岩层整体发生下沉,其中靠近煤层顶板越近,下沉量越大,最大下沉量为750 mm;采空区中部岩层位移最大,向两侧实煤体帮逐渐减小到0,整体位移曲线呈“V”字形;厚煤层大采高工作面侧向支承压力具有“双峰”特性,先小幅增加,达到第1个峰值点后小幅回落,应力降低区距离采空区10 m左右,而后到达第2个峰值点,此时距离采空区边缘19.2 m,应力最大值为27.5 MPa,随后持续回落,在72 m处趋于稳定,即采动侧向支承压力影响范围在60 m左右。

关键词： “三软”厚煤层大采高工作面破断失稳应力运移规律

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淮南矿区强采动影响下煤巷锚网安全支护与围岩控制技术

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煤炭工程 2024年第11期56卷 29-37页

作者：任帅肖殿才罗勇余国锋任波高翔淮南矿业(集团)有限责任公司深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室安徽淮南232000 淮河能源控股集团有限责任公司深部煤炭开采耦合灾害防控国家矿山安全监察局重点实验室安徽淮南232000 平安煤炭开采工程技术研究院有限责任公司安徽淮南232000

淮南矿区近年来逐步进入深部开采,围岩应力高、环境复杂、软弱破碎、稳定性差、变形剧烈等工程技术难题日益突出,传统支护技术的局限性日显露,因此本研究基于淮南矿区潘三矿深井地质条件,采用理论分析、数值模拟、工业性实验、现场实测... 详细信息

淮南矿区近年来逐步进入深部开采,围岩应力高、环境复杂、软弱破碎、稳定性差、变形剧烈等工程技术难题日益突出,传统支护技术的局限性日显露,因此本研究基于淮南矿区潘三矿深井地质条件,采用理论分析、数值模拟、工业性实验、现场实测等方法针对深部强采动影响下煤巷围岩控制难题开展系统深入研究,分析了淮南矿区深部强采动煤巷围岩赋存特征,主要为埋深大、岩性变化大、巷道断面大、复合顶板较多、煤体强度较低等问题,根据淮南矿区煤巷围岩赋存特征分析了深部强采动煤巷控制技术难点;针对淮南矿区深部强采动煤巷围岩控制技术难点,建立了“应力优化-围岩改性-锚固强化”一体化协同控制技术体系,创新了“切顶卸压—注浆加固-厚锚固层强化”一体化围岩控制技术;在2121(3)运输巷道开展了工业试验,巷道回采期间运输巷道两帮最大累积变形量为436.6 mm,底板累积最大相对位移量约为390.1 mm,小于原支护方式下变形量的50%;2121(3)运输巷道顶板浅部岩层1.5~1.8 m范围存在离层和裂隙发育,深部顶板岩层完整性较好,具有较好的承载性能,可以较好的维护巷道稳定性,验证了该技术体系在深部强动压煤巷围岩稳定控制上具有较好的维控效果。

关键词：淮南矿区强烈采动影响厚锚固层锚固梯度围岩控制

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特厚煤层低位双硬顶板破断失稳规律试验研究

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矿业研究与开发 2024年第1期44卷 48-53页

作者：康志鹏罗勇段昌瑞淮南矿业(集团)有限责任公司深部煤碳安全开采与环境保护全国重点实验室安徽淮南市232001 淮河能源控股集团有限责任公司、深部煤炭开采耦合灾害防控国家矿山安全监察局重点实验室安徽淮南市232001

针对特厚煤层双硬顶板放顶煤开采覆岩冲击性破断问题以及宽煤柱沿空巷道变形较大、护巷困难、需反复刷扩等问题,以麻家梁矿14202工作面为工程背景,通过物理相似模拟试验,对特厚煤层低位双硬顶板结构破断的动载效应进行研究分析。结果表... 详细信息

针对特厚煤层双硬顶板放顶煤开采覆岩冲击性破断问题以及宽煤柱沿空巷道变形较大、护巷困难、需反复刷扩等问题,以麻家梁矿14202工作面为工程背景,通过物理相似模拟试验,对特厚煤层低位双硬顶板结构破断的动载效应进行研究分析。结果表明:下位坚硬顶板自离层萌生到全部垮落工作面累计推进36m,推进60m时发生初次失稳破断,垮落厚度为4.2m,破断角为60°,顶板断裂线距煤壁5.8m,周期垮落步距约为23~25m;上位坚硬顶板自下分层垮落到完全垮落工作面累计推进23m,破断步距约为55~65m,破断角与上位坚硬顶板一致;位移监测结果显示,下位坚硬顶板与软弱夹层中下部分、上位坚硬顶板与软弱夹层上分层以及其上覆软弱岩层运动规律保持一致;双硬顶板破断失稳在采空区侧形成一定范围的应力升高区,应力峰值为23MPa,应力集中系数为1.57,应力峰值距影响范围为20m;下位坚硬顶板破断形成“短悬臂梁”结构,该结构随工作面回采动态前移形成小周期来压,上位硬顶破断形成“长砌体梁”结构,该结构破断失稳动载作用于下部“短悬臂梁”,使得其提前破断而共同作用于工作面支护体,形成大周期来压。研究结果可为特厚煤层开采多层硬顶条件下的围岩控制提供理论依据。

关键词：特厚煤层双硬顶板相似模拟破断失稳

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