检索结果-内蒙古大学图书馆

煤炭工程 2025年第3期 103-114页

作者：张童张宁波李廷刘起源陈宝宝吴东园中煤昔阳能源有限责任公司黄岩汇煤矿中国矿业大学矿业工程学院安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室

大采高孤岛面煤柱留设的合理尺寸确定是影响煤炭回采率与安全回采的关键因素之一，以黄岩汇矿15115大采高孤岛面为研究对象，运用理论计算与数值模拟方法，构建了厚硬岩挠曲-煤体协同压缩与硬岩悬臂附加应力耦合作用的煤柱叠加承载模型... 详细信息

大采高孤岛面煤柱留设的合理尺寸确定是影响煤炭回采率与安全回采的关键因素之一，以黄岩汇矿15115大采高孤岛面为研究对象，运用理论计算与数值模拟方法，构建了厚硬岩挠曲-煤体协同压缩与硬岩悬臂附加应力耦合作用的煤柱叠加承载模型，确定了合理柱宽。主要结论如下：煤柱帮荷载主要由厚硬岩层挠曲与煤体自重压缩变形效应决定，而采空区侧荷载来源于悬臂岩层附加应力。煤柱荷载与极限承载力在其宽度上变化呈反向趋势，得到了煤柱最小宽度9.4 m,确定了等效断裂角对降低煤柱荷载强度的作用敏感点为82°。模拟中随煤柱宽度增加，煤柱塑性破坏范围占比与煤体扩容程度降低，中部应力集中程度趋于稳定，整体承载性能增强，综合考虑宽度设置为10.0 m。现场表明，巷道两侧实施压裂后，岩层裂缝贯通弱化了厚硬岩层的完整性。煤柱保留了中部2.0 m弹性区，顶底板及两帮变形量均控制在520 mm内，有效实现了孤岛面安全护巷。

关键词：大采高孤岛工作面硬岩层煤柱宽度岩-煤柱压缩协同变形压裂卸压

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基于Mie理论和Debye模型的球形粒子散射特性研究

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电子制作 2025年第1期33卷 116-120页

作者：曹西乐田兴穆童安徽理工大学第一附属医院(淮南市第一人民医院) 安徽淮南232001 安徽理工大学人工智能学院安徽淮南232001 安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232001

米氏散射理论是激光雷达气溶胶探测的理论基础,也是光学传感中的关键工具。文章系统地使用米氏理论和德拜级数展开模型对球形粒子进行分析,研究了复折射率和尺寸参数对散射特性的影响。数值模拟在532nm波长下进行,比较了折射率虚部和尺... 详细信息

米氏散射理论是激光雷达气溶胶探测的理论基础,也是光学传感中的关键工具。文章系统地使用米氏理论和德拜级数展开模型对球形粒子进行分析,研究了复折射率和尺寸参数对散射特性的影响。数值模拟在532nm波长下进行,比较了折射率虚部和尺寸参数的变化对90°散射相函数的影响。结果表明,折射率的虚部显著影响散射行为,特别是在尺寸参数小于100时,散射特性呈现出明显的振荡模式。随着尺寸参数的增加,吸收效应减弱,多重散射路径增多,高阶散射光的影响逐渐减少。此外,将德拜级数展开模型求和至无穷大,成功再现了米氏理论预测的散射特性,验证了德拜级数展开模型在粒子散射特性计算中的有效性。本研究为进一步理解球形粒子的散射特性提供了宝贵的参考价值。

关键词： Mie理论 Debye级数展开模型复折射率尺寸参数

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颗粒煤的抗拉强度及裂纹扩展颗粒流研究

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河南科技 2025年第5期52卷 44-49页

作者：李啸岳涂庆毅安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232001

【目的】煤矿生产中发生煤与瓦斯突出灾害时,会出现大量颗粒煤破碎或粉碎,需要针对这一问题研究颗粒煤破碎时的力学特性。【方法】基于颗粒流软件(PFC),通过对不同粒径D(4 mm≤D≤8 mm)条件下刘庄、潘三和阳泉等3个矿区的煤样,采用颗粒... 详细信息

【目的】煤矿生产中发生煤与瓦斯突出灾害时,会出现大量颗粒煤破碎或粉碎,需要针对这一问题研究颗粒煤破碎时的力学特性。【方法】基于颗粒流软件(PFC),通过对不同粒径D(4 mm≤D≤8 mm)条件下刘庄、潘三和阳泉等3个矿区的煤样,采用颗粒煤压缩试验数值模拟的方法,结合室内颗粒煤试样单轴压缩试验的结果,分析其接触力的分布和裂纹破坏模式,验证细观参数的准确性和可靠性,研究不同坚固性系数和不同粒径大小对颗粒煤试样抗拉强度和裂纹扩展规律的影响。【结果】受力分布主要集中在圆盘轴线上,上端和下端受力最大但受力范围较窄,轴线中部受力较小但受力范围较广,整体受力范围呈椭圆形分布。颗粒煤试样的抗拉强度总体上随坚固性系数和粒径的增大而增大。试样先从上端出现裂纹,然后下端出现裂纹,上下端部会形成发散状的裂纹。【结论】研究结果为分析煤矿动力灾害中煤体破碎时的力学性质提供了理论依据。

关键词：颗粒煤单轴压缩力学性质数值模拟裂纹扩展

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深部原位应力煤岩卸荷力学特性试验研究

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岩石力学与工程学报 2023年第12期42卷 2876-2887页

作者：王磊邹鹏谢广祥范浩陈礼鹏张宇安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232001

为探究深部原位应力煤岩卸荷力学特性,利用MTS816岩石力学测试系统对原位应力煤岩开展不同卸荷速率的三轴加卸载试验,并与常规卸荷试验对比,通过获取全过程应力–应变曲线分析卸荷煤岩的力学性能与变形特征,结合CT三维重构技术研究煤岩... 详细信息

为探究深部原位应力煤岩卸荷力学特性,利用MTS816岩石力学测试系统对原位应力煤岩开展不同卸荷速率的三轴加卸载试验,并与常规卸荷试验对比,通过获取全过程应力–应变曲线分析卸荷煤岩的力学性能与变形特征,结合CT三维重构技术研究煤岩的破坏特征,探讨原位应力卸荷煤岩的适用强度准则。结果表明:(1)2种方案煤岩的峰值强度与卸荷速率均成反比,但原位应力煤岩较常规煤岩的峰值强度更高,这种趋势在低速卸荷时逐渐弱化。(2)原位应力恢复过程实施后,煤岩在卸荷速率升高条件下,峰值轴向应变先减小后趋于稳定,峰值侧向应变整体不变,峰值体积应变先降低后增加。卸荷条件下原位应力煤岩的弹性模量更平稳,应变硬化模量得以增强。(3)Mogi-Coulomb强度准则能更好地反映原位卸荷煤岩的破坏强度特征;原位应力煤岩较常规煤岩的黏聚力c增加39.23%,内摩擦角φ减少11.92%,表明原位卸荷煤岩的抗破坏主控因素为黏聚力。

关键词：采矿工程煤岩原位应力卸荷速率力学特性破坏特征强度准则

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超声波在煤矿井下环境中的传播与衰减特性

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中国矿业大学学报 2021年第4期50卷 685-690页

作者：蔡峰袁媛刘泽功曹珍贯安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232001

超声波的传播具有穿透性强、传播稳定、非接触的特点,使得超声波在测距和测流量领域获得研究和应用.为将超声波检测技术引入矿井风速测定领域,必须对超声波在矿井大气中的传播特性进行有针对性的研究.本文利用理论分析、数值模拟和实验... 详细信息

超声波的传播具有穿透性强、传播稳定、非接触的特点,使得超声波在测距和测流量领域获得研究和应用.为将超声波检测技术引入矿井风速测定领域,必须对超声波在矿井大气中的传播特性进行有针对性的研究.本文利用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法,系统的分析了超声波在煤尘-空气混合物中的传播和衰减特性.研究获得了超声波长与煤尘颗粒的关系表达式,揭示了煤尘的体积分数、煤尘粒径与超声波波长的比值以及煤尘粒径对超声波声速和衰减系数的影响关系.研究成果为研发新型煤矿井下超声波风速传感器提供了必要的理论基础.

关键词：超声波煤尘传播衰减特性

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循环荷载下深部卸荷煤体力学特性及能量演化规律研究

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岩石力学与工程学报 2024年第10期43卷 2341-2355页

作者：王磊邹鹏范浩谢广祥晋康钟浩安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232001

为探究循环荷载作用下卸荷煤体力学特性及能量演化规律,利用MTS816岩石力学试验系统对煤样开展变下限和恒下限三轴循环荷载试验,通过获取全过程应力–应变曲线分析煤样的力学参数变化关系,基于能量原理研究受载煤样循环过程的能量演化... 详细信息

为探究循环荷载作用下卸荷煤体力学特性及能量演化规律,利用MTS816岩石力学试验系统对煤样开展变下限和恒下限三轴循环荷载试验,通过获取全过程应力–应变曲线分析煤样的力学参数变化关系,基于能量原理研究受载煤样循环过程的能量演化规律。结果表明:(1)相较于CG组,循环荷载作用下煤样的峰值应力增量极值为3.540 MPa,整体变化不大。XH1和XH2组的轴向应变和侧向应变与围压大小分别成正相关和负相关,体积应变分别为先增加后稳定再增加和先增加后减少再增加的变化趋势。(2)循环荷载作用下煤样的加载模量与循环次数成正相关,与应力水平成负相关;应变硬化模量和跌落模量均与围压成负相关。高围压条件弱化了抵抗非弹性模型的能力,且这种弱化趋势与应力路径无关;循环应力路径对煤样变形特征影响显著。(3)恒下限路径或高围压作用下煤样的能量密度更高。各循环水平内煤样的耗散能密度与输入能密度规律基本一致,呈先降低后稳定的变化趋势,弹性能密度总体稳定。(4)循环荷载作用下煤样的弹性能密度占总输入能密度比例超过89.11%,二者的均值呈线性关系,总能量主要以弹性能的形式存储,且这种存储能力与围压无关。耗散能密度与弹性能密度均值呈幂函数型变化,且循环应力水平升高耗散能的能量竞争能力逐渐增强。

关键词：岩石力学煤循环荷载力学特性能量演化

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松软煤体波速演化规律与破坏程度量化指标

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煤炭学报 2022年第7期47卷 2609-2622页

作者：朱传奇谢广祥王磊安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232001

为合理评价松软煤体破坏状态,以淮南矿区潘一煤矿11518回采工作面为背景,选用型煤代替原煤,采用MTS岩石力学实验机及PCI-II声发射仪,开展单轴压缩状态下煤体多路径波速实时监测室内试验,分析波速变化特征;基于声波传播规律定义破坏程度... 详细信息

为合理评价松软煤体破坏状态,以淮南矿区潘一煤矿11518回采工作面为背景,选用型煤代替原煤,采用MTS岩石力学实验机及PCI-II声发射仪,开展单轴压缩状态下煤体多路径波速实时监测室内试验,分析波速变化特征;基于声波传播规律定义破坏程度量化指标;探究不同破坏阶段煤体介质状态,并开展指标工程应用。研究结果表明:①随煤体轴向应变的增加,波速呈现平稳、缓慢降低、急剧降低再平稳的基本规律,受载初期,型煤波速平稳,这与岩石材料呈现出的声学特性有所差异。②破坏程度量化指标K为煤体某一破坏阶段纵波经过裂纹时间与完全破坏后纵波经过裂纹时间的比值。③随煤体轴向应变的增加,指标先后经历平稳在0附近、缓慢增大、急剧增大再平稳在1左右4个变化阶段,指标演化与煤体表面形态变化具有高吻合性,且与传统损伤变量相比,指标突出裂纹对波速的影响,对破坏的敏感性更强,更能准确反映煤体破坏状态。④依据指标变化规律区划了工作面前方煤体介质状态,在距煤壁26.5 m以远的煤体处于连续介质区;在距煤壁13.5~26.5 m的煤体处于似连续介质区;在距煤壁5.75~13.50 m的煤体处于非连续介质区;在距煤壁距离小于5.75 m的煤体处于散体介质区。研究结果可为量化松软煤体破坏程度,防控围岩失稳灾害提供一种新途径。

关键词：松软煤体波速破坏程度量化指标介质状态

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循环荷载下含瓦斯煤力学特性及应变场演化规律研究

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煤炭科学技术 2024年第6期52卷 90-101页

作者：王磊钟浩范浩邹鹏商瑞豪晋康安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232001

为研究循环荷载下含瓦斯煤力学特性及应变场演化规律,利用MTS816岩石力学试验系统和自主研制的含瓦斯煤气固耦合装置开展循环加卸载条件下含瓦斯煤力学特性试验,分析循环加卸载下煤样强度和变形特性,并结合数字图像相关(DIC)技术探究含... 详细信息

为研究循环荷载下含瓦斯煤力学特性及应变场演化规律,利用MTS816岩石力学试验系统和自主研制的含瓦斯煤气固耦合装置开展循环加卸载条件下含瓦斯煤力学特性试验,分析循环加卸载下煤样强度和变形特性,并结合数字图像相关(DIC)技术探究含瓦斯煤应变场演化规律。结果表明:①循环加卸载作用下,加卸载曲线之间不重合,形成滞回环,且随着循环次数的增加,滞回环面积逐渐增大,并向着应变增大的方向逐渐移动;不同瓦斯压力的煤样在循环荷载作用下均呈明显的脆性破坏。②循环加卸载作用下,随瓦斯压力升高,煤样峰值强度降低,加载变形模量和卸载变形模量均增大,且卸载变形模量始终大于加载变形模量;随着循环次数的增加,变形模量差值逐渐减小并最终在0~0.1 GPa。③循环加卸载条件下煤样不可逆应变与循环次数之间呈“初始、稳定、加速扩展”的3阶段变化特征,曲线整体从L型向U型趋势发展,累计不可逆应变与循环次数之间呈快速增加、缓慢增加、快速增加的趋势,不可逆应变与累积不可逆应变均随瓦斯压力增大而增加。④在低瓦斯压力下,煤样应变集中区主要为单一竖向应变集中带,随瓦斯压力增大,局部应变集中带逐渐由竖向单一向无序复杂转变;瓦斯压力越大,应变场波动程度越剧烈且剧烈程度主要集中在中部区域;高瓦斯压力下,随瓦斯压力升高,峰值点的个数越多,应变越大。

关键词：循环加卸载含瓦斯煤力学特性数字图像相关(DIC) 应变场演化

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煤张开型裂隙三维宏细观演化特征及扰动因素探究

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煤炭科学技术 2024年第5期52卷 71-83页

作者：王磊刘化强陈礼鹏刘怀谦李少波朱传奇范浩安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232001

裂隙演化方式受控于诸如矿物特征及围压条件等内外环境,为探究含裂隙煤体裂隙宏细观演化特征及影响因素的围压效应,基于工业CT扫描系统及其搭载的三轴加载系统对含裂隙煤体开展三轴静载试验,以多角度联合表征,对原生裂隙、矿物及围压的... 详细信息

裂隙演化方式受控于诸如矿物特征及围压条件等内外环境,为探究含裂隙煤体裂隙宏细观演化特征及影响因素的围压效应,基于工业CT扫描系统及其搭载的三轴加载系统对含裂隙煤体开展三轴静载试验,以多角度联合表征,对原生裂隙、矿物及围压的内外条件相互作用机制做出合理解释。结果表明:①围压会改变煤体初始损伤显著区位置,使其随围压升高由裂隙尖端过渡至煤体上、下端,且微孔隙和大尺寸裂隙之间比微孔隙和微孔隙之间更易相互贯通,并产生新的宏观裂纹。②围压升高使得三维动态分形维数由缓慢增加、快速增加和平稳增加转变为平稳增加、快速增加和缓慢增加的发展阶段,可表征裂隙的时间演化规律。③含裂隙煤体在单轴或低围压下呈纵向拉伸破坏,高围压会使其破坏方式趋于剪切,并通过2种途径提升煤体强度。④起裂角理论值偏离试验值程度随围压增加而增加,与煤体由矿物分布引起的离散度数值关系一致。⑤根据裂隙的受力成分及矿物分布特征将裂隙扩展行为分为直驱、绕核和错核3种类型,该扩展行为受围压对裂隙的作用力成分影响,由相对纯粹拉应力、拉伸–剪切复合应力和相对纯粹剪应力作用的裂纹分别对应以上3种扩展行为,即对裂隙的扩展影响形式表现为以围压为主,矿物赋存形态为辅。

关键词：张开型裂隙 CT实时扫描孔隙分布分形维数矿物分布特征

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基于CT扫描的煤体裂隙演化与破坏状态表征

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中国矿业大学学报 2024年第1期53卷 93-105页

作者：朱传奇谢广祥王磊安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232001

为基于裂隙演化特征表征煤体破坏状态,针对原煤试样,采用CT扫描技术开展常规三轴压缩条件下煤体断面裂隙演化观测试验,重构内部三维裂隙可视化模型,分析裂隙分布形态与特征参数变化规律,基于裂隙面积定义断面(煤体)破坏状态表征指标Ti(... 详细信息

为基于裂隙演化特征表征煤体破坏状态,针对原煤试样,采用CT扫描技术开展常规三轴压缩条件下煤体断面裂隙演化观测试验,重构内部三维裂隙可视化模型,分析裂隙分布形态与特征参数变化规律,基于裂隙面积定义断面(煤体)破坏状态表征指标Ti(T),并检验指标的准确性和合理性.研究结果表明:随煤体轴向应变的增加,含初始裂隙断面裂隙面积和分形维数均先减小后增大,而无初始裂隙断面裂隙面积和分形维数均先不变后增大.煤体失稳破坏过程中,Ti呈现出先减小(或不变)后增大的变化趋势,且与传统损伤变量相比,变化幅度更大,更能准确量化煤体断面破坏程度.随煤体轴向应变的增加,T表现出先减小后增大的基本规律,与煤体三维裂隙体积变化具有高吻合性.

关键词： CT扫描原煤裂隙演化破坏状态表征指标

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