检索结果-内蒙古大学图书馆

煤炭学报 2020年第S01期45卷 361-366页

作者：陈世强张连会姜文李轶群湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201 湖南科技大学南方煤矿瓦斯与顶板灾害预防控制安全生产重点实验室湖南湘潭411201 湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南湘潭411201 湖南省矿山通风与除尘装备工程技术研究中心湖南湘潭411201

为了解决结构复杂采空区的流动阻力计算问题,提出了一种新的多孔介质物理模型。该物理模型为2×2×2大球径正方体、8个大径球、1个小径球、6个小径半球及其空腔而围成的立体结构。根据孔隙率相等和单周期流动的原则,切割该多孔... 详细信息

为了解决结构复杂采空区的流动阻力计算问题,提出了一种新的多孔介质物理模型。该物理模型为2×2×2大球径正方体、8个大径球、1个小径球、6个小径半球及其空腔而围成的立体结构。根据孔隙率相等和单周期流动的原则,切割该多孔介质物理模型而构建出最小流动单元。基于平均速度的假设,应用流体力学Navier-Stokes方程组,简化最小流动单元流场为一维流动,推导出最小流动单元内平均速度与惯性力、黏性力和压力梯度的4段函数表达式。采用长度比权重方法,得到了最小流动单元压力损失的计算式,建立起了单位长度压力损失与球体直径、气体流入初速度和气体密度之间量化关系。借助最普通的数值工具,预测了球体直径为15 mm工况下的压力损失值,数值计算表明:随着温度的增加,氮气密度减少,动力黏度增加,压力损失降低;随着初速度的增加,压力损失加速增加,惯性力引起的压力损失比重变大。进一步,依据现有的工程数据,利用压力损失计算方程,校验了预设防灭火控制半径,反演出了所注入氮气的初速度。所得计算结果与工程应用对比表明,采空区气体流动的压力损失满足平均速度二次关系式,并改进了Forchheimer模型,可准确预测氮气注入采空区所需表压,为防治采空区遗煤自燃提供新的方法。

关键词：煤矿采空区最小流动单元平均速度压损计算 Forchheimer模型

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Hock-Brown破坏准则下深埋硐室围岩压力上限解

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铁道科学与工程学报 2020年第2期17卷 413-421页

作者：张道兵马宗宇曹振兴杨文国凌涛熊胜湖南科技大学南方煤矿瓦斯与顶板灾害预防控制安全生产重点实验室煤矿安全开采技术湖南省重点实验室湖南湘潭411201 中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中铁五局集团第一工程有限责任公司湖南长沙410117

为了获取深埋硐室的围岩压力,构建平动加转动相结合的"向下滑落的楔形塌落体+以顶角为圆心的转动圆弧体+三个平动三角形体"破坏机制。基于极限分析上限定理,推导Hock-Brown破坏准则下围岩压力的解析解。通过Matlab序列二次规... 详细信息

为了获取深埋硐室的围岩压力,构建平动加转动相结合的"向下滑落的楔形塌落体+以顶角为圆心的转动圆弧体+三个平动三角形体"破坏机制。基于极限分析上限定理,推导Hock-Brown破坏准则下围岩压力的解析解。通过Matlab序列二次规划算法(SQP)优化得到围岩压力的最优上限解。分析岩体重度,侧压力系数,Hock-Brown破坏准则参数以及硐室断面尺寸对围岩压力的影响,其中表征岩体抗剪强度的Hock-Brown破坏准则参数对围岩压力有显著影响。计算方法得到的围岩压力是一个最优上限解,计算结果可以为工程实际提供相关依据。

关键词：深埋硐室围岩压力破坏机制 Hock-Brown破坏准则

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再生顶板裂隙注泡沫流体扩散模型及参数敏感性分析

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煤炭科学技术 2020年第2期48卷 143-150页

作者：鲁义王涛余伟健王刚王平晏志宏湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南湘潭411201 煤科集团沈阳研究院有限公司辽宁抚顺1131222 湖南科技大学南方煤矿瓦斯与顶板灾害预防控制安全生产重点实验室湖南湘潭411201

泡沫流体因其优良的施工特性和应用效果是再生顶板裂隙漏风封堵及煤自燃防治的有效技术手段,基于再生顶板裂隙注泡沫流体工程背景,开展了泡沫流体在裂隙中的受力和流动分析,推导得出了泡沫流体在含原生介质阻滞作用的任意产状裂隙中的... 详细信息

泡沫流体因其优良的施工特性和应用效果是再生顶板裂隙漏风封堵及煤自燃防治的有效技术手段,基于再生顶板裂隙注泡沫流体工程背景,开展了泡沫流体在裂隙中的受力和流动分析,推导得出了泡沫流体在含原生介质阻滞作用的任意产状裂隙中的流动扩散数学模型,并采用ANSYS FLUENT软件构建了泡沫流体在再生顶板裂隙中的扩散数值模型,对比验证了数学模型的合理性。开展了泡沫流体再生顶板裂隙注浆扩散过程中的施工参数(含注浆压力、注浆孔半径)及裂隙参数(含裂隙开度、倾角、倾向、裂隙原始介质压力)对扩散规律的影响,并定量计算了参数对扩散过程的敏感度,得出裂隙开度对扩散距离影响最大、注浆压力次之、倾角和原生介质压力影响最小。

关键词：再生顶板裂隙封堵泡沫流体扩散数学模型参数敏感性

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煤矸石集料混凝土材料配比优化

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矿业工程研究 2022年第4期37卷 65-71页

作者：魏明星朱永建任恒李鹏张玉群廖洪波赵俊吴寻云湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南湘潭411201 湖南科技大学南方煤矿瓦斯与顶板灾害预防控制安全生产重点实验室湖南湘潭411201 福建省安全生产科学研究院福建福州350003 四川川煤华荣能源有限责任公司小河嘴煤矿四川达州635000

为解决煤炭开采过程中的固体废弃物处理问题和天然骨料供给不足的问题.本文采用正交试验法设计试验,通过控制水灰比、钢纤维含量和煤矸石粒径3个因素制作预制混凝土砌块,对制作的砌块进行单轴抗压试验然后对所得的抗压强度数据进行分析... 详细信息

为解决煤炭开采过程中的固体废弃物处理问题和天然骨料供给不足的问题.本文采用正交试验法设计试验,通过控制水灰比、钢纤维含量和煤矸石粒径3个因素制作预制混凝土砌块,对制作的砌块进行单轴抗压试验然后对所得的抗压强度数据进行分析,以此研究水灰比、钢纤维含量和煤矸石粒径3个因素对预制混凝土砌块强度的影响,确定最佳预制混凝土砌块配合比,为煤矸石集料混凝土的实际应用提供一定的思路.结果表明:预制混凝土砌块其抗压强度会随水灰比增加而快速减小,随着钢纤维含量的增加会先增大然后减小,随着煤矸石粒径的增大缓慢减小.预制混凝土砌块的最优配合:水灰比45%,钢纤维含量1%,煤矸石粒径5~8 mm,质量配比为220∶489∶1015∶676∶24(m水∶m水泥∶m煤矸石∶m砂子∶m钢纤维).

关键词：煤矸石配合比正交试验法改性混凝土集料

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深井矸石充填综采工作面覆岩活动规律研究

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采矿与安全工程学报 2020年第3期37卷 562-570页

作者：孙广京王平冯涛余伟健刘金海湖南科技大学资源环境与安全工程学院南方煤矿瓦斯与顶板灾害预防控制安全生产重点实验室煤矿安全开采技术湖南省重点实验室湖南湘潭411201 山东能源新汶矿业集团有限责任公司山东泰安271200 华北科技学院安全工程学院河北三河065201

以山东新巨龙煤矿1302N-1矸石充填综采工作面为工程背景,结合现场监测和数值模拟分析等手段对深井矸石充填综采工作面覆岩活动规律进行深入研究。结果表明:相比全部垮落法,深井矸石充填综采工作面采空区矸石能够有效支撑顶板,矸石支撑... 详细信息

以山东新巨龙煤矿1302N-1矸石充填综采工作面为工程背景,结合现场监测和数值模拟分析等手段对深井矸石充填综采工作面覆岩活动规律进行深入研究。结果表明:相比全部垮落法,深井矸石充填综采工作面采空区矸石能够有效支撑顶板,矸石支撑强度可达2.1MPa。工作面覆岩压力较小,最大为27.61MPa。矸石充填后,前方煤体和上覆岩层所受的采动影响减小,最大支承压力为3.42MPa,地表下沉系数为0.06。1302N-1综采工作面矸石充填高度为2.8m,上覆岩层断裂与来压特征不明显,仅监测到6次微震事件,能量都小于1000 J,且多来自高位岩层。数值模拟表明:充填高度越高,覆岩塑性区范围越小,裂隙发育程度越低,覆岩下沉变形量越小。

关键词：深井开采矸石充填覆岩运动综采工作面

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不同温度及冷却速率下花岗岩动态拉伸力学特性

不同温度及冷却速率下花岗岩动态拉伸力学特性

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“冲击地压与岩石动力学前沿技术与实践”学术研讨会暨《煤炭学报》“冲击地压与岩石动力学”专题发布会

作者：吴秋红夏宇浩赵延林翁磊杨毅冯淦湖南科技大学南方煤矿瓦斯与顶板灾害预防控制安全生产重点实验室湖南湘潭 411201 湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南湘潭 411201 武汉大学土木建筑工程学院湖北武汉 430072 四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室四川成都 610065

深部高温岩石往往会受不同冷媒介质作用，其力学特性的劣化极易诱发岩体工程灾害.考虑3 种冷却方式(高温炉中冷却、空气自然冷却及水中快速冷却)，首先研究高温(200～800 ℃)花岗岩圆盘试样热-冷处理后其内部微裂纹分布及纵波波速变化规... 详细信息

深部高温岩石往往会受不同冷媒介质作用，其力学特性的劣化极易诱发岩体工程灾害.考虑3 种冷却方式(高温炉中冷却、空气自然冷却及水中快速冷却)，首先研究高温(200～800 ℃)花岗岩圆盘试样热-冷处理后其内部微裂纹分布及纵波波速变化规律.然后基于改进的SHPB 试验系统，对不同热-冷处理后的花岗岩试样开展动态劈裂试验，研究不同加载速率下试样应力平衡状态、动态拉伸强度及变形破坏特性的演变规律.结果表明：① 岩石内部损伤程度随冷却速率增大而增大，水中冷却后试样波速下降率最大，内部产生的微裂纹数量最多.② 不同温度及冷却速率下试样动态拉伸强度与加载率呈指数正相关关系;200 ℃ 时，冷却方式对试样动态拉伸强度影响较小;而400～700 ℃ 时，温度及冷却方式对试样动态拉伸强度影响较大，拉伸强度随温度及冷却速率的增大而降低.③ 温度及冷却方式对试样最先起裂位置处拉伸应变、起裂时间影响较大，最先起裂位置处拉伸应变随温度及冷却速率的增加而增加，起裂时间随温度及冷却速率的增加而缩短.④ 试样主要存在2 种破坏模式：Ⅰ 类为试样存在中心主裂纹及端部粉碎区;Ⅱ 类破坏模式复杂，除了存在中心主裂纹及端部粉碎区外，还存在其他方向贯通裂纹.研究结果可为深部高温岩石工程的稳定性控制提供理论参考.

关键词：动态拉伸强度花岗岩高温冷却速率冷却方式岩石动力学

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基于Hoek-Brown破坏准则深埋硐室围岩结构可靠度分析

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矿业工程研究 2021年第1期36卷 30-37页

作者：张静焦倓然张道兵蔚彪尹华东中铁五局电务城通公司湖南长沙410006 湖南科技大学南方煤矿瓦斯与顶板灾害预防控制安全生产重点实验室湖南湘潭411201 湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室湖南湘潭411201

为了研究不同参数对深埋硐室围岩稳定性的影响,基于“楔形塌落体+圆弧转动体”的计算模型,将极限分析上限定理与可靠度理论相结合,构建了Hoek-Brown破坏准则下深埋硐室围岩结构可靠度模型,分析了相关参数对深埋硐室围岩结构可靠度的影... 详细信息

为了研究不同参数对深埋硐室围岩稳定性的影响,基于“楔形塌落体+圆弧转动体”的计算模型,将极限分析上限定理与可靠度理论相结合,构建了Hoek-Brown破坏准则下深埋硐室围岩结构可靠度模型,分析了相关参数对深埋硐室围岩结构可靠度的影响规律.结果表明:侧压系数K会引起深埋硐室顶板和两帮的失效概率发生显著差异.Hoek-Brown破坏准则中的参数也会对深埋硐室围岩的失效概率产生明显作用,较大的I GS,σci,m i会降低深埋硐室围岩的失效概率,扰动因子D的增加会使深埋硐室的失效概率增加.同时,得出了不同安全等级下维持深埋硐室围岩稳定所需的最小支护力,该计算结果可为深埋硐室围岩的支护设计提供理论依据和参考.

关键词： Hoek-Brown破坏准则上限定理深埋硐室可靠度失效概率

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煤层底板突水预测的PCA-OPF模型

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矿业工程研究 2021年第1期36卷 49-54页

作者：江泽华袁志刚谢东海邵耀华湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南湘潭411201 湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室湖南湘潭411201 湖南科技大学南方煤矿瓦斯与顶板灾害预防控制安全生产重点实验室湖南湘潭411201

矿井突水是常见的突发性强烈的矿井灾害.由于矿井突水的突发性和危险性,有必要对煤层底板突水进行更快且更准确地预测.为此,本文提出了基于PCA-OPF模型的煤层底板突水预测方法.通过选取断层分维值、取芯率、隔水层厚度、单位涌水量、渗... 详细信息

矿井突水是常见的突发性强烈的矿井灾害.由于矿井突水的突发性和危险性,有必要对煤层底板突水进行更快且更准确地预测.为此,本文提出了基于PCA-OPF模型的煤层底板突水预测方法.通过选取断层分维值、取芯率、隔水层厚度、单位涌水量、渗透系数、底板含水层总厚度、承压含水层水压作为底板突水预测的因子,利用主成分分析(PCA)将样本的7个因子降维为3个主成分,进一步简化数据结构和提高预测速度.利用最优路径森林算法(OPF)对降维后的30个样本数据进行训练和预测,并与实际情况进行对比.结果表明:基于PCA-OPF模型得到的测试集中6个样本的预测结果与实际情况相符,为煤层底板突水预测提供了一种新的方法.

关键词：主成分分析最优路径森林算法煤层底板突水预测模型

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断层影响下深部巷道交叉点围岩破坏特征及支护

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矿业工程研究 2021年第2期36卷 19-25页

作者：王希之朱永建王平任恒李鹏张玉群湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南湘潭411100 湖南科技大学南方煤矿瓦斯与顶板灾害预防控制安全生产重点实验室湖南湘潭411201 湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室湖南湘潭411201

为了研究断层对巷道交叉点围岩破坏及位移的影响,根据巷道塑性区半径及周边位移公式得出深部巷道围岩变形破坏的影响因素,如高地应力、围岩强度、断层破碎带等,运用FLAC 3D模拟巷道交叉点周边应力场分布,发现应力场在巷道穿越断层时受... 详细信息

为了研究断层对巷道交叉点围岩破坏及位移的影响,根据巷道塑性区半径及周边位移公式得出深部巷道围岩变形破坏的影响因素,如高地应力、围岩强度、断层破碎带等,运用FLAC 3D模拟巷道交叉点周边应力场分布,发现应力场在巷道穿越断层时受到破碎围岩的影响而产生不连续现象,同时断层构造导致围岩破碎,使底板岩层强度变弱,底鼓问题更加突出.设计了4种不同的支护方案,结合巷道塑性区半径对不同长度的锚杆及有无U型棚架的支护效果进行比较分析.研究分析及模拟结果表明:巷道穿越断层时底板变形量大于顶板变形量;锚杆长度大于塑性区半径时锚固效果较好;锚网索喷+36U型棚支护方案能有效改善巷道变形.

关键词：穿断层巷道巷道交叉点底鼓锚网索喷支护

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充填回收房式煤柱围岩变形及煤柱承载特征物理模拟研究

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岩土力学 2020年第12期41卷 3979-3986页

作者：安百富王栋达庞继禄张恒曹国磊湖南科技大学南方煤矿瓦斯与顶板灾害预防控制安全生产重点实验室湖南湘潭411201 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221116 山东能源新汶矿业集团有限责任公司山东泰安271200 中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116

为探明风积沙综采固体充填回收房式煤柱采场围岩稳定性特征,采用相似物理模拟方法对比分析了垮落法与充填法回收时的围岩变形及煤柱受力特征,基于相似原理给出了房式开采、垮落法及充填法回收房式煤柱的过程与时间控制方案,确定采用纸张... 详细信息

为探明风积沙综采固体充填回收房式煤柱采场围岩稳定性特征,采用相似物理模拟方法对比分析了垮落法与充填法回收时的围岩变形及煤柱受力特征,基于相似原理给出了房式开采、垮落法及充填法回收房式煤柱的过程与时间控制方案,确定采用纸张+塑料泡沫+海绵按比例组合并预压缩的方式模拟风积沙充填物料的压缩变形特性。研究发现:(1)相比垮落法,风积沙充填回收煤柱时可大幅减缓覆岩下沉速度,延后及延长覆岩移动周期,避免垮落法回收时因基本顶及上覆坚硬岩层来压剧烈导致的煤柱失稳、煤房垮塌;(2)垮落法与充填法回收时,煤柱的最大承载均出现在超前第1排煤柱上,充填回收可大幅降低超前煤柱的整体承载与应力大小,消除煤柱上的动载现象。

关键词：综采固体充填垮落法房式煤柱风积沙动载破坏

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