检索结果-内蒙古大学图书馆

煤炭学报 2025年第2期50卷 1047-1061页

作者：乔伟孟祥胜杨眷李连刚梁启敬刘梦楠陶志和韩昌民孔维滕中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116 矿区地质与灾害超前探测与预警应急管理部重点实验室江苏徐州221116 矿区深部零碳负碳技术教育部工程研究中心江苏徐州221116 陕西金源招贤矿业有限公司陕西宝鸡721599 安徽省皖北煤电集团有限责任公司安徽宿州234000 山东能源集团南美有限公司山东青岛266000

离层水作为一种采动突涌水水源,其突水具有瞬时量大、周期性和突水征兆不明显等特点,危害极大,防控难度极高。以陕西省黄陇煤田永陇矿区招贤煤矿为研究区,针对白垩系含水层开展了长期群孔抽水试验,采用基于同步连续线性估计算法(SimSLE... 详细信息

离层水作为一种采动突涌水水源,其突水具有瞬时量大、周期性和突水征兆不明显等特点,危害极大,防控难度极高。以陕西省黄陇煤田永陇矿区招贤煤矿为研究区,针对白垩系含水层开展了长期群孔抽水试验,采用基于同步连续线性估计算法(SimSLE)的水力层析反演技术,分析了工作面采动过程中含水层渗透性演化规律,最后通过地下水动力学和数值模拟的方法,建立了考虑真空负压作用的采动覆岩渗透性演化–离层积水模型。结果表明:①采动覆岩巨厚白垩系含水层的渗透性整体呈现先增大后减小的趋势,采空区范围内白垩系含水层渗透系数增长为天然状态下含水层渗透系数的23~392倍,采动影响范围内渗透系数增长为天然状态下含水层渗透系数的1~67倍,在平面上,随着工作面的持续推进,工作面前方的渗透性是依次序逐步演化增大的;②以半无限含水层空间汇点概化模型为基础,推导了真空负压状态下的离层积水理论模型,通过COMSOL数值软件建立了经典稳态问题中的“圆岛模型”,数值计算结果与理论模型偏差较小,说明通过COMSOL数值软件建立的离层积水模型是合理的;③区块渗透性逐一发生演化时,离层积水速率仅有小幅度的提升,直至所有区块渗透性均发生演化后,离层空间的积水速率从14.09 m^(3)/h提升到了98.95 m^(3)/h,提升幅度达84.86 m^(3)/h,同时绝对真空状态下相较于标准大气压进水速率高2.5 m^(3)/h。论文提出的含水层采动渗透性演化–离层积水模型可以为高位离层积水速率的预测和演化提供研究思路。

关键词：离层水害水力层析渗透性演化地下水动力学离层积水模型

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煤矿采动覆岩离层水害致灾因素勘查与预测评价

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煤炭学报 2024年第4期49卷 2031-2044页

作者：乔伟刘梦楠孟祥胜程香港冯培超李小琴李文平中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116 矿区深部零碳负碳教育部工程研究中心江苏徐州221116 矿山水害防治技术基础研究国家级专业中心实验室江苏徐州221116

采动覆岩离层突水在我国各地矿区均较为常见且危害性较大,现有的规范中鲜有针对离层水害的具体工程地质和水文地质勘查方法。探索煤矿离层水害工程地质水文地质勘查与评价方法,能够推动我国矿井水害防治水平进一步提升。首先从煤矿采动... 详细信息

采动覆岩离层突水在我国各地矿区均较为常见且危害性较大,现有的规范中鲜有针对离层水害的具体工程地质和水文地质勘查方法。探索煤矿离层水害工程地质水文地质勘查与评价方法,能够推动我国矿井水害防治水平进一步提升。首先从煤矿采动覆岩高位离层水害孕灾机制出发,分析了离层水害从孕灾到致灾的工程地质条件,将我国现有的离层水害归纳为3种典型类型:离层动力突水、离层静水压涌突水和离层携泥砂突水。然后,确定了“水源”“通道”“力源”和“物源”为控制离层水害类型与强度的关键隐蔽致灾因素,将位于传统导水裂隙带以上,可发生离层突水的复合层位称为采动覆岩“突水离层带”,并提出了煤矿采动覆岩“突水离层带”的判别流程,划分勘查阶段,指明勘查要点。煤矿离层水害采前勘查应包括2个阶段:①开展覆岩基本工程地质和水文地质条件勘探,评估勘探区离层水害的可能性并确定潜在“突水离层带”的层位;②将“突水离层带”和“物源”层作为勘查目标层,开展离层水害致灾因素专项勘查,评定离层水害类型和强度。回采期间对水动力条件和覆岩裂隙演化进行探查。最后,基于离层水害致灾因素互馈演化致灾机制,建立了适用于采动覆岩离层水害的矿井区域预测综合评价模型,提出了全矿井/采区尺度的区域危险性分区、采前工作面突水位置判定及涌水量预计的煤矿采动覆岩离层水害预测评价方法。

关键词：离层水害致灾因素采动覆岩“突水离层带” 工程地质勘查预测评价

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土钉支护边坡物理模型试验研究进展

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中国安全科学学报 2024年第5期34卷 111-121页

作者：程刚张昊宇王晔李刚强游钦凉华北科技学院计算机学院河北廊坊065201 中国矿业大学矿区深部零碳负碳技术教育部工程研究中心江苏徐州221116 华北科技学院研究生部河北廊坊065201 华北科技学院矿山安全学院河北廊坊065201

为提高工程扰动与自然因素联合作用下边坡稳定性,厘清不同加载条件下边坡土钉支护方式的作用过程及其特点,选取适用于实际工况的最优支护模式及布设工艺,保障边坡结构系统的本质安全。首先,在静力、振动和离心3类受力作用下系统阐述土... 详细信息

为提高工程扰动与自然因素联合作用下边坡稳定性,厘清不同加载条件下边坡土钉支护方式的作用过程及其特点,选取适用于实际工况的最优支护模式及布设工艺,保障边坡结构系统的本质安全。首先,在静力、振动和离心3类受力作用下系统阐述土钉支护物理模型试验过程与结果;其次,对比分析典型边坡支护技术与新型边坡支护方式的特点及适用性;最后,通过复杂环境效应下的物理模型试验,探究海底边坡、台风暴雨边坡及高速远程滑坡3类特殊边坡的变形破坏机制。结果表明:土钉在各类边坡支护中均具有良好的适用性,但对于复杂特殊环境下边坡支护的可靠度与安全系数仍有待提高。实际中需融合新材料新工艺开展组合支护结构研究;同时,加强物理模型试验中的相似材料选取、观测手段创新、特殊环境模拟研究,提高监测数据的高还原度,实现边坡系统的全过程安全保障。

关键词：土钉支护边坡物理模型试验边坡变形破坏特殊环境降雨作用

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灰岩在烧变过程中的热破裂机制试验研究

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煤田地质与勘探 2024年第4期52卷 101-110页

作者：张卫强曹志成周琦忠王左券吴云中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116 中国矿业大学矿区深部零碳负碳技术教育部工程研究中心江苏徐州221116 中国矿业大学地热资源研究中心江苏徐州221116 江苏省地质矿产局第五地质大队江苏徐州221004

自燃煤层围岩在不同高温作用下会引起不同程度的结构损伤,导致其物理力学性质和工程地质效应发生显著变化。为深入认识烧变过程中岩石的结构演化规律,以徐州某矿底板灰岩为研究对象,开展不同温度作用下的热破裂试验,从多尺度上探究岩石... 详细信息

自燃煤层围岩在不同高温作用下会引起不同程度的结构损伤,导致其物理力学性质和工程地质效应发生显著变化。为深入认识烧变过程中岩石的结构演化规律,以徐州某矿底板灰岩为研究对象,开展不同温度作用下的热破裂试验,从多尺度上探究岩石热破裂的规律,并结合数值模拟和微观结构测试揭示其发育机理。结果显示:(1)方解石填充裂隙、层理等相对软弱结构面的热破裂温度阈值在300~400℃,完整岩石结构的热破裂温度阈值在500℃左右;600℃之前的热破裂形态较简单,基本是直线型裂纹,且宽度较小、数量较少;700℃以上出现宽度和长度显著增大的弧形热裂纹,热裂纹两侧试样的颜色有明显区别,靠近热裂纹的白色部位还发育一些连通弧形裂纹的次级小裂纹;800℃时,试样颜色全部变白,结构完全破碎,成散体状。(2)从微观结构和热应力角度阐释灰岩热破裂发育机理,发现试验温度路径下试样的热破裂主要发育在降温过程中,且最大热应力差主要在靠近试样表面的近似环形带上分布。500℃以下的热破裂成因主要为热应力在试样的原始缺陷处集中,并超过了部分软弱结构的抗拉强度;500℃以上受热应力与矿物分解共同控制,500℃以上升降温过程中的最大热应力基本超过灰岩的抗拉强度,且菱镁矿、白云母、白云石等矿物逐渐分解,逐渐增多的内部缺陷为应力集中提供有利条件,加剧了热破裂的发育;当温度达到800℃时,热破裂发育程度很高,且白云石和方解石快速分解,生成CaO,部分CaO在冷却过程中与空气接触生成Ca(OH)2,热裂纹与主体矿物分解共同导致试样结构的破碎。研究成果可为岩体破裂和地质结构演化分析奠定基础。

关键词：灰岩热破裂热应力矿物分解温度阈值成因机理

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基于Kaiser效应的地应力差应变测试及区域地应力分布研究

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煤矿安全 2024年第10期55卷 91-99页

作者：赵龙乔伟程香港贺虎孟祥胜张玉生孙文杰任洋洋肖冲窑街煤电集团有限公司海石湾煤矿甘肃兰州730084 中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116 矿区深部零碳负碳技术教育部工程研究中心江苏徐州221116 徐州弘毅科技发展有限公司江苏徐州221000

以往差应变分析法(DSA)通过估算垂向主应力以求解地应力,使得该方法可靠性较差。基于岩石试样的Kaiser效应,结合差应变法,提出了一种基于Kaiser效应的地应力差应变测试方法(Kaiser-DSA法),并利用Kaiser-DSA法与应力解除法进行了对比,表... 详细信息

以往差应变分析法(DSA)通过估算垂向主应力以求解地应力,使得该方法可靠性较差。基于岩石试样的Kaiser效应,结合差应变法,提出了一种基于Kaiser效应的地应力差应变测试方法(Kaiser-DSA法),并利用Kaiser-DSA法与应力解除法进行了对比,表明Kaiser-DSA法测试结果与应力解除法的测试结果相对误差小,且最大水平主应力方向基本一致;基于地应力测试结果,分析了窑街矿区地应力分布规律,探究了窑街矿区现今地应力场成因。结果表明:窑街矿区区域上受到了挤压构造应力场的作用,残余应力较高;受青藏逆冲推覆作用与F19断层的顺时针剪切作用,该区域地应力场以σH(最大水平主应力)>σv(垂向主应力)>σh(最小水平主应力)型的走滑型应力状态为主;此外,较高的差应力使得该区域回采时围岩体变形破坏严重,动力灾害事件频发。

关键词： Kaiser效应差应变分析地应力测试窑街矿区区域构造演化

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