检索结果-内蒙古大学图书馆

煤炭科学技术 2025年第1期53卷 107-121页

作者：梁冰邢景超孙维吉房胜杰辽宁工程技术大学力学与工程学院辽宁阜新123000 辽宁工程技术大学矿业学院辽宁阜新123000

为掌握厚煤层开采覆岩破断及裂隙演化规律,以高河能源E2306工作面为背景,搭建了三维物理相似模拟试验平台,采用分布式光纤感测技术、钻孔窥视监测等相结合的方法,明晰了覆岩破断来压规律与裂隙分布特征。结合薄板弯曲理论,建立采场覆岩... 详细信息

为掌握厚煤层开采覆岩破断及裂隙演化规律,以高河能源E2306工作面为背景,搭建了三维物理相似模拟试验平台,采用分布式光纤感测技术、钻孔窥视监测等相结合的方法,明晰了覆岩破断来压规律与裂隙分布特征。结合薄板弯曲理论,建立采场覆岩结构力学模型,揭示了采动覆岩破断影响下覆岩裂隙诱发机制,推演了采动裂隙区域发育形态。结果表明:工作面回采完毕,总计来压7次,垮落带、裂隙带发育高度分别为39、71 m。与该工作面现场结果一致,与理论计算数值吻合,符合该矿实际情况。处于垮落带高度内低位近场覆岩呈“对扇形”竖向破断,以“走向悬臂梁−倾向砌体梁”结构破断运动为主,纵向破断裂隙大量发育,横向水平剪切交错裂隙伴生。覆岩自下而上逐渐破断,处于裂隙带高度内高位远场覆岩呈横向破断,以“走向砌体梁-倾向砌体梁”结构破断运动为主,横向水平张拉离层大量发育。采空区边界区域内覆岩裂隙数量随工作面推进呈先增加后稳定的变化规律,走向裂隙数量变化呈抛物线型;采空区中部区域内覆岩裂隙数量随工作面推进呈先增加后减少的变化规律,走向裂隙数量变化呈马鞍型。覆岩破断来压后采空区中部持续承载受压,两侧岩层遭剪切破坏形成剪切下凹区与承载下凹区,区域范围随不同层位覆岩弯曲破断而扩大。采动裂隙区域发育形态由椭圆抛物带演变为两端下凹的椭圆抛物带形态,最终呈现为两端及顶部下凹的椭圆抛物带形态。

关键词：三维相似模拟试验采动三带裂隙演化失稳破断三维空间形态

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考虑蠕变剪裂的拉格朗日元与离散元耦合方法及应用

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岩土力学 2025年第2期46卷 613-624页

作者：王学滨陈双印郑一方廖裴彬辽宁工程技术大学计算力学研究所辽宁阜新123000 辽宁工程技术大学力学与工程学院辽宁阜新123000

随着煤炭开采向深部转移,巷道冒顶、底臌和两帮移进等软岩大变形问题层出不穷,对煤矿安全生产带来了严峻的挑战。目前,兼具连续方法和非连续方法优势的连续-非连续方法正在快速发展,然而,基于连续-非连续方法的蠕变研究尚少见报道。为... 详细信息

随着煤炭开采向深部转移,巷道冒顶、底臌和两帮移进等软岩大变形问题层出不穷,对煤矿安全生产带来了严峻的挑战。目前,兼具连续方法和非连续方法优势的连续-非连续方法正在快速发展,然而,基于连续-非连续方法的蠕变研究尚少见报道。为了模拟蠕变剪裂现象,以岩石发生蠕变破坏时的应变位于三轴压缩应力-应变曲线峰后区域内这一试验现象为基本依据,在自主开发的拉格朗日元与离散元耦合连续-非连续方法中,考虑了单元的黏弹性,发展了能模拟界面黏塑性的蠕变剪裂模型,并引入了蠕变剪裂判据。单轴压缩岩样的蠕变曲线计算结果与试验结果基本相符,蠕变剪裂开始稍后,岩样即进入加速蠕变阶段,这表明所提出的方法具有模拟加速蠕变的潜力。针对软岩巷道的计算表明,在深部围岩的推挤作用下,离散块体涌向巷道,导致巷道断面急剧缩小,在宏观上表现为大变形,巷道竖直方向收缩率可达58.8%。从单元的黏弹性和界面(虚拟裂纹面)的黏塑性两方面,丰富了软岩巷道大变形机制,即介质的黏弹性小变形、块体的大位移及之间的空隙以及界面的黏塑性变形共同作用。巷道围岩宏观上的大变形无须采用复杂大变形理论即可描述。

关键词：软岩蠕变大变形巷道围岩连续-非连续方法黏弹性剪裂

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不同倾角断层滑移型岩爆黏滑过程声电响应特征研究

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岩石力学与工程学报 2025年第4期44卷 781-796页

作者：赵扬锋丁玲潘一山刘玉春龚政辽宁工程技术大学力学与工程学院辽宁大学灾害岩体力学研究所辽宁工程技术大学理学院

断层黏滑失稳易诱发断层滑移型岩爆,为深入探索不同倾角断层黏滑演化特征和声电多源前兆,对含不同预制倾角断层的正长花岗岩开展双向摩擦试验,分析断层黏滑过程中声电信号累计能量及频谱特征,对声发射源进行定位,并基于多重分形理论研... 详细信息

断层黏滑失稳易诱发断层滑移型岩爆,为深入探索不同倾角断层黏滑演化特征和声电多源前兆,对含不同预制倾角断层的正长花岗岩开展双向摩擦试验,分析断层黏滑过程中声电信号累计能量及频谱特征,对声发射源进行定位,并基于多重分形理论研究声电时间序列的非线性特性,构建与黏滑失稳有良好相关性的3种定量指标(最大多重分形维数值Dqmax、谱宽Δα和多重分形参数Δf（α）),得出以下结论:（1）随着断层倾角的增大,断层破坏模式从沿层面的滑动破坏转变为穿过层面的滑动破坏,这种转变提高了声电信号的强度和能量。（2）声电信号的最大多重分形维数值Dqmax和谱宽Δα随着断层倾角的增大而逐渐增大。声电信号的最大多重分形维数值Dqmax和谱宽Δα可以反映断层黏滑失稳或剧烈破坏时释放能量的差异。断层黏滑失稳或剧烈破坏时,声电信号的多重分形参数Δf（α）均小于0,声电信号的Δf（α）临界值可作为断层黏滑失稳和剧烈破坏的预测指标。（3）相较34°和45°断层沿层面剪切滑动破坏所产生的声电信号,56°断层穿过层面滑动破坏产生的声电信号优势频率更低,可以认为声电信号优势频率与破裂尺度有关。

关键词：岩石力学滑移型岩爆断层黏滑声发射电荷感应时频特征

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吸能锚杆支护设备研究现状及展望

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煤炭科学技术 2025年第1期53卷 54-64页

作者：肖晓春徐政茂樊玉峰张文萍李子阳陈晓燕辽宁工程技术大学力学与工程学院辽宁阜新123000 辽宁工程技术大学辽宁省矿山环境与灾害力学重点实验室辽宁阜新123000

吸能支护是地下岩体工程领域中用于提高围岩稳定性和避免冲击地压等灾害发生的一种重要的防治技术。吸能支护技术的核心原理是通过特定的结构设计,使支护体系在岩体发生位移或变形时能够有效吸收或消耗能量,从而减少由冲击载荷引发的工... 详细信息

吸能支护是地下岩体工程领域中用于提高围岩稳定性和避免冲击地压等灾害发生的一种重要的防治技术。吸能支护技术的核心原理是通过特定的结构设计,使支护体系在岩体发生位移或变形时能够有效吸收或消耗能量,从而减少由冲击载荷引发的工程破坏和事故。吸能锚杆是吸能支护的一种常见形式,此技术通过锚杆将表面围岩与深部稳定岩体相结合,并在围岩内部产生预应力吸收或耗散能量从而避免矿山灾害的发生。吸能锚杆这种柔性支护方式适用于多种环境的巷道支护,现已被广泛应用于矿山灾害的防治。综述自1968年以来30余种具有代表性意义的吸能锚杆设计方式,以结构和材料2大类型为切入点进行划分,着重分析8种典型吸能锚杆的工作原理与设计优势,并以此指出现有吸能锚杆支护在应用中存在的安全性与智能性等方面的不足。结合前人研究成果与目前深部矿井支护高强度与智能化等需求,提出一种智能预警负泊松比结构吸能锚杆。该锚杆利用负泊松比吸能结构实现增阻效果,具有双向恒阻吸能与双向监测预警等特性,能够满足复杂的非线性软岩巷道强阻支护、可视化预警等需求,有助于加快支护体系一体化,促进安全、智慧矿山的发展。最后,对吸能锚杆支护设备的优化革新趋势进行了展望。

关键词：矿山灾害巷道支护吸能锚杆监测预警智慧矿山

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砂岩不同含水特性对超低摩擦效应影响试验研究

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力学学报 2025年第3期57卷 687-700页

作者：李利萍余泓浩李秋雨潘一山辽宁工程技术大学力学与工程学院辽宁阜新123000 辽宁大学灾害岩体力学研究所沈阳110036

为揭示应力扰动下巷道砂岩含水特性对超低摩擦型冲击地压影响机制,利用自制超低摩擦试验装置,以沈阳某矿砂岩为研究对象,通过改变砂岩块体含水率和浸水高度分别模拟深部岩体整体和分层含水特性,以中间砂岩为工作块体,利用其峰值水平位... 详细信息

为揭示应力扰动下巷道砂岩含水特性对超低摩擦型冲击地压影响机制,利用自制超低摩擦试验装置,以沈阳某矿砂岩为研究对象,通过改变砂岩块体含水率和浸水高度分别模拟深部岩体整体和分层含水特性,以中间砂岩为工作块体,利用其峰值水平位移和岩岩界面合摩擦力分别表征超低摩擦效应强度和阻力,开展砂岩不同含水特性对超低摩擦效应影响试验研究.研究结果表明:(1)不同含水率和浸水高度工作块体位移时程曲线,均有准备、冲击和振荡3个阶段性特征,同时其峰值水平位移随垂直扰动频率增加均具有明显分区特性,超低摩擦效应强影响区和弱影响区分界处峰值水平位移均值分别为0.232和0.368 mm;(2)工作块体干燥、饱和含水率下超低摩擦效应平均强度分别比自然含水率状态下高165%和89.7%,含水率增加后摩擦力平均最大降幅为16.6%,表明砂岩含水率由自然状态下继续增加易发生超低摩擦效应但强度减弱;(3)工作块体浸水高度75 mm时超低摩擦效应强度平均增幅146%,摩擦力最大降幅为12.1%,表明此时易发生超低摩擦效应且强度较高;(4)砂岩块体含水率1.05%和浸水高度75 mm时,超低摩擦效应强度最高,实际工况中需合理控制岩体含水率和浸水高度,防止超低摩擦型冲击地压灾害发生.

关键词：岩石力学岩岩界面含水特性超低摩擦效应砂岩块体

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高应变率下锚固体动态力学特性及能量耗散研究

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振动与冲击 2025年第2期44卷 11-20页

作者：张寅杨晨晨代连朋李家俊周雨刘家麒辽宁工程技术大学力学与工程学院辽宁阜新123000 辽宁大学灾害岩体力学研究所沈阳110036

优化冲击荷载作用下巷道锚固支护参数是提升冲击地压巷道锚固围岩抗冲变形能力的重要方法。为探究锚固支护锚杆直径这一参数对冲击加载下锚固体圈层变形稳定性的提升效能,采用分离式霍普金森压杆试验系统研究不同锚杆直径作用下锚固体... 详细信息

优化冲击荷载作用下巷道锚固支护参数是提升冲击地压巷道锚固围岩抗冲变形能力的重要方法。为探究锚固支护锚杆直径这一参数对冲击加载下锚固体圈层变形稳定性的提升效能,采用分离式霍普金森压杆试验系统研究不同锚杆直径作用下锚固体的冲击破坏响应,得到不同锚杆直径参数下锚固体的动态应力-应变曲线、主应变云图、动态能量参数和破碎块度分布规律。研究结果表明:高应变率冲击加载下,随着锚杆直径的增加,锚固体动态抗压强度呈先上升后下降的趋势;锚杆延迟了锚固体裂纹萌生、扩展和贯通的过程,加锚试件锚固止裂效率呈先增大后减小的趋势;锚固体透射能量比与破碎耗散能量比呈先下降后上升的趋势,反射能量比呈先上升后下降的趋势,其分形维数与锚杆直径呈二次函数关系,与破碎耗散能密度呈正相关且一次函数关系;锚杆直径对围岩锚固效应的提升存在最优匹配的特点,锚杆直径过大或过小均不利于降低锚固体的冲击破坏程度。研究成果对优化冲击地压巷道锚固支护参数具有指导意义。

关键词：高应变率锚杆直径分离式霍普金森压杆锚固体能量耗散分形维数

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冲击地压扰动响应失稳理论并行计算

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煤炭学报 2025年第1期50卷 81-91页

作者：潘一山王学滨郑一方陈双印辽宁大学物理学院辽宁沈阳110036 辽宁工程技术大学计算力学研究所辽宁阜新123000 辽宁工程技术大学力学与工程学院辽宁阜新123000

目前,冲击地压理论研究已经完成了从定性分析到定量分析的转变。巷道围岩临界应力计算是巷道安全性评价的重要依据。鉴于冲击地压问题的极度复杂性,在理论上继续取得突破极为困难。基于理论公式的巷道围岩临界应力计算,无法考虑更复杂... 详细信息

目前,冲击地压理论研究已经完成了从定性分析到定量分析的转变。巷道围岩临界应力计算是巷道安全性评价的重要依据。鉴于冲击地压问题的极度复杂性,在理论上继续取得突破极为困难。基于理论公式的巷道围岩临界应力计算,无法考虑更复杂的实际情况,例如非圆形巷道、非静水压力和复杂岩层结构。冲击地压理论和数值计算相结合具有更加广阔的应用前景,能使冲击地压理论进一步走向实际应用,这是极有价值的发展方向。这方面研究成果的成功取得依赖于数值计算技术的快速发展。研究将当今较先进的岩层运动并行计算系统StrataKing(一种自主开发的以拉格朗日元与离散元耦合方法为基础的非线性断裂力学GPU并行计算方法)与冲击地压扰动响应失稳理论相结合,首次提出了圆形巷道扰动响应失稳理论的数值模拟方法。该方法的思想是将非线性断裂力学数值分析方法中的Ⅱ型断裂能设定为中间变量,从而建立了静水压力条件下圆形巷道围岩临界应力与冲击能指数之间的关系。为了获取冲击能指数的数值解,采用了仅出现一个剪切面的理想岩样进行单轴压缩数值试验,以排除其他因素对应力-应变曲线峰后倾向于直线部分斜率的影响。对于高角度剪切破裂,提出了将非标准岩样的计算结果转换成标准岩样的结果的折算方法。折算后冲击能指数的范围为0.17~13.52,位于全国131个冲击地压矿井的调研数据之内。巷道围岩临界应力的计算结果是理论结果的0.4~2.5倍,这与针对全国20个冲击地压矿井的调研数据(临界应力的修正系数普遍大于1,甚至接近8)定性相符,从局部化破坏围岩比均匀破坏围岩的承载力高的角度进行了解释。冲击地压与局部化的关系过去有讨论,扰动响应失稳理论与局部化过去并无关系。通过局部化,扰动响应失稳理论与冲击地压之间在破坏机理上产生了密切的关联。StrataKing可为冲击地压矿井巷道安全性评价提供强大的算力支撑。

关键词：冲击地压定量分析扰动响应失稳理论冲击能指数局部化并行计算临界应力

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基于岩层运动并行计算系统StrataKing的岩层运动模拟

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矿业科学学报 2025年第2期10卷 214-225页

作者：王学滨余保健李小帅张钦杰郑一方辽宁工程技术大学计算力学研究所辽宁阜新123000 辽宁工程技术大学力学与工程学院辽宁阜新123000

目前,我国煤炭行业岩层运动模拟主要靠国外通用商业软件,存在计算效率低、计算规模小、矿业特色不明显等问题。基于自主开发的岩层运动并行计算系统StrataKing,通过GPU并行提升计算效率和计算规模,单元数为国外通用商业软件的10倍。Stra... 详细信息

目前,我国煤炭行业岩层运动模拟主要靠国外通用商业软件,存在计算效率低、计算规模小、矿业特色不明显等问题。基于自主开发的岩层运动并行计算系统StrataKing,通过GPU并行提升计算效率和计算规模,单元数为国外通用商业软件的10倍。StrataKing的新突破包括垮落岩石的膨胀、煤层和巷道开挖后的逐渐卸荷及支护作用下的随采随充等,分别用于探究110工法、长壁开采和充填开采的岩层运动规律。结果表明,对于110工法,得以保留的左巷的最大下沉量为0.103 m,与现场结果基本相符;对于长壁开采,工作面两侧一定范围内的煤体开裂,应力向远处转移,在此掘巷有利于巷道维护,弯曲下沉带下边界与煤层下表面的距离和相似模拟结果基本相符;对于充填开采,模型上表面最大下沉量比未充填模型减少56.52%,占采高的比例降低55.55%,若干岩层裂而未断。

关键词：煤矿岩层运动并行计算云计算采矿方法

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壳聚糖/氧化石墨烯复合材料研究现状

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复合材料学报 2025年第3期42卷 1261-1271页

作者：莫丽娟刘莹张靖羚王子豪辽宁工程技术大学材料科学与工程学院辽宁工程技术大学理学院

壳聚糖(CS)是具有良好生物相容性、可生物降解、无毒、抗菌等优点的天然碱性多糖，但CS材料力学性能较差、遇水易水解。氧化石墨烯(GO)具有较大的比表面积和良好的生物相容性、稳定性，能与其他材料结合制备出性能更优异的复合材料。将C... 详细信息

壳聚糖(CS)是具有良好生物相容性、可生物降解、无毒、抗菌等优点的天然碱性多糖，但CS材料力学性能较差、遇水易水解。氧化石墨烯(GO)具有较大的比表面积和良好的生物相容性、稳定性，能与其他材料结合制备出性能更优异的复合材料。将CS与GO进行复合，实现优势互补，可以得到兼具优异力学性能、生物活性和生物相容性的壳聚糖/氧化石墨烯(CS/GO)复合材料，CS/GO复合材料可以制备成水凝胶、纳米颗粒、薄膜、多孔材料等形式，这使CS/GO复合材料在环保、食品、医用等领域具有良好的应用前景。本文综述了CS/GO复合材料在药物载体、伤口敷料、组织工程支架、污染物吸附、食品保鲜5个方面的研究现状，并对CS/GO复合材料未来研究方向进行展望。

关键词：壳聚糖氧化石墨烯药物载体伤口敷料组织工程支架吸附食品保鲜

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尾矿坝渗流稳定性研究进展

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长江科学院院报 2025年第3期42卷 107-117页

作者：梁冰曾勇易富杜常博辽宁工程技术大学力学与工程学院辽宁阜新123000 辽宁工程技术大学土木工程学院辽宁阜新123000

渗流场是诱发尾矿坝渗流失稳的主要影响因素。加强尾矿坝渗流稳定性研究是保障尾矿坝安全的重要基础,有利于降低尾矿坝溃坝风险。基于国内外的相关研究资料,从尾矿坝的渗流失稳破坏类型与影响因素、渗流稳定性分析方法以及安全监测预警... 详细信息

渗流场是诱发尾矿坝渗流失稳的主要影响因素。加强尾矿坝渗流稳定性研究是保障尾矿坝安全的重要基础,有利于降低尾矿坝溃坝风险。基于国内外的相关研究资料,从尾矿坝的渗流失稳破坏类型与影响因素、渗流稳定性分析方法以及安全监测预警研究三大方向进行综述,指出了尾矿坝渗流稳定性研究中存在渗透破坏判别方法研究不足、缺乏对渗流场影响因素的系统性研究、宏-细观多尺度模型试验测量手段及其概化分区方法的研究不足,以及缺乏综合性稳定分析与评价方法及安全监测预警技术等方面的问题。针对当前尾矿坝渗流稳定性研究存在的不足,提出尾矿坝渗流稳定性研究领域有待深入探讨的问题,为今后重点研究提供思路。

关键词：尾矿坝渗流稳定性渗流场安全监测研究进展

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