检索结果-内蒙古大学图书馆

煤炭学报 2022年第2期47卷 711-721页

作者：韩军崔露郁贾冬旭惠乾嘉朱志洁 CAO Chen 辽宁工程技术大学矿业学院辽宁阜新123000 澳大利亚伍伦贡大学土木、采矿与环境学院新南威尔士伍伦贡2522 辽宁省煤炭资源安全开采与洁净利用工程研究中心辽宁阜新123000

冲击地压严重威胁煤炭安全高效开采,研究冲击地压发生机制具有重要意义。首先对矿井回采巷道冲击地压显现特征进行了归纳和总结,认为坚硬顶板和坚硬煤体是回采巷道发生冲击地压的关键地质特征,水平应力是冲击地压力源,巷帮煤体滑脱是回... 详细信息

冲击地压严重威胁煤炭安全高效开采,研究冲击地压发生机制具有重要意义。首先对矿井回采巷道冲击地压显现特征进行了归纳和总结,认为坚硬顶板和坚硬煤体是回采巷道发生冲击地压的关键地质特征,水平应力是冲击地压力源,巷帮煤体滑脱是回采巷道冲击的破坏特征。基于弹性地基理论,分析了坚硬顶板条件下回采工作面前方和临空侧顶板向上挠曲、导致煤层竖直压力卸载的特性,并与现场监测工程实践进行对比验证。在此基础上,以巷帮煤体为研究对象,建立了顶板-煤层-底板复合结构体的卸载滑移力学模型,通过分析煤块所受水平应力、煤体拉力及煤-顶板和煤-底板结构面摩擦力之间的力学平衡关系,建立了巷帮煤体冲击启动的临界方程,并对各变量的取值进行了讨论。结果显示,开采过程中,悬顶使坚硬顶板向下弯沉,坚硬煤体导致工作面前方和侧方顶板向上挠曲,从而使工作面前方或者侧向煤层垂直压力降低,使得顶底板对煤层夹持作用减弱,巷帮煤体在水平应力作用下,克服顶、底板摩擦力及煤体抗拉力后冲入巷道,形成冲击地压。基于建立的模型,分析了开采深度、顶板强度、弹模和厚度、煤层强度和弹模等控制要素的影响和作用。最后,以唐山矿“8·2”冲击地压和红阳三矿“11·11”冲击地压为例,应用提出的模型解释了坚硬顶板挠曲、巷帮煤体卸载滑脱的冲击地压发生机制,对提出的模型进行了验证。

关键词：坚硬顶板回采巷道冲击地压卸载滑脱机制

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3D打印材料模拟脆性煤岩单轴加载力学特征的初步研究

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工程地质学报 2023年第6期31卷 1863-1871页

作者：王亚帆韩军惠乾嘉 CAO Chen 辽宁工程技术大学矿业学院阜新123000 辽宁省煤炭资源安全开采与洁净利用工程研究中心阜新123000 澳大利亚伍伦贡大学新南威尔士2522澳大利亚

传统的岩石取样方法以及模具浇筑常受到人工操作误差及取样内部结构复杂差异大的影响,导致岩石试件获取的周期时间长,精度低,造成试样的力学试验结果离散性大。3D打印技术具有精度高、周期短、打印材料多样化等优点,考虑到岩石力学研究... 详细信息

传统的岩石取样方法以及模具浇筑常受到人工操作误差及取样内部结构复杂差异大的影响,导致岩石试件获取的周期时间长,精度低,造成试样的力学试验结果离散性大。3D打印技术具有精度高、周期短、打印材料多样化等优点,考虑到岩石力学研究受到试件各向异性、结构面复杂、随机性高及试件制备存在误差等因素影响,为寻求能够模拟天然煤岩的3D打印材料,选取了聚乳酸塑料(PLA)、光敏树脂材料SLA600及Vero White Plus,以及覆膜砂粉末材料4种材料制备标准力学试验试件进行单轴压缩试验,获取了4种材料的3D打印试样的力学参数及应力-应变曲线,并对比分析了它们与煤岩的表观破裂模式的相似性。结果表明:光敏树脂材料Vero White Plus与砂岩岩样的峰值强度、杨氏模量、泊松比及应力-应变曲线整体趋势相近;覆膜砂材料与所选煤样的峰值强度、杨氏模量及应力-应变曲线相近;表观破坏模式方面,PLA材料未发生与煤岩相似的脆性破坏;两种光敏树脂材料均发生了拉张与剪切破裂,其中SLA600材料表现出局部膨胀性,Vero White Plus材料与SLA600相比更适合模拟高强度的脆性硬岩;而覆膜砂3D打印试件的破裂特征及力学特性与低强度软岩相似,可作为低强度的脆性煤体的3D打印相似材料。

关键词： 3D打印相似材料类煤岩试件力学特性

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适用于围岩大变形的螺纹钢锚杆设计及工程实践

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煤炭学报 2021年第12期46卷 3745-3755页

作者：韩军王鑫马双文张明 CAO Chen REN Ting 辽宁工程技术大学矿业学院辽宁阜新123000 辽宁省煤炭资源安全开采与洁净利用工程研究中心辽宁阜新123000 澳大利亚伍伦贡大学土木、采矿与环境学院新南威尔士伍伦贡2522

矿用锚杆自20世纪90年代已开始大规模应用,但目前其螺纹几何参数仍与土木行业钢筋相同。钢筋螺纹是针对地面无地应力、且支护体变形控制在弹性阶段的钢混结构而设计,随着深部资源开采进展,地下巷道出现围岩大变形,原基于地面建筑的钢筋... 详细信息

矿用锚杆自20世纪90年代已开始大规模应用,但目前其螺纹几何参数仍与土木行业钢筋相同。钢筋螺纹是针对地面无地应力、且支护体变形控制在弹性阶段的钢混结构而设计,随着深部资源开采进展,地下巷道出现围岩大变形,原基于地面建筑的钢筋螺纹几何参数需针对高地应力、软岩大变形等地质条件进行优化。基于锚固力学载荷传递机理,明确螺纹钢螺纹是锚杆支护承载者,锚杆锚固性能与螺纹几何参数密切相关;通过分析锚固段的破坏方式,将锚固段破坏分为平行剪切破坏和剪涨滑移破坏;进一步通过分析2种破坏过程,阐明了螺纹几何参数(包括杆体直径、螺纹上升角、肋宽、肋坡角、肋高、肋间距)对锚固性能的影响和作用。针对深部资源开采,综合考虑巷道围岩的变形控制及离层控制,研发了一种适用于围岩大变形的新型螺纹钢锚杆,该设计通过螺纹几何优化提高了锚固段的峰后残余强度,通过增加锚固段吸能能力有效提高大变形围岩体的岩层控制能力。对新螺纹钢锚杆进行了实验室锚固力测试和现场拉拔试验,结果显示,围岩大变形锚杆平均拉拔力峰值比矿用左旋锚杆分别提高了13%和16%;从能量吸收的角度,新锚杆在实验室和现场的平均吸能较左旋锚杆提高了15%和55%,表明围岩大变形锚杆的锚固性能优于矿用的左旋锚杆。进一步对新设计锚杆进行了工业试验,在深部回采巷道设计安装了3种锚网支护方式,通过对比分析断面收敛量、顶板离层量、杆力及锚杆宏观破断失效方式等,进一步验证了新设计的围岩大变形锚杆支护更有利于深部巷道的岩层控制。

关键词：螺纹优化围岩大变形锚杆支护锚固力测试工业试验

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不同强度煤体声发射特征研究

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地下空间与工程学报 2021年第3期17卷 739-747页

作者：韩军韩韶泽马双文张璐宇曹晨辽宁工程技术大学矿业学院辽宁阜新123000 辽宁省煤炭资源安全开采与洁净利用工程研究中心辽宁阜新123000 澳大利亚伍伦贡大学土木、采矿与环境学院新南威尔士伍伦贡2520

为研究不同强度煤承载的声发射特征,选取平均单轴抗压强度分别为30 MPa(大同矿区忻州窑矿)和10 MPa(双鸭山矿区东荣二矿)的煤体试样进行了单轴压缩条件下的声发射试验,对煤在单轴压缩过程各阶段声发射能量、振铃计数等进行分析。试验结... 详细信息

为研究不同强度煤承载的声发射特征,选取平均单轴抗压强度分别为30 MPa(大同矿区忻州窑矿)和10 MPa(双鸭山矿区东荣二矿)的煤体试样进行了单轴压缩条件下的声发射试验,对煤在单轴压缩过程各阶段声发射能量、振铃计数等进行分析。试验结果显示,不同强度的煤压缩过程中表现出的AE能量、振铃计数等存在着差异,尤其在线弹性阶段和应力峰值阶段,AE特征发生明显突变;强度较大的忻州窑矿的煤样振铃计数出现的时间晚于东营二矿,但振铃计数与能量峰值增幅较东营二矿更快。论文亦综合分析了文献中其他煤样受压声发射研究的数据,均支持本文结论。

关键词：单轴压缩声发射能量

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坚硬顶板回采巷道冲击地压的卸载滑脱机制

坚硬顶板回采巷道冲击地压的卸载滑脱机制

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煤炭学报大讲堂——2022“新锐科学家’成果分享会

作者：韩军崔露郁贾冬旭惠乾嘉朱志洁 CAO Chen 辽宁工程技术大学矿业学院辽宁阜新123000 辽宁省煤炭资源安全开采与洁净利用工程研究中心辽宁阜新 123000 辽宁工程技术大学矿业学院辽宁阜新123000 澳大利亚伍伦贡大学土木、采矿与环境学院新南威尔士伍伦贡2522

冲击地压严重威胁煤炭安全高效开采，研究冲击地压发生机制具有重要意义。首先对矿井回采巷道冲击地压显现特征进行了归纳和总结，认为坚硬顶板和坚硬煤体是回采巷道发生冲击地压的关键地质特征，水平应力是冲击地压力源，巷帮煤体滑脱... 详细信息

冲击地压严重威胁煤炭安全高效开采，研究冲击地压发生机制具有重要意义。首先对矿井回采巷道冲击地压显现特征进行了归纳和总结，认为坚硬顶板和坚硬煤体是回采巷道发生冲击地压的关键地质特征，水平应力是冲击地压力源，巷帮煤体滑脱是回采巷道冲击的破坏特征。基于弹性地基理论，分析了坚硬顶板条件下回采工作面前方和临空侧顶板向上挠曲、导致煤层竖直压力卸载的特性，并与现场监测工程实践进行对比验证。在此基础上，以巷帮煤体为研究对象，建立了顶板-煤层-底板复合结构体的卸载滑移力学模型，通过分析煤块所受水平应力、煤体拉力及煤-顶板和煤-底板结构面摩擦力之间的力学平衡关系，建立了巷帮煤体冲击启动的临界方程，并对各变量的取值进行了讨论。结果显示，开采过程中，悬顶使坚硬顶板向下弯沉，坚硬煤体导致工作面前方和侧方顶板向上挠曲，从而使工作面前方或者侧向煤层垂直压力降低，使得顶底板对煤层夹持作用减弱，巷帮煤体在水平应力作用下，克服顶、底板摩擦力及煤体抗拉力后冲入巷道，形成冲击地压。基于建立的模型，分析了开采深度、顶板强度、弹模和厚度、煤层强度和弹模等控制要素的影响和作用。最后，以唐山矿"8·2"冲击地压和红阳三矿"11·11"冲击地压为例，应用提出的模型解释了坚硬顶板挠曲、巷帮煤体卸载滑脱的冲击地压发生机制，对提出的模型进行了验证。

关键词：坚硬顶板回采巷道冲击地压卸载滑脱机制

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套筒刚度对左旋锚杆锚固力的影响研究

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采矿与安全工程学报 2020年第5期37卷 890-897页

作者：韩军张明 CAO Chen 毕作庆 CAI Ming 马双文辽宁工程技术大学矿业学院辽宁阜新123000 辽宁省煤炭资源安全开采与洁净利用工程研究中心辽宁阜新123000 澳大利亚伍伦贡大学土木、采矿与环境学院新南威尔士伍伦贡2522 劳伦森大学工程学院安大略萨德伯里P3E 2C6

实验室短拉拔试验是锚固力学机理分析与锚杆支护技术研究的重要试验手段之一。为了研究套筒径向刚度与锚杆锚固力的关系,分别使用内径皆为30 mm、壁厚31 mm的PVC套筒、壁厚5.8 mm的铝套筒、壁厚5.5 mm和7.0 mm的钢套筒,对肋间距12 mm和4... 详细信息

实验室短拉拔试验是锚固力学机理分析与锚杆支护技术研究的重要试验手段之一。为了研究套筒径向刚度与锚杆锚固力的关系,分别使用内径皆为30 mm、壁厚31 mm的PVC套筒、壁厚5.8 mm的铝套筒、壁厚5.5 mm和7.0 mm的钢套筒,对肋间距12 mm和48 mm的矿用左旋螺纹钢锚杆进行实验室套筒拉拔试验,得到肋间距12mm和48mm的左旋锚杆在不同套筒(围岩)径向刚度下的拉拔曲线与锚固力数据。研究表明:1)通过厚壁理论计算,建立了实验室内PVC、6061铝和20钢共3种不同材料及适当壁厚的套筒与现场不同围岩刚度对应的仿真方法;2)通过对锚固力与套筒(围岩)径向刚度数据拟合,得到锚固力与不同巷道围岩刚度的类比关系公式,并采用此公式对其他围岩性质下的锚固力进行了计算;3)对于同一肋间距的锚杆,随着套筒径向刚度增加,锚固力不断增大至理论最大值,且套筒(围岩)径向刚度为0时的锚固力值与锚固剂力学参数有关,与围岩性质等因素无关;4)在弹性阶段内,对于锚固于同一刚度套筒的试件,其肋间距越大,锚固力越大。本次试验结果为现场不同煤矿条件的应用提供了理论依据,对现场锚固力的测试具有借鉴意义。

关键词：左旋锚杆短拉拔试验套筒径向刚度锚固力肋间距

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冲击地压的两种破坏类型及其机制

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辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2024年第5期43卷 524-533页

作者：韩军郭宝龙贾冬旭马双文齐庆新朱志洁赵善坤荣海 CAO Chen 辽宁工程技术大学矿业学院辽宁阜新123000 澳大利亚伍伦贡大学土木、采矿与环境学院新南威尔士伍伦贡2522 辽宁省煤炭资源安全开采与洁净利用工程研究中心辽宁阜新123000 煤炭科学研究总院有限公司深部开采与冲击地压防治研究院北京100013 煤炭科学技术研究院有限公司安全分院北京100013

为揭示冲击地压的发生机理,分析了多个冲击地压实例,提出冲击地压的新分类及其发生机制。研究结果表明:存在两种不同破坏类型的冲击地压,定义为煤体破碎型和煤体滑动型,前者以煤体的冲击破碎为显著特征,后者以煤体整体冲入巷道内为主要... 详细信息

为揭示冲击地压的发生机理,分析了多个冲击地压实例,提出冲击地压的新分类及其发生机制。研究结果表明:存在两种不同破坏类型的冲击地压,定义为煤体破碎型和煤体滑动型,前者以煤体的冲击破碎为显著特征,后者以煤体整体冲入巷道内为主要特征。煤体破碎型冲击地压的发生机理为破裂冲击机理,即煤体在高应力作用下破裂后围岩发生弹性回弹,对煤体产生准动态加载,导致煤体发生冲击破坏;煤体滑动型冲击地压的机理为卸载滑脱机理,即特定条件下顶板向上挠曲导致煤层竖直压力降低,竖向夹持力降低的煤体在水平应力作用下整体冲入巷道。研究结论可为冲击地压的分类和精准防治提供指导。

关键词：冲击地压煤体破碎型煤体滑动型破裂冲击卸载滑脱

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倾斜煤层窄长露天矿分区开采分期境界优化

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重庆大学学报（自然科学版） 2019年第4期42卷 101-110页

作者：曹博陶亚彬白润才白文政刘光伟辽宁工程技术大学矿业学院辽宁阜新123000 辽宁工程技术大学煤炭资源安全开采与洁净利用工程研究中心辽宁阜新123000

针对倾斜煤层窄长露天矿,经常采用纵采转横采内排的开采程序,基于其剥离物流向流量的变化对经济合理剥采比大小的影响,提出一种分区、分时期的优化开采境界方法。该方法依据首采区位置的不同可分为A模式(即首采区位于矿权一侧)和B模式(... 详细信息

针对倾斜煤层窄长露天矿,经常采用纵采转横采内排的开采程序,基于其剥离物流向流量的变化对经济合理剥采比大小的影响,提出一种分区、分时期的优化开采境界方法。该方法依据首采区位置的不同可分为A模式(即首采区位于矿权一侧)和B模式(即首采区位于矿权中部)两种开采模式。此外,按照露天剥采工程发展过程中剥离物流向流量变化的情况,将其露天矿山开采过程归结为三个时期:全部外排期、部分内排期和全部内排期。通过构建剥、采、排工程位置模型,系统地研究了两种开采模式分时期境界优化的原则和适用条件,并提出境界优化模型。研究成果在准东露天煤矿开采实践中得到应用,结果表明:准东露天矿的经济合理剥采与其开采境界优化前相比,由原来的1.50m^3/t增加至1.62m^3/t,其经济合理开采深度增加了24.7m,顶帮外扩距离增加了45.65m,经济可采储量增加了85.27Mt。实现了露天开采经济效益的最大化。

关键词：倾斜煤层露天矿纵采转横采经济合理剥采比分区开采分期境界优化

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露天矿计划阶段内离散块体物料运距预测算法

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煤炭学报 2019年第4期44卷 1098-1106页

作者：柴森霖刘光伟白润才曹博辽宁工程技术大学矿业学院辽宁阜新123000 辽宁工程技术大学煤炭资源安全开采与洁净利用工程研究中心辽宁阜新123000 辽宁工程技术大学辽宁省高等学校矿产资源开发利用技术及装备研究院辽宁阜新123000

矿岩运距是衡量露天矿山卡车运输经济性的重要指标之一,但多年因受运输系统复杂、多变等多种综合因素限制,在进度计划编制期间进行逐条带的运距计算问题一直并未得到有效解决。特别是需要进行离散化的物料规划时,传统逐阶段的运距量测... 详细信息

矿岩运距是衡量露天矿山卡车运输经济性的重要指标之一,但多年因受运输系统复杂、多变等多种综合因素限制,在进度计划编制期间进行逐条带的运距计算问题一直并未得到有效解决。特别是需要进行离散化的物料规划时,传统逐阶段的运距量测方法无法对离散块体进行逐个推估。因此,为有效解决计划阶段内离散块体物料运距计算问题,根据露天矿外排土场出入口选址及排土运输干线相对固定等空间特征,将非线性预测理论、因子分析法等技术方法应用于实际的矿山优化问题中,研究了排土场计划阶段内块体运距波动变化的主要控制因素;结合外排土场内运距波动变化的影响要素,提出了采用加权最小二乘支持向量机技术(WLS-SVM)拟合非线性运距曲线的预测算法,并对权向量、核参数等主观经验指标进行了动态修正,以实现对计划阶段内(两阶段工程位置间的)离散块体物料过程运距的时变预测;最终,利用拟合出的时变曲线,实现两连续工程位置间逐个物料块体运距的高效计算。实验结果表明:预测算法的误差期望分别为:训练集0. 93 m,测试集0. 84 m,且在实验中表现出模型精度易受样本规模影响的特性,且当样本规模N>90时,可控制绝对误差水平稳定在0. 8%～1. 2%。结论表明:试图应用非线性预测理论处理计划阶段内缺乏时变路网条件的运距预测问题是可行的,提出的算法模型对解决计划阶段内的逐块体运距赋值问题具有现实有效性。常规的露天矿山运输优化问题其优化目标和特征参数之间往往存在紧密耦合关系,无法直接应用特定的优化、规划模型进行计算求解,尝试采用全新的解耦思想和求解思路对于有效解决露天矿山运输优化问题是十分有益的,也应该是今后露天矿山系统工程学科研究的热点问题之一。

关键词：改进粒子群算法加权最小二乘向量机露天矿卡车外排土场运距预测

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煤与瓦斯突出解危措施合理性判别与优化

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安全与环境学报 2020年第2期20卷 530-538页

作者：荣海张宏伟朱志洁吕有厂宋卫华贾策辽宁工程技术大学矿业学院辽宁阜新123000 辽宁工程技术大学煤炭资源安全开采与洁净利用工程研究中心辽宁阜新123000 炼焦煤资源开发及综合利用国家重点实验室河南平顶山467000 中国平煤神马集团能源化工研究院河南平顶山467000

为了优化瓦斯抽采解危措施,降低煤与瓦斯突出发生危险,以河南省某煤与瓦斯突出矿井为研究对象,应用FLAC3D数值模拟方法建立岩体应力与煤与瓦斯突出之间的内在联系,分析掘进对煤与瓦斯突出发生的影响。运用COMSOL Multiphysics软件对矿... 详细信息

为了优化瓦斯抽采解危措施,降低煤与瓦斯突出发生危险,以河南省某煤与瓦斯突出矿井为研究对象,应用FLAC3D数值模拟方法建立岩体应力与煤与瓦斯突出之间的内在联系,分析掘进对煤与瓦斯突出发生的影响。运用COMSOL Multiphysics软件对矿井原解危措施的合理性进行分析,并对解危方案进行优化,应用现场监测数据对优化后的解危效果进行验证。结果表明:巷道的掘进使煤岩体应力升高24%~25%,增大了煤与瓦斯突出发生的危险;原解危措施采取后,巷道煤体峰值瓦斯压力为0. 63~0. 64 MPa,大于河南省0. 6 MPa的规定指标,峰值瓦斯含量为7. 00~7. 12m^3/t,均大于河南省6 m^3/t的规定指标;采用优化后的解危措施后,峰值瓦斯压力与原始模拟方案相比下降了20. 31%~38. 1%,峰值瓦斯含量相较于原始模拟方案降幅达到31. 16%,达到了河南省煤与瓦斯突出防治的相关规定要求。

关键词：安全工程煤与瓦斯突出数值模拟解危措施方案优化效果验证

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