• 基于地音监测技术的多类型冲击地压前兆特征研究

    陆闯;王元杰;陈法兵;李岩;夏永学;刘宁

    针对煤矿多类型冲击地压地音监测预警问题,基于冲击地压启动理论和现场地音监测数据,分析了不同类型冲击地压的失稳启动机制,得出冲击地压发生前煤岩体应力变化主要分为持续加载型、动静加载型和循环加卸载型3种;结合实验室煤岩体全应力-应变曲线与声发射监测数据,对煤岩体试件破坏前发生3种类型应力变化的地音前兆特征进行了细化研究,并通过现场实测数据,对3种不同类型冲击地压失稳破坏前地音活动演化规律进行了分析。结果表明:现场冲击地压发生前地音活动演化规律与实验室煤岩体试件破坏前地音前兆特征具有一致性。因此,基于地音监测技术的多类型冲击地压前兆特征研究可以对相应类型冲击地压灾害的防控实现不同程度的指导作用,为煤矿现场防控冲击地压灾害提供一定的理论支撑。

    网络首发时间: 2022-11-21 16:23:26[查看摘要][在线阅读][下载 610K]
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  • 特厚煤层综放工作面煤-架受力演化特征及其承载机理

    郭星辰;郭军;冯国瑞;文晓泽;戚庭野;白锦文;高瑞;钱瑞鹏;朱林俊

    为了研究特厚煤层综放工作面煤-架结构及其承载机理,以塔山矿8216工作面为背景,根据煤体与支架的位置关系将其分为架前顶煤、架上顶煤和承载煤体,采用FLAC3D数值模拟软件分析了煤-架结构应力演化特征及煤体失稳破坏规律。结果表明:工作面超前支承压力峰值位于煤壁斜上方的架前顶煤中,顶煤破坏深度与超前支承压力峰值的超前距离基本相当,向控顶区侧呈“弧形”破坏形态。确定了煤-架结构对顶板来压承载能力的排序依次为架前顶煤>承载煤体>液压支架>架上顶煤。承载煤体在围岩应力拱和顶煤的保护下破坏深度始终保持在近煤壁侧3 m内,已破坏煤体应力基本不受推进距离与支架工作阻力变化的影响。架上顶煤在顶煤冒放前后承载特性不同,进而引起整个煤-架结构承载特性的改变。放煤前后煤壁破坏深度分别为3 m和2 m,顶煤破坏深度分别为7 m和12 m。架前顶煤的失稳是发生端面冒顶的主要原因,煤壁侧承载煤体的破坏是煤壁片帮的直接原因。在围岩应力拱的作用下,顶板以架前顶煤为轴做回转运动并伴随着顶板、支架及超前煤体应力的动态变化,但煤-架结构的承载特性不会改变。研究结果可为特厚煤层综放工作面矿压灾害防控提供有益参考。

    网络首发时间: 2022-11-21 16:07:14[查看摘要][在线阅读][下载 1264K]
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  • 综放工作面过空巷矿压显现规律及控制技术研究

    卢恒;张传宝;仵振华;王禹昌

    通过数值模拟与理论分析等方法对工作面过空巷时超前应力分布、煤体稳定性及基本顶破坏特征进行研究,结果显示:超前应力叠加作用下空巷围岩变形剧烈,煤柱失稳破坏;基于Winkler弹性基础梁理论建立基本顶破断力学模型,求解了空巷上方基本顶弯矩方程,其揭示了空巷导致工作面前方基本顶超前断裂的现象,且空巷越宽,基本顶超前断裂位置离工作面越远;工作面推进过程中其前方基本顶偏应力第二不变量J_2呈双峰值分布,工作面离空巷越近,基本顶J_2峰值越高,畸变能越大。基于数值模拟研究工作面过空巷围岩控制技术,结果显示:高水材料充填支护空巷能有效避免基本顶超前断裂,维护空巷的稳定性。制定了高水材料充填与双木垛支护的空巷分区控制措施,现场监测显示:工作面过空巷过程中,液压支架工作阻力处在安全范围内,工作面能够安全通过空巷。该研究成果对同类型综放工作面过空巷期间巷道围岩与顶板控制可提供一定的参考。

    网络首发时间: 2022-11-16 16:06:14[查看摘要][在线阅读][下载 1085K]
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  • 坚硬覆岩的结构失稳运动规律及其对冲击地压的影响

    荣海;于世棋;王雅迪;潘立婷;郭凯鹏;李南南

    为研究坚硬覆岩的结构失稳运动规律,以耿村煤矿13200工作面为工程背景,构建坚硬岩层失稳结构模型,对坚硬岩层结构特征、结构形成条件、结构失稳尺度、结构失稳释放能量等进行了分析,并分别给出了相应的计算公式,确定坚硬岩层失稳对冲击地压的控制作用。研究结果表明:13200工作面低位和中位坚硬岩层下方存在自由空间,具备结构形成的条件;高位坚硬岩层下方无自由空间,不具备结构形成的条件。根据13200工作面钻孔柱状及其物理力学参数确定了其上覆岩层关键层个数和所在层位,并对该工作面坚硬岩层结构失稳尺度和失稳能量释放进行了计算,计算结果表明:在13200工作面回采期间,低、中位坚硬岩层初次失稳和周期失稳的释放能量均超过冲击地压发生的临界能量,是工作面发生冲击地压的主要影响因素;高位坚硬岩层上部的巨厚砾岩不会出现垮落失稳而释放冲击能量,不直接控制冲击地压的发生,是工作面发生冲击地压的次要影响因素。确定了13200工作面坚硬岩层结构失稳的防治措施,关键是通过减小低、中位坚硬岩层结构失稳尺度和失稳后释放的能量,以降低冲击地压的发生几率。研究结果可为其他具备类似坚硬岩层条件矿井的冲击地压控制提供重要参考。

    网络首发时间: 2022-11-15 11:22:19[查看摘要][在线阅读][下载 835K]
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  • 不同养护温度下水泥基尾砂胶结充填体的力学特性及能量演化规律

    苏红艳;宋平新;何强

    养护温度能够对水泥基尾砂胶结充填体力学性能造成显著影响,在实验室开展了不同养护温度下的充填体单轴抗压试验,研究了养护温度对充填体应力-应变曲线及力学特性的影响规律,并揭示了充填体变形破坏各阶段的能量演化规律。结果表明:当养护温度范围为20~50℃时,充填体的峰值应力、初裂应力及弹性模量均随着养护温度的增加呈现先增大后减小的趋势,并且都在养护温度为30℃时达到最大值,说明充填体的养护温度存在临界值;充填体在峰值应力点处的总应变能及弹性应变能随着养护温度的增加均表现出先增大后减小的趋势,并且耗散能与总应变能随着轴向应变的增加呈现非线性递增规律;此外,在初始压密、线弹性变形及屈服破坏阶段,能量主要以弹性能的形式储存在充填体内部,而在峰后变形破坏阶段能量以耗散为主,并且养护温度会对能量指标水平产生影响;微观测试结果表明,充填体在高温养护环境下产生的自由水蒸发效应会导致充填体内部空隙结构更为明显,从而对充填体力学性能产生不利影响。

    网络首发时间: 2022-10-13 14:41:44[查看摘要][在线阅读][下载 534K]
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  • 层理发育型层状岩体承压力学性状演变规律试验研究

    张浩;伍永平;解盘石

    层理发育型直接顶岩层结构非连续性导致承压力学性状复杂,作为“支架-围岩”系统中关键性中间媒介,其性状会直接影响围岩控制效果。为保证该类工作面安全生产,亟需探究层理发育型层状岩体承压力学性状演变规律。采用不同向加压力学试验及理论分析法,系统研究不同形式加压环境层理发育型层状直接顶原型试样压力传递、形变破坏演变规律及层间效应与其破坏响应机制,结果表明:层理发育型层状岩体轴向承压时纵向裂隙会在层面处间断或偏折,局部迹线呈梯阶状,层面处多会发育出小尺度径向裂隙,点、侧压下层状样体均发生由层间效应主导的片层式破坏,破坏状态与承压角正向相关,承压会沿层面偏转后穿层向下迁移,且会发生重复性压降,扩容形变呈跳跃阶段式变化,依次为缓增长、线性增长及陡向急增,层间效应作用方式与层理发育型层状岩体结构密切相关,多分层灰白色直接顶主要为偏转压力散播路径,而大层间距黑色直接顶为异化传压路径、影响结构稳定及破坏状态。

    网络首发时间: 2022-09-26 16:26:51[查看摘要][在线阅读][下载 485K]
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  • 岩样破裂过程声发射参数特征与时频特性分析

    杨丽荣;黎嘉骏;江川;黄祥海

    岩样破裂声发射信号中包含破裂关键时频信息,探究信号参数与岩样破裂前兆特征之间的关系对岩石工程灾害的预测具有现实意义。传统的伪维格纳分布(PseudoWigner-Ville Distribution,PWVD)算法能够通过对信号加窗来突出信号的局部特征,但是试验采集的信号一般是实值,直接运用PWVD进行时频分析可能会出现虚假频谱的情况。针对该问题,提出了一种基于Hilbert变换(HilbertTransform,HT)的HPWVD时频分析方法对声发射信号展开时频研究。首先通过单轴压缩试验采集到钨岩、砂岩的破裂声发射信号;然后运用参数分析法对2种岩样累计振铃计数及累计能量的分布特征展开分析,并由此划分破裂阶段及确定破裂阶段临界点;最后运用HPWVD算法获取临界点前后的声发射信号的时频特征。研究结果表明,运用HPWVD算法对信号进行时频分析能够很好地消除虚假频谱的现象,并能准确获取临界点前后的时频信息,即岩样在破裂前的能量会在新的频段内重新分布与聚集,为岩样破裂预测提供了依据。

    网络首发时间: 2022-09-26 13:20:26[查看摘要][在线阅读][下载 2960K]
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  • 回撤通道顶板结构失稳机理及压裂控制研究

    张永强;王襄禹;李冠军;李军臣;姚志红;杨俊峰

    针对工作面末采期回撤通道顶板失稳导致支护体受力过大和围岩破坏问题,建立了基本顶超前断裂关键块力学模型,对比分析了不同来压位置和悬顶结构对回撤通道稳定性的影响。结果表明:降低支架后方悬顶长度和岩块间的挤压力、提高支护强度可缓解失稳顶板岩块对支架的作用力。基本顶断裂位置靠近回撤通道上方时关键块偏转下沉会造成围岩严重破坏。通过水力压裂可以加速顶板岩层破断和下沉,减轻末采期来压强度甚至改变来压规律,使回撤通道围岩免受顶板强来压作用。现场应用表明,水力压裂后支架载荷和围岩变形显著减小,实现了霍洛湾煤矿31108工作面的安全高效回撤。

    网络首发时间: 2022-09-26 12:14:26[查看摘要][在线阅读][下载 1812K]
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  • 水化学侵蚀条件下砂岩力学特性及能量损伤特征演化规律

    张晓悟;徐金海;黄宁;孙垒;曹悦

    为研究水化学侵蚀条件下砂岩力学特性及能量损伤特征演化规律,利用水化学侵蚀后砂岩单轴压缩试验,分析了水化学侵蚀作用对砂岩力学特性及破坏形式影响规律,研究了水化学侵蚀后砂岩受载过程中能量储存、耗散演化特性,得到了砂岩极限储能模型,建立了砂岩损伤评价指标。研究结果表明:水化学侵蚀后脆性砂岩出现应变软化,破坏形式由劈裂转化为剪切破坏;加载初期,外部输入能全部转化为耗散能,加载后期,则主要转化为弹性能,储存的弹性能达到砂岩储能极限是其发生破坏的主要原因;砂岩的储能极限与侵蚀溶液p H值非线性相关;建立的砂岩损伤评价指标能够较好的评价水化学侵蚀后砂岩受载时的损伤程度。研究成果可为涉水岩土工程空间结构稳定性评估及安全评价提供参考。

    网络首发时间: 2022-09-17 07:46:19[查看摘要][在线阅读][下载 2843K]
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  • 基于ANP-MEA模型的智能化开采工作面适应性评价研究

    张科学;闫星辰;何满潮;陈学习;孙健东;李东;王晓玲;亢磊;杨海江;朱俊傲;吴永伟

    为了更好的解决煤矿智能化开采工作面适应性评价模型中关联性和模糊性等问题,提出从地质条件、开采技术条件、关键技术条件以及管理保障条件等4个一级影响因素及相对应的16个二级影响因素,构造煤矿智能化开采工作面适应性评价指标体系,建立了煤矿智能化开采工作面适应性ANP网络模型。将煤矿智能化开采工作面适应性评价等级划分为I级(好)、II级(较好)、III级(一般)和IV级(差)共4个等级。采用网络层次分析法(ANP)研究影响因素之间的相互联系,并使用YAANP软件计算煤矿智能化开采工作面适应性影响因素的权重。为了有效降低减少个人因素对影响因素评价评分的影响,将网络层次分析法(ANP)与物元可拓模型相结合,对煤矿智能化开采工作面适应性影响因素进行评价,计算出各个影响因素的关联度及综合关联度,再由综合关联度对煤矿智能化开采工作面适应性进行等级评定。应用煤矿智能化开采工作面适应性ANP网络模型对陕西黄陵1号煤矿的810智能化工作面进行实例分析,通过计算得出该煤矿智能化开采工作面适应性综合关联度为K_1=0.06,K_2=-0.05,K_3=-0.61,K_4=-0.77,对比评价标准分析得出煤矿智能化开采工作面适应性评价等级为Ⅰ级(好),分析结果与现场实际情况相符合,说明建立的煤矿智能化开采工作面适应性ANP网络模型具有一定的可行性与科学性。

    网络首发时间: 2022-08-31 16:06:09[查看摘要][在线阅读][下载 921K]
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  • 锚杆拉剪耦合失效模式在FLAC3D中的实现与应用

    栾恒杰;曹艳伟;蒋宇静;管彦太;李春平;张孙豪;刘建荣

    在数值模拟中准确表达锚杆的承载性能对锚固支护设计至关重要。为在FLAC3D中模拟锚杆的拉剪耦合失效模式,基于锚杆失效理论判据,采用Fish语言对Pile结构单元的本构模型进行了修正,并通过锚固结构面剪切数值模拟和室内试验验证了其有效性。以兴隆庄煤矿巷道锚固支护为工程背景开展修正模型的工程应用,分析了其适用性。工程应用结果表明:修正模型模拟得到的巷道围岩变形量更大,原始模型锚杆的剪力和轴力均维持在较高水平,而修正模型达到锚杆失效条件后剪力和轴力均降为0,修正模型条件下的模拟结果更符合现场实际。工程岩体中结构面丰富,采用Pile结构单元原始模型模拟会造成支护效果评价不准确,进而引发围岩失稳等工程灾害,因此模拟时有必要考虑锚杆的拉剪耦合失效模式。

    网络首发时间: 2022-07-27 16:57:12[查看摘要][在线阅读][下载 854K]
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  • 基于正交试验的充填体,力学及微观特性研究

    许茜;王彦明;张雯超

    针对粉煤灰、水泥掺量及料浆质量浓度3种因素对粉煤灰-废石胶结充填体力学性能的影响,进行正交试验设计。通过对粉煤灰-废石胶结充填体抗压、抗拉强度进行极差和方差分析,得到3种因素对充填体抗压、抗拉强度的影响程度和显著性影响因素。通过扫描电镜显微镜(SEM)对粉煤灰-废石胶结充填体的微观结构进行扫描并分析。试验结果表明:3种因素均为充填体早期抗压强度的显著性影响因素,而其后期抗压强度的显著性影响因素只有水泥掺量,在养护龄期为3,7,28d时,对充填体抗压强度影响程度为:料浆质量浓度>粉煤灰掺量>水泥掺量;充填体抗拉强度的显著性影响因素只有水泥掺量和粉煤灰掺量,对充填体抗拉强度的影响程度为:水泥掺量>粉煤灰掺量>料浆质量浓度。充填体内部微观结构的致密性随着水泥掺量或料浆质量浓度的增加而提高,进而表现为充填体抗压、抗拉强度的提高。

    网络首发时间: 2022-07-27 16:57:11[查看摘要][在线阅读][下载 662K]
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  • 厚煤切顶巷道顶板围岩支护承载稳定性分析

    张懿;张向阳;卜庆为;李修冠

    随着深部开采中切顶卸压技术的普遍实施,切顶巷道的顶板围岩稳定性问题日益突出,特别是对于厚煤层、厚泥岩等易离层破碎的煤岩顶板,切顶巷道冒顶失稳隐患更为严重。为研究上述问题,结合具体工程背景分析厚煤切顶巷道顶板采动失稳特征,提出以单体液压支柱支护为承载结构的厚煤切顶巷道顶板支护控制对策,构建单体柱顶板承载力学模型。研究结果表明:受超前采动的影响,巷道顶板破坏失稳现象加剧,且厚煤顶板条件导致锚杆(索)锚固悬吊作用有限,因此被动支护成为切顶巷道稳定性控制的关键。通过构建单体柱顶板承载结构力学模型,发现巷道越宽带来的顶板支护承载负担越大,单体柱数量越多,越有利于被动支护分担顶板来压;单体柱布置越靠近巷道顶板中部,被动支护的控制效率越高,合理布置能够实现超前采动影响下切顶巷道的稳定性控制。通过数值模拟和工程实践的支护控制效果验证,证明了支护设计的合理性。

    网络首发时间: 2022-07-25 11:39:15[查看摘要][在线阅读][下载 813K]
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  • 济宁井工矿区不同开采条件对沉陷阶段的影响

    蒋旭梓;李新举;闵祥宇;叶甜甜;孙铭岳

    为了研究不同开采条件对济宁井工开采煤矿区沉陷阶段的影响,选取6个代表工作面,通过沉陷阶段图、相关性分析及函数拟合模型对各工作面沉陷过程及阶段性特征影响程度进行分析。结果表明:(1)单一工作面、邻采空区工作面和多工作面下沉量主要来源于活跃期,初始期和衰退期下沉量差异明显;不同类型工作面地表移动持续时间差异较大,且主要贡献部分来源于不同沉陷阶段。(2)工作面倾向长是影响地表沉陷过程阶段性特征的关键因素,不同采矿、地质条件对3个沉陷阶段的影响程度:工作面倾向长>煤层埋深>煤层厚度>工作面推进速度。(3)单一工作面和多工作面要比邻采空区工作面更容易达到充分开采。

    网络首发时间: 2022-07-19 15:36:59[查看摘要][在线阅读][下载 391K]
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