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  • 《采矿与岩层控制工程学报》2022年第2期全本

    2022年02期 [查看摘要][在线阅读][下载 20972K]
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  • 基于断层封闭性研究评价其导水性

    张培森1,2,许大强1,2,付 翔3,解 建3,董宇航1,2,张晓乐1,2

    为进一步研究断层导水性问题,以祁东煤矿Ⅱ3采区F5,DF5-21两条采区边界断层为背景,针对具体的地质条件,在定性研究的基础上分别采用SSF,CSP,SGR综合分析法和断面正压力判别法对断层侧向及垂向封闭性进行定量研究,进而对该采区边界断层导水性问题进行评价。研究结果表明:断距为断层侧向封闭性的主要影响因素,随着断距的增大,泥岩涂抹距离变长,断层侧向封闭性变差,导致断层侧向导水性变好;断面正压力为影响断层垂向封闭性的决定性因素,随着地层埋深增加,断面正压力增大,断层垂向封闭性变好,导致断层垂向导水性变差。研究结果可对矿井防治水工作提供相关参考。

    2022年02期 023033页 [查看摘要][在线阅读][下载 525K]
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  • 深部厚硬岩层压裂控制冲击弱化机理及可压裂性评价?

    王元杰1,2,3,4,徐 刚1,2,3,陈法兵1,2,3,路洋波1,2,3,李 岩1,2,3,孙学波1,2,3,刘 宁1,2,3

    为了探究深部厚硬岩层对冲击地压的影响以及分析岩层的可压裂性,提出了采用地面水平井压裂技术对采场上覆厚硬岩层进行压裂控制,通过改变厚硬岩层的破断特征,达到降低厚硬岩层的破断步距和能量释放强度,并通过试验分析,得到上覆厚硬岩层的脆性系数、脆性矿物含量、黏土矿物含量、成岩作用等参数,综合定量评价厚硬岩层的可压裂性大小。研究结果表明:在厚硬岩层中产生的水平或垂直裂缝面,均有助于减弱厚硬岩层破断失稳引起的下伏回采空间的矿压显现;红庆河煤矿顶板主控岩层脆性系数为67%、黏土矿物含量为28.46%,脆性矿物含量为60.82%,镜质体反射率 为0.52%,数据表明主控岩层具有较高的可压裂性,可为后续地面水平井压裂技术的实施提供参考。

    2022年02期 023027页 [查看摘要][在线阅读][下载 1083K]
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  • 区段煤柱聚能失稳关键因素及控制技术

    牛滕冲1,2,王方田1,2,王文林3,邵栋梁1,2

    针对综放工作面区段煤柱失稳问题,以蒋家河煤矿ZF211工作面25 m区段煤柱为工程背景,通过理论分析、数值模拟以及现场试验的方法分析了煤柱极限能量与侧向应力之间的函数关系,提出了煤柱弹性区失稳判据,研究了塑性区范围以及承载宽度对煤柱弹性区极限能量的影响。结果表明:区段煤柱弹性区极限能量与侧向应力呈二次正相关关系,侧向应力整体呈“上凸型”对称分布,大小随塑性区范围的增大而增大;极限弹性能密度随塑性区范围和煤柱承载宽度的增大而增大;煤柱弹性能呈“双峰型”分布,随着塑性区范围的增大而增大;提出了煤柱局部冲击和煤柱大范围连锁冲击2种聚能失稳形式;给出了相应的控制技术并在现场进行了应用,工程实践表明防治效果良好。

    2022年02期 023017页 [查看摘要][在线阅读][下载 2454K]
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  • 近距离煤层群半煤岩上保护层开采卸压增透效应研究

    邓兆睿1,孙德全2,3,任仲久4,5,宋卫华1

    基于保护层开采是治理低渗透率高瓦斯突出煤层最有效的防突措施,针对薄煤层和极薄煤层保护层的开采,提出了截割软弱底板以增加开采高度的半煤岩保护层工作面开采方法。以中兴煤矿3203保护层工作面为工程背景,通过滑移线场理论分析计算了3203上保护层工作面开采后底板岩体的最大破坏深度,并采用数值模拟方法对半煤岩上保护层开采卸压增透效应进行讨论。研究结果表明:3203保护层工作面开采后,底板岩体最大破坏深度hmax达20.74 m,底板最大破坏深度距离工作面煤壁的水平距离为13.99 m;3203被保护层的卸压率为0.58,在3203工作面对应区域膨胀变形率均大于6‰;残余瓦斯含量为4.57 m3/t,可解吸瓦斯量Wj为0.68 m3/t,煤层透气性系数由0.043 7 m2/( MPa2?d )增加至1.08 m2/( MPa2?d ),孔隙率由3.5%增加至4.05%,残余瓦斯压力为0.31 MPa,实现了高瓦斯矿井突出煤层高效、安全、经济生产的目的。

    2022年02期 023524页 [查看摘要][在线阅读][下载 688K]
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  • 采动影响下弱胶结软岩巷道非对称变形特征 与控制对策

    范子儀1,李永亮2,孙 昊3,陈小磊3,黄海鹏3

    弱胶结软岩巷道围岩具有胶结差、遇水泥化、强流变性等工程特点,受采动影响,巷道围岩呈现非对称变形且底膨问题严重。以宁夏梅花井煤矿232201工作面辅助运输巷为工程背景,综合采用现场调研、数值模拟和理论分析等方法,研究了不同煤柱尺寸下,采动巷道围岩塑性区分布形态及应力分布特征,确定合理煤柱尺寸为40 m;基于软岩巷道变形破坏规律及支护难点,提出“提升支护层次、优化大变形区域支护”为核心的差异化支护方案,加强巷道区域大变形控制,发挥围岩自身承载能力。现场监测结果表明,改进的支护方案有效地控制了巷道非均匀变形并减少了巷道底膨量,保证了巷道的长期稳定与安全。

    2022年02期 023012页 [查看摘要][在线阅读][下载 3936K]
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  • 方形巷道围岩拉剪破裂网络发育及演化规律

    郭钇君1,洛 锋1,2,3,李 盟1,2,3,孙 赓1,刁杨龙1,续培东1

    为了研究方形巷道围岩拉剪破裂机制及其演化规律,基于有限元数值模拟试验和相似材料模拟试验,建立静水压力条件下平面应变方形巷道模型,对比分析了不同埋深条件下巷道围岩拉剪破裂网络发育及演化规律。结果表明:随着埋深增加,方形巷道围岩拉剪破裂网络以方形绕轴旋转的方式向巷道深部围岩扩展发育,剪切破裂首先由巷道4个角点形成并以剪切滑移方式发育扩展,拉破裂沿方形巷道围岩最大主应力方向发育;通过自行研制的双轴加载试验台进行相似材料模拟试验,发现剪切破裂首先出现在方形巷道4个角点,随着埋深增加,顶底板和两帮浅部围岩出现冒顶、底臌、片帮等现象,深部围岩出现剪切破裂并逐渐发育贯通;通过相似材料模拟试验与数值模拟试验对比,发现两者围岩破裂形式及塑性区形态基本一致,据此提出了方形巷道围岩拉剪破裂网络形态发育规律概念化模型,可为实现方形巷道的靶向支护提供理论基础。

    2022年02期 023025页 [查看摘要][在线阅读][下载 5099K]
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  • 基于组合赋权和云化物元模型的公路穿越采空区场地稳定性评价

    张官进,权 玲,李新伟,袁 平

    采空区塌陷会给高速公路建设带来安全隐患,为准确评判出采空区场地稳定性从而有效地规避风险,保证高速公路的安全建设与稳定运营,分别采用层次分析法、反熵权法对评价指标进行主观、客观赋权,既降低了指标赋权的随意性,又体现了指标之间的差异性,然后运用经验因子得到综合权重;基于云化物元耦合模型计算建设场地隶属于各稳定等级的云关联度,并根据最大隶属度原则获得更加可靠的稳定性评判结果。将所建立的稳定性评价模型应用于工程案例中,结果表明:① 对9个评价指标进行组合赋权更加合理,且水文特征、深厚比、潜在残余变形和外荷载扰动深度为主要影响指标;② 该高速公路所穿越的采空区建设场地以稳定、基本稳定为主。研究成果可为后续对采空区建设场地进行开发利用和治理提供更有效的依据。

    2022年02期 023013页 [查看摘要][在线阅读][下载 1743K]
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  • 恒定法向刚度边界条件下岩石节理剪胀特性数值模拟

    吴家红1,2,3,刘 杰1,2,3,宋彦彬1,2,3

    恒定法向刚度边界条件下的节理剪胀特性对于深部地下工程岩体稳定性至关重要。利用UDEC软件,基于连续屈服微段节理模型,构建恒定法向刚度边界条件下岩石节理剪切离散元计算模型,探讨恒定法向刚度边界条件下岩石节理的剪胀效应。结果表明:岩石节理剪胀段的剪胀位移呈负指数增长;岩石节理的最大剪胀位移与最大起伏高度呈正相关关系,与初始法向应力和法向刚度呈负相关关系;岩石节理剪胀收敛速率随着初始法向应力和法向刚度的增大而增大;通过对岩石节理的宏观剪胀数值曲线的分析,提出适用于恒定法向刚度边界条件的考虑节理的最大起伏高度、凸起体倾角、法向刚度和初始法向应力的岩石节理非线性剪胀模型,通过剪胀理论曲线和数值试验曲线的对比,表明该模型具有较好的普适性。

    2022年02期 023023页 [查看摘要][在线阅读][下载 1756K]
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  • 基于改进VMD的岩石声发射信号去噪方法

    程铁栋1,张志钊2,易其文1,尹宝勇2,袁海平3

    针对岩石声发射( AE )信号中包含的噪声分量难以有效滤除的问题,提出了一种变分模态分解( VMD )与样本熵( SE )相结合的AE信号去噪方法。首先,将含噪声的岩石声发射信号进行VMD分解,并获得一系列具有不同中心频率的固有模态函数( IMF );其次,计算各个IMF分量的样本熵,将其大于设定阈值的IMF分量视为噪声分量剔除并保留最优分量;最后,对最优IMF分量进行重构,进而获得降噪后的AE信号。利用改进VMD去噪与EMD去噪、小波阈值去噪方法对含噪声的岩石声发射信号进行去噪对比分析,结果表明:EMD去噪方法对噪声的滤除效果并不理想;小波阈值去噪方法虽然可以滤除信号中的噪声分量,但去噪后的信号波形出现畸变;改进的VMD去噪方法能够更好地滤除岩石声发射信号中的噪声分量,该方法有助于提取信号的时频特征及信号识别。

    2022年02期 023011页 [查看摘要][在线阅读][下载 1056K]
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  • 杨家沟铝土矿充填材料配比优化研究

    许良发1,姚 维2,3,黄腾龙2,3,邓高岭2,3,林顺才2,3,杨 鑫2,3

    为了充分回收铝土矿资源和保护地表村庄安全,杨家沟铝土矿拟采用条带进路充填法回采矿石。结合矿山周边固废情况,探讨了煤矸石尺寸、粉煤灰和脱硫灰渣掺量对充填料浆流动性和充填体强度的影响。研究结果表明,粉煤灰的“滚珠”效应能够改善充填料浆的流动性,但在大掺量情况下主要起填充作用,表现为充填体强度随掺量的增加而降低;单一增大煤矸石尺寸导致料浆极易离析,脱硫灰渣掺入后能够增加料浆的黏聚性,适合长距离泵送;充填体强度与煤矸石尺寸呈正相关,但早期强度增长较慢,各龄期增长幅度为3.06%~20%。通过类比相似矿山及结合室内试验结果,推荐充填配比:1步骤配比为水泥∶粉煤灰∶煤矸石∶灰 渣=1∶1∶6.4∶1.6,料浆质量浓度80%,该配比28 d强度为3.28 MPa,坍落度为26.2 cm;2步骤配比为水泥∶粉煤灰∶煤矸石∶灰渣=1∶2∶14.4∶3.6,料浆质量浓度80%,该配比28 d强度为0.76 MPa,坍落度为25.7 cm。

    2022年02期 023522页 [查看摘要][在线阅读][下载 351K]
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