• 深埋底抽巷炮掘水间隔装药结构与炮眼布置优化

    刘少伟;隋纪胜;贾后省;付孟雄;于涛;姚丙傲;

    为了有效解决岩巷钻爆法施工单次循环进尺较短、掘进面超欠挖等问题,以赵家寨矿14206工作面底抽巷为工程背景,采用数值模拟方法,从有效应力、振速、岩石损伤以及掘进面爆破效果等角度出发,分析了不同装药结构下岩石破碎特征。研究表明,全长装药和水间隔不耦合柱状装药结构的破碎半径相同,均为60 cm;通过巷道全断面爆破数值计算,揭示了2种炮孔间距下岩石阶段性破坏的演化规律,结果表明内部掏槽孔和崩落孔的布置间距应小于炸药有效破碎半径。现场试验结果显示,优化后的装药结构,其炮孔利用率达90%,进尺深度由1.5 m提高至1.8 m,整体装药量下降了5%。

    2023年06期 v.5;No.21 5-16页 [查看摘要][在线阅读][下载 1298K]
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  • 遗留煤柱下回撤通道高低位顶板联合失稳机理及控制技术

    褚渊;张永强;王襄禹;罗祎;李鑫琦;李梦龙;谷浩源;吕玉祥;

    针对末采期工作面采出上覆遗留煤柱,近距离回撤通道高低位厚硬顶板易发生联合失稳而导致巷道强变形、设备难以安全回撤等的难题;建立了遗留煤柱高、低位坚硬顶板结构“联合失稳”力学模型;分析了遗留煤柱下开采时支架载荷变化情况,阐述了末采期遗留煤柱下高低位顶板发生联合失稳的风险来源;基于遗留煤柱顶板支承压力峰值分布区域与水力压裂裂缝扩展规律,结合低位基本顶断裂位置对回撤通道矿压显现影响,综合提出了“高位定向孔区域水力压裂+低位直孔局部水力压裂”的围岩结构优化控制技术,并在霍洛湾矿31107工作面进行试验。现场应用表明,提出的围岩优化控制技术可有效控制末采期高应力集中强动载,实现了回撤通道围岩稳定、设备安全回撤的目标。

    2023年06期 v.5;No.21 17-27页 [查看摘要][在线阅读][下载 2226K]
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  • 大断面六边形巷道周边应力分布及其支架设计

    任智敏;吕梦蛟;王神虎;王禹;张广太;

    针对大采高回采巷道易失稳的问题,从巷道断面形态与围岩稳定的关系出发,提出一种改善围岩应力分布的大断面六边形巷道。以五里堠矿3号煤层地质开采条件为工程背景,利用弹性力学复变函数理论,对比分析了4种六边形巷道周边应力分布规律。研究结果表明:高宽比0.8、帮倾角60°的六边形巷道(工况1)周边应力分布最均匀、应力集中程度最小;使围岩塑性区最小的帮倾角为60°,工况1为最优断面;集中应力随采深和侧压系数的增加而增大;振速越大,动应力集中越明显,动-静应力叠加会显著加剧巷道冲击失稳风险。基于上述分析,设计了适用于六边形巷道力学特征的金属支架,且通过强度校验证明了支架设计满足工程要求。

    2023年06期 v.5;No.21 28-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 744K]
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  • 深井矩形巷道围岩应力分布规律及支护优化

    杨宁;赵美霞;黄玉兵;

    针对巷道矩形断面结构易出现应力集中的现象,对巷道稳定性进行分析并针对性的提出支护优化方案。以赵楼煤矿5302工作面轨道巷为研究背景,基于复变函数理论建立了矩形巷道围岩应力分析模型,分析了不同埋深、不同宽高比、不同围岩力学参数下围岩的应力分布特征,提出了通过锚杆加强顶板、注浆加固巷帮的优化方案,并进行了FLAC~(3D)数值模拟验证和现场试验。结果表明:所提出的优化方案能有效改善破碎围岩的力学性能,提高巷道围岩的自承载能力,相较于原方案,巷帮平均变形量降低了32.9%,控制效果显著。

    2023年06期 v.5;No.21 43-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 1450K]
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  • 地应力环境对深埋硐室岩爆特性影响的数值模拟研究

    赵红亮;仇岩;梁海安;杨泽平;张娟;

    为了探究地应力环境对深部硐室岩爆特性的影响,通过FLAC3D数值模拟软件,建立了高地应力环境下圆形硐室的数值模型,结合硬岩在某个特定围压状态下的实验数据,拟合出了硬岩的极限储能值经验公式,基于岩石应力强度比、弹性变形能岩爆判别指标和相关判据,研究不同地应力环境对岩爆的影响。研究结果表明,岩爆产生的风险和对应的岩爆烈度等级均会受到地应力环境的影响。具体表现为当侧向压力系数λ<1.00时,岩爆会产生在硐室两侧,随着侧向压力系数的增加,岩爆判别指标数值减小,硐室发生岩爆的风险降低;当侧向压力系数λ>1.00时,岩爆发生在硐室的顶部和底部,随着侧向压力系数的增加,岩爆判别指标数值增大,硐室发生岩爆的风险增大。

    2023年06期 v.5;No.21 53-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 1066K]
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  • 煤矿实测地应力与埋深关系的回归统计与分析

    伊丙鼎;吕华文;张晓;雷顺;胡滨;

    为深入研究煤矿地应力与埋深的关系,以“中国煤矿应力环境数据库”为数据统计来源,经过数据的转换和筛选,最终选取1 147组地应力数据作为研究对象,采用数理统计和力学的方法重点对主应力、三向侧压比、水平剪应力等参数随埋深的变化进行了分析。研究结果表明:(1) 1 147组实测数据中,逆断型应力状态(σ_H>σ_h>σ_V)占25%,走滑型应力状态(σ_H>σ_V>σ_h)占55%,正断型应力状态(σ_V>σ_H>σ_h)占20%;中低应力区数据较多,占65%以上。煤矿井下三向应力在埋深0~148 m时,为逆断型应力状态;在埋深148~1 089 m时为走滑型应力状态;埋深超过1 089 m时为正断型应力状态。(2)埋深越小,侧压比分布越离散,取值越大;埋深越大,侧压比越小并最终趋于固定值,平均主应力侧压比K_(av)趋近0.6,最大主应力侧压比K_H趋近0.8,最小主应力侧压比K_h趋近0.4。(3) K_(av)=1时对应的煤矿“临界深度”为329 m,即平均水平主应力与垂直应力相等时对应的埋深为329 m。(4)得到了水平剪应力相对大小μ_m随埋深变化的拟合公式,μ_m主要集中在0.15~0.35,平均为0.25左右;μ_m值越大,断层越容易滑动失稳,μ_m超过0.35的煤矿区域应重点监测其大型断层的稳定性。

    2023年06期 v.5;No.21 63-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 442K]
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  • 神东矿区多煤层开采覆岩破坏及导水裂隙带高度特征研究

    徐祝贺;李全生;张国军;杨英明;孙长斌;

    掌握煤层开采覆岩破坏规律及导水裂隙带演化特征,是对其进行源头减损设计及采后分区差异化地表生态修复的前提。以神东石圪台矿典型工作面为工程背景,采用自主研发的模拟试验平台开展多煤层开采覆岩破坏及其自修复特征研究,并揭示了导水裂隙带高度与工作面宽深比、深厚比的关系,得到了导水裂隙带高度的预测公式。研究结果表明:上层2-2煤开采时,覆岩破坏特征与单一煤层开采时相似;下层3-1煤开采时,由于煤层相对较厚,两煤层间的岩层破坏严重,裂隙发育,且引起2-2煤覆岩发生二次扰动破坏,裂隙进一步发育;两煤层间以及采区边界的岩层裂隙自修复程度较低,自修复难度较大。导水裂隙带高度随宽深比的增大总体呈降低趋势,随深厚比的增大总体呈上升趋势,并与实测数据进行对比验证。

    2023年06期 v.5;No.21 71-81页 [查看摘要][在线阅读][下载 1359K]
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  • 基于AO优化VMD-小波包的岩石破裂声发射信号去噪算法

    王婷婷;李方;霍雨佳;王振豪;赵万春;

    针对岩石在破裂过程中产生的大量含噪声发射信号问题,基于天鹰优化(Aquila Optimizer,AO)算法提出一种改进的变分模态分解(VMD)联合小波包分解的声发射(AE)信号去噪算法。利用Circle混沌优化的AO算法对VMD算法中的分解模态个数K和二次惩罚因子α进行寻优,有效避免了人为经验选取参数导致的时间消耗以及效果不佳等问题;利用得到的最优参数组合对岩石破裂声发射信号进行分解,得到一系列本征模态分量,结合相关系数筛选出含噪分量;然后利用小波包去噪算法对含噪分量进行处理;最后,将未处理的分量与降噪处理后的分量重构得到去噪后的AE信号。通过仿真和实测信号分析,结果表明与现有去噪算法相比,该算法能更好地去除AE信号中的噪声分量,保留信号的频域特征信息,可为后续利用声发射信号探究岩体破裂规律提供参考。

    2023年06期 v.5;No.21 82-95页 [查看摘要][在线阅读][下载 624K]
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  • 融合DS-InSAR与PIM的煤矿开采影响范围确定方法

    刘金霖;谭志祥;范洪冬;

    针对传统开采损害鉴定中缺乏实测数据,仅靠预计结果划定开采影响边界位置存在争议的问题,提出了一种融合分布式目标In SAR(DS-InSAR)和概率积分法(PIM)的开采损害鉴定方法,该方法利用快速同质点选取、特征值分解、分时段累加等方法提取研究区长时序地表形变信息,对概率积分法预计边界进行验证和修正。以153景Sentinel-1A影像为数据源,获取了研究区2016年7月至2021年10月期间的地表沉降信息,结合概率积分法,划定了开采影响范围。结果表明:村庄内最大下沉值约为576 mm,煤矿3个工作面的开采对村庄影响较大,开采影响边界位于村庄南部。融合DS-InSAR和PIM的方法划定开采影响边界得到了矿村双方共同认可,为开采损害鉴定提供了新的参考。

    2023年06期 v.5;No.21 96-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 1008K]
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  • 采矿与岩层控制工程学报2023年第5卷总目次

    <正>~~

    2023年06期 v.5;No.21 105-109页 [查看摘要][在线阅读][下载 248K]
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  • 《采矿与岩层控制工程学报》征稿简则

    <正>《采矿与岩层控制工程学报》前身为《煤矿开采》,创刊于1991年,由煤炭科学研究总院有限公司主办。重点报道采矿工程、矿山岩体力学与岩层控制工程及交叉学科应用基础研究、技术开发及工程实践成果,介绍该领域中的新理论、新方法、新技术,为推动采矿工程、矿山岩体力学与岩层控制工程学科的发展、加强国内外的学术交流、人才培养服务。读者对象为国内外采矿工程领域科技工作者。目前为双月刊,双月25日出刊。

    2023年06期 v.5;No.21 110页 [查看摘要][在线阅读][下载 94K]
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