• 一次成孔300 mm煤层大直径钻孔防冲效能试验

    潘俊锋1,3,4,闫耀东1,3,马宏源1,3,邬 迪2,刘少虹1,3,4

    为了解决冲击地压煤层卸压钻孔一次成孔孔径小、卸压半径小、防冲效果差等问题,在煤层大直径钻孔卸压作用机制研究基础上,开发了针对冲击地压煤层的一次成孔300 mm大直径钻孔技术装备,开展了300 mm大直径钻孔技术防冲效能工程试验研究。结果表明:研制的ZDY20000LK钻机具有施工一次成孔300 mm大直径钻孔的能力,利用视频监控系统可进行远程操作,大幅提高了钻机施工自动化水平和作业人员安全;从孔径角度来看,300 mm卸压钻孔弱化煤岩体的效果比150 mm卸压钻孔弱化煤岩体的效果提高18.5%;从孔间距角度来看,0.6 m的孔间距弱化煤岩体的效果比1.0 m的孔间距弱化煤岩体的效果提高7%,可见提高孔径可更大程度地提高钻孔卸压的能力;从时间角度来看,施工300 mm大直径钻孔卸压1周后,巷帮围岩支护区外的中等冲击危险性区域基本消失,弱冲击危险性区域所占面积下降89.7%;在支护区内2个弱冲击危险性区域面积分别下降85.8%,91.2%。实践表明一次成孔300 mm煤层大直径钻孔可显著提升防冲效果。

    2022年05期 053013页 [查看摘要][在线阅读][下载 980K]
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  • 基于主成分分析和改进Bayes判别的岩爆等级预测

    刘 剑1,周宗红1,刘 军2,洪贞群2

    随着深部开采和地下空间的综合利用,岩爆灾害日益频发。为了提高岩爆预测的准确性,采用主成分分析法和改进贝叶斯( Bayes )判别法,选取岩石单轴抗压强度、脆性系数、岩石弹性能量等指标,建立岩爆综合预测模型。采用主成分分析法对原始数据进行预处理,消除相关性影响,满足Bayes判别条件,确定影响岩爆的主要因素;使用改进Bayes判别对岩爆烈度分级,在传统的Bayes模型基础上增加阈值修正,解决指标所属的类别分布不均、先验概率差距较大和后验概率位于分类边界附近出现误判的问题。研究结果表明,传统的Bayes判别预测样本的准确率达到93.18%,经过改进后大幅提高了模型的准确率和泛化能力,可为岩爆研究提供参考。

    2022年05期 053014页 [查看摘要][在线阅读][下载 961K]
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  • 工作面采动影响下底板破坏深度微震规律

    王 杰,李博凡,蒋齐平,吴 璋,范继超

    采用KJ959微震监测系统对朱庄煤矿III633工作面回采期间煤岩活动和导水裂隙带发育情况进行监测,分析了微震活动能量、时间分布、发育高度以及空间分布规律,结果表明:微震事件数量和能量与开采活动密切相关;回采期间微震事件以顶板事件为主;底板最大破坏深度为25~30 m,未波及到主要含水层,顶板裂隙发育高度为顶板上37 m范围内,裂采比约为13.2。研究结果可为后续采煤和进一步制定矿井防治水方案提供参考。

    2022年05期 053512页 [查看摘要][在线阅读][下载 1072K]
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  • 6.0 m大采高厚硬顶板工作面强矿压特征

    张宏伟1,赵世帆2,管隆刚1,陈 真1,高明仕2,王小勇1,张慧峰1

    针对大采高工作面覆岩顶板运移规律及工作面矿压显现强烈的问题,通过理论推导、UDEC数值模拟与现场调研的方法,分析了小保当煤矿6.0 m大采高厚硬顶板工作面推进过程中煤层顶板覆岩破断形式、垂直应力分布特征及变化规律。研究了小保当一号煤矿112207工作面顶板覆岩压力的分布规律,并通过数值模拟分析得出综采工作面煤壁支撑影响区、顶板离层区、后方压实区的范围。研究结果表明:随着工作面的不断推进,厚硬顶板形成“砌体梁”结构,形成覆岩“F”型悬顶,对煤壁前方产生高应力、大范围的超前支承压力区,通过理论计算结合数值模拟,并综合现场实际观测结果得到:工作面煤壁支撑影响区为工作面前方约70 m内;顶板离层区为工作面后方约50 m内;后方压实区为工作面后方50 m之后;对厚硬顶板综采工作面进行矿压显现分析,研究结果可为矿山安全高效生产提供重要参考。

    2022年05期 053025页 [查看摘要][在线阅读][下载 1283K]
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  • 深部缓倾软弱夹层巷道围岩变形演化与非对称支护

    朱俊福1,2,尹 乾2,张京民1,靖洪文2

    以河南城郊煤矿含软弱夹层千米埋深巷道围岩非对称变形破坏为背景,基于自主研发的巷道围岩结构失稳全过程物理模拟试验系统,采用超声波与数字照相等探测手段,系统研究了软弱夹层位于巷道顶、底板不同位置时,支护与未支护巷道围岩应力场、位移场、松动圈演化及非对称变形破坏机理。通过将超声波速突变位置定义为松动圈厚度边界值,研究结果表明:当软弱夹层位于顶、底板不同位置时,未支护巷道围岩最大松动圈分别位于顶-帮和底板处,支护后顶-帮和底板松动圈厚度分别减小了9.09%~50.00%和12.00%~75.00%,对应的顶底板围岩应力释放率分别下降40%~60%和35%~60%。未支护时巷道围岩呈明显非对称性变形破坏特征,常规的对称支护方式尽管整体上提高了围岩的刚度和强度,使得松动圈形状趋于均匀化,但巷道非对称变形破坏特征显著。基于此,提出深部穿越软弱夹层巷道围岩局部非对称加强支护以实现巷道全断面等强协同支护的解决思路,并开展了工业性试验,应用效果良好。

    2022年05期 053031页 [查看摘要][在线阅读][下载 1983K]
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  • 特厚煤层下分层双柔模墙留巷围岩运移及支护优化

    赵浩亮1,王 嵩1,2,张智强1,曹晓凡3,曹新云1,曹强强1

    为解决白芨沟煤矿特厚煤层分层开采瓦斯治理问题,同时减少煤炭资源损失,降低巷道掘进量,提出了利用柔模混凝土沿空留巷技术,将开采工作面底分层回风巷作为瓦斯抽放巷。对特厚煤层底分层双墙沿空留巷技术进行研究,根据煤层底分层沿空留巷围岩活动规律确定留巷巷道的支护形式及支护参数,并在现场进行双墙留巷试验。研究结果表明:①分层开采工作面上覆岩层的垮落至稳定的整个过程是在工作面后方60~200 m完成;②白芨沟煤矿特厚煤层分层开采巷道变形可分为4个阶段,瓦斯抽放巷矿压显现基本呈“增压—峰值—稳压”的动态变化规律,基于3种复采支护方案,满足了当下区段工作面1分层开采结束时瓦斯抽放巷道仍保存完整的要求。因此,通过采用柔模混凝土双墙沿空留巷技术及围岩控制方案,可以满足厚煤层底分层留巷要求。

    2022年05期 053524页 [查看摘要][在线阅读][下载 560K]
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  • 冲击载荷下节理岩体锚固系统剪切动响应分析

    赵增辉1,2,孙 伟1,刘 浩1,陈宝森1,杨 鹏1

    锚固节理岩体动力破坏极易在地下工程开发和能源工程中引发灾害。考虑边界效应、岩块-粘结层-锚杆的耦合作用及损伤劣化行为,采用有限元显式动力学方法,改进落锤冲击试验建立了加锚节理岩体侧向冲击三维计算模型,分析了锚杆破断面切应变积聚和动力颈缩破断特征,揭示了加锚节理岩体冲击破坏演化过程及系统的能量演化规律,阐明了粘结层冲击刚度劣化累积损伤机制以及不同边界效应下岩块的冲击速度演化特性。研究结果表明:冲击作用下加锚节理岩体变形破坏响应过程与静载作用下有明显不同,CNL和CNS不同边界效应下锚杆的动力破坏、粘结层的累积损伤以及系统的能量演化规律相似,但由于CNS边界条件提供了额外的法向应力增量,岩体承受更大的法向应力约束,受冲击影响相对较小。所得结论对于揭示岩体锚固动力失效具有一定意义。

    2022年05期 053022页 [查看摘要][在线阅读][下载 917K]
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  • 人工裂缝形态对煤的抗拉性能及能量积聚的弱化规律

    刘江伟1,周广磊1,武 娜2

    在煤层中制造人工裂缝可通过煤体结构改造达到控制矿压和冲击地压防治的目的。为了研究人工裂缝对煤的抗拉性能及能量积聚耗散的弱化规律,进行了含不同长度和角度预制裂缝煤样的巴西劈裂试验。结果表明:随着预制裂缝长度和角度的增加,煤的载荷-位移曲线趋于平缓,其峰值强度、峰值应变的降幅增大;煤在劈裂全过程的累计微裂纹数量和释放的累计能量,以及破坏瞬间产生的微裂纹数量和释放的能量也随之逐渐减少,试块加载过程中引起的细-宏观破坏由剧烈趋于缓和;煤的起裂表现出3种典型模式:① 基质中部优先起裂;② 基质中部和预制裂缝尖端同时起裂;③ 预制裂缝尖端优先起裂,并且表现出4种典型的破坏模式:基质的张拉破坏、翼型裂缝破坏、裂缝的张拉破坏,以及基质张拉、翼型裂缝、次生裂缝的复合破坏。

    2022年05期 053011页 [查看摘要][在线阅读][下载 1088K]
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  • 早龄期充填混凝土力学行为超声波表征?

    高喜才1,2,赵 程1,2,王 琪1,2,马腾飞1,2,刘 帅1,2

    为研究早龄期巷旁充填混凝土损伤破坏超声波预测方法,制备了7,14,21,28 d等4种早龄期充填混凝土试件,采用扫描电镜观测其微观形貌,并进行单轴压缩力学特性测试,分析了充填混凝土损伤累积过程中连续超声波参数变化规律。试验结果表明:随着龄期增长,充填混凝土试件内部结构逐渐致密,使得混凝土单轴抗压强度、弹性模量呈非线性递增,泊松比呈非线性递减,超声波波速、主频幅值呈递增关系;主频幅值表现出与试件裂隙扩展有很高的相关性,根据主频幅值极值点确定了裂隙闭合应力点σ'cc及损伤应力点σ'cd,并依据特征应力点划分了裂隙发育的3阶段,可以将主频幅值的极大值点作为充填混凝土失稳破坏的前兆信息,为巷旁充填混凝土承载性能超声波预测提供了理论基础。

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