- 王元杰1,2,3,4，刘 宁1,2,4，陈法兵1,2,4，李 岩1,2,4，孙学波1,2,4
针对深井巨厚岩层动力灾害的防控，我国部分冲击地压矿井采用了地面水平井压裂防控技术。为了有效监测地面水平井压裂期间的压裂效果，提出了井上下微震联合监测方法，通过井上下微震联合监测台网的建设，对地面水平井分段压裂期间产生的微震事件进行有效监测、分析。结果表明，压裂施工与微震事件的发生具有明显的相关性，使用井上下微震联合监测方法，压裂时段微震事件分布在压裂缝网展布范围内的概率高达71%，微震事件分布与压裂缝网在垂直方向的展布范围具有较高的一致性；井上下微震联合监测技术的应用可有效提高微震的垂直定位精度，能够满足地面水平井分段压裂效果的观测。井上下微震联合监测技术的提出和应用可为后续地面压裂效果的观测、分析提供一定参考。
2023年03期 033011页 [查看摘要][在线阅读][下载 1597K] [官网下载次数：102 ] |[摘要阅读次数：52 ] - 卢俊平1，王 远2，刘 磊2，张成良2，何 童2
为研究热处理后花岗岩动态拉伸特性及能量耗散规律，利用分离式霍普金森压杆( SHPB )装置，分别对常温( 25 ℃ )和经历200～800 ℃热处理后的花岗岩试样进行３组冲击速度下的动态劈裂拉伸试验，探讨温度、冲击速度与花岗岩动态拉伸强度及能量之间的关系。结果表明：在冲击速度一定时，随着温度的增加，试样拉伸强度整体呈下降趋势；在温度一定时，试样的动态拉伸强度随着应变率的增加逐渐增大；试样的耗散能在劈裂荷载作用下经历４个阶段：压密阶段、弹性阶段、屈服损伤阶段、完全破坏阶段，且温度越高，用于试样破坏的能量越少，耗散能、能耗密度下降幅度越大；试样的破坏形态对温度的敏感程度高，即随着温度的升高，试样破碎程度加剧，碎块对称性消失，楔体效应更明显，塑性增强。
2023年03期 033012页 [查看摘要][在线阅读][下载 1140K] [官网下载次数：52 ] |[摘要阅读次数：17 ] - 李 涛1，常岩军2，何 凯3
为探究合成纤维及橡胶颗粒对湿喷混凝土力学性能的影响，在室内开展了纤维增强橡胶湿喷混凝土力学性能的测试研究，系统分析了玻璃纤维掺量、聚丙烯纤维掺量及橡胶颗粒掺量对湿喷混凝土力学性能的影响规律。结果表明：湿喷混凝土的强度指标随着玻璃纤维掺量的增加不断增大，随着聚丙烯纤维表现出先增大后减小的特征；玻璃纤维掺量对抗压、抗折强度的影响程度最大，橡胶颗粒掺量次之，而聚丙烯纤维掺量的影响程度最小；对于抗拉强度而言，玻璃纤维掺量的影响程度依然最大，橡胶颗粒掺量次之，聚丙烯纤维掺量最小；玻璃纤维和橡胶颗粒掺量为抗压强度的显著性影响因素，玻璃纤维和聚丙烯纤维为抗拉和抗折强度的显著性影响因素；强度指标不仅受到单因素的影响，还受到因素间交互作用的显著影响；强度指标多目标优化结果表明，湿喷混凝土同时加入3种材料的最优配比为：玻璃纤维掺量0.25%、聚丙烯纤维掺量0.21%、橡胶颗粒掺量3.80%；纤维能够承担部分载荷，而添加适量橡胶颗粒能够填充试样内部孔隙，两者的共同作用增强了试样的力学性能。
2023年03期 033013页 [查看摘要][在线阅读][下载 781K] [官网下载次数：114 ] |[摘要阅读次数：41 ] - 赵凯凯1,2,3，王 磊4 ，姜鹏飞1,2， 孙晓冬1,2， 冯彦军1,2， 郑仰发1,2
水力压裂技术广泛应用于煤矿坚硬顶板控制、冲击地压防治和低渗煤层增透等领域，而岩体水力压裂裂缝空间转向规律尚未完全厘清。为探究岩体水力裂缝空间转向扩展特征，采用三维数值模拟手段研究地应力、排量、流体黏度、天然裂缝、缝间诱导应力的影响效应。结果表明：裂缝转向主要发生在最大主应力法平面，随着中间主应力与最小主应力之差增加，裂缝朝中间主应力方向转向，且偏转程度逐渐加剧；提高排量或流体黏度将促使裂缝沿初始方向扩展；水力裂缝穿越天然裂缝呈绕道穿越和直接穿越两种典型模式，天然裂缝仅在局部范围内阻碍水力裂缝扩展，相交后水力裂缝仍沿最大主应力方向继续扩展。多条裂缝同时压裂时，裂缝易受诱导应力的干扰发生空间扭转，中间裂缝偏转程度最为剧烈；多条裂缝分段压裂时流体返排，诱导应力干扰效应显著降低。地应力场主导水力裂缝三维扩展方位，其他因素仅在局部范围内产生次级效应。研究结论可为煤矿井下水力压裂工程提供借鉴。
2023年03期 033022页 [查看摘要][在线阅读][下载 1333K] [官网下载次数：150 ] |[摘要阅读次数：38 ] - 王 波1，陆长亮1，崔 峰2，张 震3
工程深部开采活动中，岩石周围应力环境较为复杂，且对扰动作用极为敏感。在已经提出的岩石“蠕变扰动效应”以及“强度极限邻域”概念的前提下，利用CT技术手段对岩石“强度极限邻域”内、外进行微观扫描探测，观察岩石内部损伤变化过程，同时运用单位像素坐标点建立孔隙之间距离，并结合工程实例得出以下结论：①分析横、纵应力-应变曲线可知，岩石在纵向与横向同时存在一个长期强度，且岩石进入横向长期强度优先纵向，但是通过CT扫描岩石内部孔隙结构变化可知，岩石纵向长期强度阈值相比横向更准确；②通过分析岩石轴向CT扫描图，在轴压45 MPa时，岩石内部只出现新的较少孔隙结构，且内部孔隙并未出现相连贯通现象；而在轴压50 MPa时，未扰动时就可清楚看出岩石内部新的孔隙结构出现贯通现象，随着扰动的施加，岩石内部出现明显的裂痕条纹，说明岩石“强度极限邻域”为45～50 MPa，可知以纵向长期强度判断“强度极限邻域”更具有说服力；③对CT扫描后的岩石试件进行伪彩色处理，利用岩石像素特征点之间的距离建立孔隙之间的距离，通过分析轴压40 MPa与45 MPa下岩石扰动前后的像素特征点之间距离可知，其只是略微的增加或减少；而在轴压50 MPa下，岩石扰动前后像素特征点坐标值出现突增，像素特征点间的距离增加了214.27，说明岩石“强度极限邻域”为45～50 MPa，且岩石在此轴压时对扰动极为敏感；④结合工程实例分析，判断其岩石“强度极限邻域”，通过应变曲线变化范围为工程实例及时提供有效预警，同时也为地下工程的岩石扰动提供理论依据。
2023年03期 033023页 [查看摘要][在线阅读][下载 1071K] [官网下载次数：57 ] |[摘要阅读次数：26 ] - 彭相愿1,2，高富强1,2,3，原贵阳1,2,3，王烜辉1,2,4
为探究煤冲击破坏过程中的尺寸效应现象，采用自主研发的煤岩冲击破坏试验装置对5种不同尺寸的方形试样开展单轴压缩试验，并重点监测其声发射特征。研究表明：煤的弹性模量随试样尺寸的增加而增加，抗压强度及峰值应变随尺寸的增加而减小，尺寸较大的试样，在整体冲击破坏发生前会有局部小型冲击破坏的发生；随着试样尺寸的增加，声发射总振铃计数增长速度加快，声发射信号大能量更多在临近破坏阶段，但尺寸增加到300 mm时，声发射能量尺寸效应不明显。大尺寸试样的声发射b值会因为局部冲击而产生突降；声发射定位信号反映了试样破坏方式，随着试样尺寸的变大，声发射定位信号愈加分散，试样破坏方式由剪切破坏为主转为张拉破坏为主。
2023年03期 033031页 [查看摘要][在线阅读][下载 1482K] [官网下载次数：151 ] |[摘要阅读次数：29 ] - 张培森1,2，许大强1,2，张晓乐1,2，董宇航1,2，方家鑫1,2，李 霄1,2
为准确快捷计算煤层底板破坏深度，保证工作面安全生产以及防治水措施的制定，须建立多影响因素下的煤层底板破坏深度统计公式。通过获取的文献与现场资料，得到国内92组煤层底板破坏深度的实测结果，选取其中80组利用灰色关联度理论和多元线性回归方法分析了采深、工作面斜长、煤层倾角、采高对煤层底板破坏深度的影响权重，构建了煤层底板破坏深度的计算模型，并对其余12组实测数据进行了模型检验，结果表明：煤层埋深＜500 m时，各影响因素对煤层底板破坏深度的影响权重顺序为：工作面斜长＞采深＞煤层倾角＞采高；煤层埋深≥500 m时，各影响因素对煤层底板破坏深度的影响权重顺序为：采深＞工作面斜长＞采 高＞煤层倾角。基于灰色关联度理论分析，采用SPSS软件多元线性回归分析模型得到4种煤层底板破坏深度经验公式，通过预测值与实测值对比发现，预测值与实测值随煤层埋深的增加具有相同的变化特点。同时，检验结果表明，煤层埋深≥500 m时的绝对误差和相对误差较煤层埋深＜500 m时略大，但从整体来看，两类公式预测值平均绝对误差均小于3 m，平均相对误差均小于20％，预测值与实测值较为接近。研究成果可为煤层底板破坏深度预测提供参考。
2023年03期 033037页 [查看摘要][在线阅读][下载 400K] [官网下载次数：122 ] |[摘要阅读次数：108 ] - 牛向东1,2，侯克鹏1,2，孙华芬1,2
为探究均匀放矿过程中细粒冰碛物的穿流机理，以普朗铜矿地表细粒冰碛物为研究对象，利用室内三维物理模型试验方法，开展了细粒冰碛物覆盖层下的粗颗粒矿石均匀放矿试验研究。研究结果表明：均匀放矿过程中细粒冰碛物穿流机理主要受“孔隙填充机制”控制，其穿流程度取决于粗颗粒矿石放矿过程中随机产生的孔隙大小和数量；冰碛物颗粒粒径越小，其穿流速度越快，穿流效果越显著，穿流时间越短；根据试验过程中细粒冰碛物穿流规律，构建了细粒冰碛物穿流机理概化模型，结果显示细粒冰碛物和粗颗粒矿石相对运动是造成细粒冰碛物穿流的内在因素，细粒冰碛物和粗颗粒矿石相对运动越显著，细粒冰碛物穿流越明显。研究结果对揭示细颗粒穿流特性提供一定理论支撑，同时对细颗粒物质覆盖层下的崩落法矿山灾害防控及矿石贫化控制具有实际工程意义。
2023年03期 033511页 [查看摘要][在线阅读][下载 1485K] [官网下载次数：54 ] |[摘要阅读次数：31 ] - 黄 华1,3，苗凯军2，屠世浩2，李 研2，王大鹏2,3，魏跃东3，苗 涛4，刘学文3
针对复杂结构特厚煤层分叉合并区域放煤方式选择困难的问题，通过顶煤厚度探测、GDEM数值仿真分析和工作面实测综放开采指标，得到特厚煤层分叉区和合并区的2个煤层赋存地质模型，建立颗粒动力学数值模型，实测不同放煤方式的顶煤放出率。研究结果表明：不同放煤方式条件下的含矸率相差较小，但是顶煤放出率差异较大；顶煤厚度不大于5 m时单轮间隔1架的放煤效果最优，顶煤放出率为63.5%，较其他2种放煤方式高2.2%；顶煤厚度大于5 m时多轮顺序放煤效果最优，顶煤放出率为74.9%，较其他2种放煤方式分别高5.0%和1.4%；现场试验中多轮顺序放煤较多轮间隔放煤的顶煤放出率高约7%，数值模拟和工程试验的结果一致性较好。优化后的放煤方式提高了顶煤放出率，为沙坪矿后续综放工作面和周边矿井提供了放煤方式优化模型。
2023年03期 033528页 [查看摘要][在线阅读][下载 2968K] [官网下载次数：84 ] |[摘要阅读次数：49 ] 下载本期数据