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基于浆液流变性的深埋岩层纵向劈裂注浆理论研究 被引量：25
1
作者 刘向阳 程桦 +3 位作者 黎明镜 王雪松 张亮亮 周瑞鹤 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1373-1380,1394,共9页
针对岩体劈裂注浆纵向起裂与扩散机制问题,考虑被注岩体的力学特性及地应力因素,分析浆液流变性的运动规律和裂缝的扩展形态,建立了考虑浆液流变性的纵向劈裂扩散模型,给出了纵向劈裂的起劈压力及劈裂通道扩展条件;推导了考虑裂缝几何... 针对岩体劈裂注浆纵向起裂与扩散机制问题,考虑被注岩体的力学特性及地应力因素,分析浆液流变性的运动规律和裂缝的扩展形态,建立了考虑浆液流变性的纵向劈裂扩散模型,给出了纵向劈裂的起劈压力及劈裂通道扩展条件;推导了考虑裂缝几何形态及浆液流变性的纵向劈裂扩散运动方程并得到试验验证。研究表明,纵向劈裂注浆扩散时,除注浆压力与注浆速率因素外,其扩散范围亦受控于注浆段高度、被注岩体强度以及浆液流变性,三者与劈裂扩散半径均负相关,与注浆压力均正相关。岩体强度越高,液黏度越大,劈裂注浆所遇到阻力越高,裂缝扩展越加困难。研究结果可为今后基岩劈裂注浆设计提供理论参考。 展开更多
关键词 岩体注浆 浆液黏度 纵向劈裂 扩散机制
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厚表土井筒修复内套钢板混凝土井壁技术研究 被引量：15
2
作者 程桦 张楠 +2 位作者 姚直书 居宪博 周瑞鹤 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期58-65,共8页
为解决由突水溃砂引起的厚表土地层井筒破损问题,针对其竖向压裂、法兰盘拉开及井筒偏斜等破坏特征,提出钢筋混凝土井壁与内套钢板(钢纤维)混凝土井壁结构相结合的全深套壁修复加固方案。以淮南矿区某在建煤矿副井为工程背景,结合现场... 为解决由突水溃砂引起的厚表土地层井筒破损问题,针对其竖向压裂、法兰盘拉开及井筒偏斜等破坏特征,提出钢筋混凝土井壁与内套钢板(钢纤维)混凝土井壁结构相结合的全深套壁修复加固方案。以淮南矿区某在建煤矿副井为工程背景,结合现场井壁破坏形式及突水溃砂机理,提出井筒套壁设计原则和结构形式;根据现场井筒变形情况和相关规范计算得出套壁厚度以及钢板、混凝土应力;通过分析计算结果并结合现场实际,制定套壁施工方案;采用振弦传感器法对修复后内套井壁壁间压力、环向钢筋应力和变形进行监测,并长期观测检查孔水位。研究结果表明:①按组合筒公式计算得出,内套钢板(钢纤维)混凝土复合井壁结构钢板应力范围为187.6~292.0MPa,混凝土应力范围为32.8~51.0MPa,均满足设计要求;②施工完成后,壁间压力和环向钢筋应力监测最大值分别为3.2MPa和113.4MPa,均处于安全范围内;③修复后井筒涌水量约为4m3/d,内套钢板混凝土复合井壁结构防水效果突出,井筒结构安全稳定;④在累深315.0~567.7m段,井筒多处破损,以偏斜破坏为主,最大偏斜值达1154mm,在严重偏斜段,沿竖向采用分模、随偏、微调方式施工内套井壁,解决各模钢板接茬过渡施工难点。该方案利用单层内钢板(钢纤维)混凝土复合井壁结构其自身强度高、防水性能好等优点,不仅大幅减少内套井壁厚度,且保证修复后井筒的安全稳定运行。 展开更多
关键词 深厚表土层 井筒修复 套壁 钢板混凝土
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厚表土薄基岩凿井突水溃砂井筒破坏治理技术研究 被引量：14
3
作者 程桦 周瑞鹤 +2 位作者 姚直书 居宪博 王晓健 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期176-185,共10页
针对厚表土薄基岩地层凿井井筒溃砂涌水综合治理修复技术难题,以两淮矿区某在建煤矿副井为工程背景,分析认为马头门上覆岩层受反复扰动发生弯曲下沉变形是该矿副井井筒破坏的主要原因,主、风井井筒破坏为副井引发的次生破坏。本着修复... 针对厚表土薄基岩地层凿井井筒溃砂涌水综合治理修复技术难题,以两淮矿区某在建煤矿副井为工程背景,分析认为马头门上覆岩层受反复扰动发生弯曲下沉变形是该矿副井井筒破坏的主要原因,主、风井井筒破坏为副井引发的次生破坏。本着修复、预防并重的原则,制定"注、冻、修、防"井筒综合治理方案,即通过地面注浆改善地层性能,防止下部基岩再次发生弯曲变形;通过套壁与原井壁形成复合井壁,提高井筒在该复杂地层条件下的结构安全度;既有井筒围岩冻结作为套壁措施工程,为其施工提供安全保障。研发了系列井筒及马头门修复施工技术:(1)下行式钻注结合,见漏就注,多级套管的挠动地层注浆孔施工与注浆技术;(2)副井内、外排孔分别采用局部、全深冻结,主、风井全深冻结,冻结壁内均设置水文卸压孔,测温数据与数值模拟结合预测冻结壁发展的控制冻结技术;(3)依据井壁破坏程度采取不同修补方式的井壁修复技术;(4)组合钢板拼装和焊接、高性能混凝土(钢纤维混凝土)配制等内套钢板井壁施工技术;(5)壁后注浆加固马头门围岩,破损马头门破除,超强复合永久支护控制围岩,两侧同时分层修复架设施工技术等。综合监测结果表明:工业广场内地表沉降稳定;修复后的3个井筒内套井壁内力和副井壁间压力均小于设计值;主、风井井筒涌水量各为1m~3/d左右,副井井筒涌水量为4 m~3/d左右。采用该方案修复后的主、副、风3个井筒,符合相关规范(程)要求,井筒均处于安全运行状态。 展开更多
关键词 厚表土 钻井井筒 井壁破坏 修复治理
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三轴压缩分级卸荷条件下粉砂岩蠕变特性及蠕变模型 被引量：13
4
作者 周瑞鹤 程桦 +2 位作者 蔡海兵 王晓健 郭龙辉 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1136-1147,共12页
针对深井巷道开挖卸载围岩蠕变特性问题,以袁店二矿西风井马头门巷道粉砂岩为研究对象,基于巷道围岩开挖过程中应力的实际调整路径设定试验加载方式,开展三轴压缩分级卸荷蠕变试验,系统分析粉砂岩在不同围压下的蠕变特性,基于分数阶导... 针对深井巷道开挖卸载围岩蠕变特性问题,以袁店二矿西风井马头门巷道粉砂岩为研究对象,基于巷道围岩开挖过程中应力的实际调整路径设定试验加载方式,开展三轴压缩分级卸荷蠕变试验,系统分析粉砂岩在不同围压下的蠕变特性,基于分数阶导数引入黏塑性蠕变启动元件,建立粉砂岩卸荷蠕变模型,并得到试验验证。研究表明:当应力水平低于粉砂岩准破坏应力时,其只呈现衰减和稳态2个蠕变阶段;高于粉砂岩准破坏应力时,则进入非线性加速蠕变阶段直至发生破坏;不同初始围压下粉砂岩发生蠕变破坏的总时长以及非线性加速蠕变破坏的启动时间均明显不同;粉砂岩试样轴向蠕变变形与初始围压正相关。研究提出的蠕变模型具有参数相对较少,易于引入数值分析软件等优点。对今后分析该类岩层井巷施工卸载后围岩稳定性具有一定的应用价值。 展开更多
关键词 岩石力学 粉砂岩 卸荷蠕变 蠕变特性 分数阶 蠕变模型
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一种新的岩石非线性黏弹塑性蠕变模型研究 被引量：10
5
作者 张亮亮 王晓健 周瑞鹤 《力学季刊》 CSCD 北大核心 2020年第1期116-124,共9页
为了克服传统元件组合模型不能描述岩石蠕变过程中非线性特征的缺陷,首先根据加速蠕变阶段的应变和应变率随蠕变时间急剧增大的特点,建立黏塑性应变与蠕变时间的指数函数关系并提出非线性黏塑性体.将该非线性黏塑性体与广义Burgers蠕变... 为了克服传统元件组合模型不能描述岩石蠕变过程中非线性特征的缺陷,首先根据加速蠕变阶段的应变和应变率随蠕变时间急剧增大的特点,建立黏塑性应变与蠕变时间的指数函数关系并提出非线性黏塑性体.将该非线性黏塑性体与广义Burgers蠕变模型串联,建立可以描述岩石全蠕变过程的非线性黏弹塑性蠕变模型,根据叠加原理得到一维应力状态下的轴向蠕变方程.然后基于塑性力学理论指出岩石三维蠕变本构方程建立过程中的不足之处,并给出非线性黏弹塑性蠕变模型合理的三维蠕变方程.最后采用不同应力水平下砂岩轴向蠕变试验对模型合理性进行验证,结果表明:拟合曲线与试验曲线吻合度较高,所建蠕变模型能够很好地描述砂岩在不同应力水平下的蠕变变形规律,尤其对加速蠕变阶段的非线性特征描述效果很好,验证了模型的合理性. 展开更多
关键词 岩石力学 加速蠕变 非线性 广义Burgers模型 黏弹塑性
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胶带输送机平面转弯装置的设计及应用 被引量：7
6
作者 陆林清 周瑞鹤 +1 位作者 王红亮 郑文军 《中州煤炭》 2011年第4期17-18,共2页
胶带输送机是煤矿生产中重要的运输工具,胶带输送机平面转弯是运行过程中一大难题。鹤煤公司八矿对井下运输系统进行了优化,并在此基础上研制了成套平面转弯装置。该装置的研制,有效解决了采区拓展受复杂地质条件影响,开拓巷道较多、运... 胶带输送机是煤矿生产中重要的运输工具,胶带输送机平面转弯是运行过程中一大难题。鹤煤公司八矿对井下运输系统进行了优化,并在此基础上研制了成套平面转弯装置。该装置的研制,有效解决了采区拓展受复杂地质条件影响,开拓巷道较多、运输困难的问题,保证了矿井安全正常有序生产。 展开更多
关键词 胶带输送机 平面转弯装置 运输系统 跑偏
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新集二矿210108工作面高抽巷合理层位确定
7
作者 周瑞鹤 吴德义 《宿州学院学报》 2016年第2期121-123,共3页
结合新集二矿巨厚砂岩＂三带＂分布范围,利用FLUENT对新集二矿210108工作面距采空区顶板不同高度及回风巷不同水平距离处高抽巷出口风量、瓦斯浓度和瓦斯流量进行了数值模拟研究,并与理论值进行了对比。结果表明：该工作面顶板高抽巷应... 结合新集二矿巨厚砂岩＂三带＂分布范围,利用FLUENT对新集二矿210108工作面距采空区顶板不同高度及回风巷不同水平距离处高抽巷出口风量、瓦斯浓度和瓦斯流量进行了数值模拟研究,并与理论值进行了对比。结果表明：该工作面顶板高抽巷应布置在回风巷一侧,距回风巷水平距离（20.0~30.0）,高程差（32.0~43.0）。合理布置高抽巷的位置可有效减少采空区瓦斯超限的问题,保证开采的安全。 展开更多
关键词 “三带” 回风巷 数值模拟 高抽巷 FLUENT
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基于FLAC 3D数值模拟下深部软弱煤岩围岩应力场与位移场分析 被引量：1
8
作者 周瑞鹤 吴德义 《兰州工业学院学报》 2017年第3期26-30,共5页
煤矿的开采改变了原岩地应力场与位移场,使得围岩应力重新分布,应力密集区的高应力会造成煤炭开采巷道的变形破坏,围岩应力场与位移场的分布规律研究对煤矿的安全开采至关重要.通过对数值模拟的5个模型的分析,对建立的围岩应力场与位移... 煤矿的开采改变了原岩地应力场与位移场,使得围岩应力重新分布,应力密集区的高应力会造成煤炭开采巷道的变形破坏,围岩应力场与位移场的分布规律研究对煤矿的安全开采至关重要.通过对数值模拟的5个模型的分析,对建立的围岩应力场与位移场的分布规律进行了研究,为煤矿的安全开采提供理论依据.依据矩形巷道的理论研究,得到其位移场与应力场的基本分布状态,然后对深部软弱煤岩应力场与位移场的分布进行分析,确定煤岩应力场与位移场分布的影响因素. 展开更多
关键词 围岩应力场 位移场 深部软弱煤岩 理论分析
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基于FLAC 3D数值模拟下软弱煤岩松动圈厚度分析 被引量：1
9
作者 周瑞鹤 吴德义 《齐齐哈尔大学学报（自然科学版）》 2017年第2期1-4,24,共5页
为分析各种因素对深部软弱煤岩松动圈厚度的影响程度,选用原岩应力、巷道断面尺寸两个因素进行数值模拟,分析不同条件下煤岩松动圈厚度变化范围。在理论上定性分析深部开采煤岩松动破碎变形影响因素基础上,以数值模拟为主,定性分析松动... 为分析各种因素对深部软弱煤岩松动圈厚度的影响程度,选用原岩应力、巷道断面尺寸两个因素进行数值模拟,分析不同条件下煤岩松动圈厚度变化范围。在理论上定性分析深部开采煤岩松动破碎变形影响因素基础上,以数值模拟为主,定性分析松动圈破碎范围。根据理论分析矩形巷道基本变形规律,确定巷道围岩破坏规律,对深部开采煤岩松动破碎变形理论定性分析。确定影响煤岩松动破碎变形的主要因素,选择合适数值计算模型。根据数值模拟结果,分析每个方向的粘结力变化的临界点,然后确定其点的坐标值以绘制每个正交实验的松动圈,找出巷道围岩断面最易发生变形失稳的关键部位,分析规律性的结论。确定了不同截面情况下松动圈随巷道埋深及断面尺寸的变化趋势和变化速率,分析得出规律性的结论。 展开更多
关键词 矩形巷道 松动圈 粘结力 数值分析
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带式输送机传动系统改造分析
10
作者 师卫杰 周瑞鹤 +1 位作者 周瑞武 谢小明 《黑龙江科技信息》 2014年第32期15-15,共1页
在对皮带机运转系统进行认真研究的基础上,对其传动系统出现的问题进行分析,结合生产实际对原理结构进行了技术改造,介绍了传动系统的改造过程,总结了改造后的优点,阐述其应用效果。
关键词 带式输送机 传动系统 技术改造 效益
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