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深部采场采动应力、覆岩运移以及裂隙场分布的时空耦合规律 被引量:33
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作者 王新 高明中 李隆钦 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第4期604-610,共7页
以淮南矿区3个典型的深井工作面为工程背景,运用数值模拟、相似模型试验和现场监测的综合研究方法,对深部采场采动应力、覆岩运移以及裂隙分布的动态演化特征和时空耦合规律进行系统研究,相应探讨了采动应力场、覆岩位移场及顶板裂隙场... 以淮南矿区3个典型的深井工作面为工程背景,运用数值模拟、相似模型试验和现场监测的综合研究方法,对深部采场采动应力、覆岩运移以及裂隙分布的动态演化特征和时空耦合规律进行系统研究,相应探讨了采动应力场、覆岩位移场及顶板裂隙场的动态响应机制。研究发现:采动应力受开采进度影响明显,工作面见方前后20 m的范围为应力显著影响区,两者之间具有动力响应的瞬变演化特征。覆岩运移具有很强的时空观,同一层位的岩层随推进时步增加垂直位移近似成"Z"字型分布。顶板塑性区的破坏范围与推进度保持同步协调关系,扩展空间由下及上,破坏深度由表及里,影响时间由短变长。顶板破断具有瞬时突变、分段延伸和分区迁移的时空特点,覆岩裂隙场经历了卸压失稳、张裂破坏、萎缩变小、拟合封闭的时空演变过程。现场监测获得了推进时间与覆岩破坏的采动响应模式,研究结论为深部煤岩动力灾害的防控提供理论参考。 展开更多
关键词 深部采场 采动应力 覆岩运移 裂隙分布 时空耦合规律 动态响应
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变长工作面采场顶板破断机理的力学模型分析 被引量:29
2
作者 王新 高明中 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期36-45,共10页
为了深入研究变长工作面采场顶板的破断特征和垮落形态,以工作面长度由大变小的"刀把式"采场为研究背景,运用弹性薄板理论构建了5种不同支承边界条件下的顶板力学模型,通过理论计算得出了大小采面基本顶断裂前后的挠度、弯矩... 为了深入研究变长工作面采场顶板的破断特征和垮落形态,以工作面长度由大变小的"刀把式"采场为研究背景,运用弹性薄板理论构建了5种不同支承边界条件下的顶板力学模型,通过理论计算得出了大小采面基本顶断裂前后的挠度、弯矩和应力变化,并理论分析了顶板破断的力学机理.研究表明:大面采场顶板首先在板边四周形成"O"形破断,而后在中部形成平面的"X"形破断,两者贯通后构成顶板的"O-X"型破断;小面采场顶板先在顶板中部形成空间"X"形破断,而后与四周形成的"O"形破断交合贯通构成顶板的"X-O"型破断.运用数值模拟方法探究了变长工作面采场顶板塑性区的分布范围和应力场的演化规律,模拟结果对大小采面的顶板破断形态进行了有力验证. 展开更多
关键词 变长工作面 采场顶板 破断机理 力学模型 数值模拟
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开挖卸荷扰动深部巷道围岩变形破坏特征研究 被引量:22
3
作者 王新 何毅 +2 位作者 陆明远 高毓浩 李珊 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第8期83-90,共8页
为解决开挖卸荷工程扰动条件下深部巷道围岩失稳变形加剧与受力破坏严重问题,采用层次分析(AHP)、数理计算与数值模拟的综合研究方法,分析卸荷扰动作用下深部巷道围岩的典型形变特点;建立围岩失稳破坏的综合评价体系,得出围岩裂隙场、... 为解决开挖卸荷工程扰动条件下深部巷道围岩失稳变形加剧与受力破坏严重问题,采用层次分析(AHP)、数理计算与数值模拟的综合研究方法,分析卸荷扰动作用下深部巷道围岩的典型形变特点;建立围岩失稳破坏的综合评价体系,得出围岩裂隙场、应力场与位移场的时空演化特征。研究结果表明:深部开挖扰动围岩具有内部卸荷失稳、外部非线性变形的双重典型形变特征;围岩垂直应力与水平应力的耦合作用引发围岩的变形破坏;深部开挖巷道围岩具有初期形变量大、位移变化速度快、流变性强的特点,顶板下沉和底板鼓起是围岩失稳变形的显著特征。 展开更多
关键词 开挖卸荷 深部巷道 失稳变形 评价体系 应力场 耦合作用
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深井开采面临的关键问题及技术对策 被引量:14
4
作者 罗时金 王新 +1 位作者 刘锋 李彦 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2014年第11期309-311,共3页
深部开采问题是当今采矿领域面对的重要研究型课题。淮南矿区为全国深部井田的一个缩影,结合其深井开采的现状,系统分析了深井开采过程中面临的高地应力、高地压、高地温、高瓦斯及高水害等关键问题,相应地提出了解决此类问题的技术方... 深部开采问题是当今采矿领域面对的重要研究型课题。淮南矿区为全国深部井田的一个缩影,结合其深井开采的现状,系统分析了深井开采过程中面临的高地应力、高地压、高地温、高瓦斯及高水害等关键问题,相应地提出了解决此类问题的技术方案与相关对策,为深井工作面的安全高效可持续开采提供重要保证。 展开更多
关键词 深井开采 冲击地压 地温 瓦斯 水害
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不规则采场应力分布特征的面长效应 被引量:15
5
作者 王新 高明中 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第A01期43-49,共7页
为了研究煤层开采过程中采场覆岩破坏与超前应力之间的关系,采用FLAC3D软件对不同面长条件下采场前方支承压力与水平应力的分布特征和动态演化过程进行数值模拟,并从理论层面分析了不等长工作面力学效应与岩层活动存在的规律。结果表明... 为了研究煤层开采过程中采场覆岩破坏与超前应力之间的关系,采用FLAC3D软件对不同面长条件下采场前方支承压力与水平应力的分布特征和动态演化过程进行数值模拟,并从理论层面分析了不等长工作面力学效应与岩层活动存在的规律。结果表明:工作面推进长度直接影响采场前方的应力分布,当工作面推进到"见方"期或推进距离是工作面斜长的整数倍位置时,应力急剧增大;采场覆岩的变形与破坏是水平应力和支承压力共同作用的结果;不规则工作面推进过程中,在对接面前后20~30 m的范围内应力过度集中,数值波动较大;等长工作面在顶板管理与围岩控制效果方面较不等长工作面有着明显优势。工程实例验证了结论的可靠性。 展开更多
关键词 采场覆岩 应力分布特征 面长效应 顶板控制
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顾桥矿深部巷道围岩变形破坏特征及稳定性控制技术 被引量:15
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作者 高明中 王新 李彦 《安徽理工大学学报(自然科学版)》 CAS 2014年第4期26-33,共8页
基于顾桥矿深部巷道围岩变形量大、岩移速度快、破裂形态不规则的特点,采用数值模拟和理论分析的方法研究了深部围岩变形破坏的力学机理,得到了围岩塑性区的分布范围和扩展空间,揭示了围岩位移场的变形特征和围岩应力随机产生、连续变... 基于顾桥矿深部巷道围岩变形量大、岩移速度快、破裂形态不规则的特点,采用数值模拟和理论分析的方法研究了深部围岩变形破坏的力学机理,得到了围岩塑性区的分布范围和扩展空间,揭示了围岩位移场的变形特征和围岩应力随机产生、连续变化、实时调整及动态发展的演化规律,相应提出了巷道稳定性控制的技术措施,即巷道断面全封闭支护技术、"三锚"组合强化支护技术和锚梁网索耦合让压联合支护技术。通过顾桥矿1114(3)工作面巷道支护的工程实践,有效控制了围岩变形,取得了良好的支护效果。 展开更多
关键词 深部巷道 围岩变形 破坏特征 稳定性控制 支护技术
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高应力软岩巷道卸压槽在不同位置的数值模拟分析 被引量:10
7
作者 王新 高明中 《煤炭工程》 北大核心 2013年第10期76-79,共4页
针对高应力软岩巷道来压剧烈、围岩松软破碎、巷道支护困难等问题,分析了卸压槽在缓解矿山压力、控制围岩变形方面起到的积极作用,采用数值模拟方法对巷道开挖卸压槽前后的围岩破坏及应力变化情况进行比较分析,并优化选取了卸压槽的... 针对高应力软岩巷道来压剧烈、围岩松软破碎、巷道支护困难等问题,分析了卸压槽在缓解矿山压力、控制围岩变形方面起到的积极作用,采用数值模拟方法对巷道开挖卸压槽前后的围岩破坏及应力变化情况进行比较分析,并优化选取了卸压槽的准确布设位置。结果表明:巷道开挖卸压槽后能有效控制围岩变化量,顸底板及巷帮移近量减少了20—30mm;应力集中程度减小,应力峰值向围岩深部转移,卸压效果明显,有效维护了巷道的安全和稳定。 展开更多
关键词 高应力软岩 巷道支护 卸压槽 数值模拟
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基于弹性薄板理论的采场顶板破断特征分析 被引量:11
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作者 王新 高明中 +3 位作者 陈雨雪 王建建 兰学强 周安伟 《金属矿山》 CAS 北大核心 2015年第6期24-28,共5页
针对煤层开采过程中采场覆岩形成的特定空间结构和变形破断形态,运用弹性薄板小挠度理论构建四边固支、两边固支两边简支和四边简支3种支承边界条件下的顶板力学模型,通过理论计算得出了基本顶断裂前后的挠度、弯矩和应力解析表达式,并... 针对煤层开采过程中采场覆岩形成的特定空间结构和变形破断形态,运用弹性薄板小挠度理论构建四边固支、两边固支两边简支和四边简支3种支承边界条件下的顶板力学模型,通过理论计算得出了基本顶断裂前后的挠度、弯矩和应力解析表达式,并从理论层面分析了顶板破断的内在机理与显现特征,揭示了采场顶板横"O-X"破断的力学本质。采用三维数值模拟软件FLAC3D系统分析了顶板应力场的演化特征和分布规律,模拟结果与理论分析较为吻合。 展开更多
关键词 薄板理论 采场顶板 力学模型 理论计算 破断特征
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季节冻土区吉图珲高铁东兴膨胀岩隧道保温防冻方法及分析 被引量:11
9
作者 耿琳 金龑 +3 位作者 吴传赛 凌贤长 杜修力 王新 《自然灾害学报》 CSCD 北大核心 2019年第3期17-26,共10页
隧道冻害与围岩中温度分布密切相关,因此掌握隧道围岩温度分布规律是防止隧道冻害的关键。以我国季节冻土区隧道建设发展为应用背景,依托于正在建设中的吉图珲高铁东兴膨胀岩隧道,结合东兴隧道特殊的工程地质与水文地质条件,在传统防冻... 隧道冻害与围岩中温度分布密切相关,因此掌握隧道围岩温度分布规律是防止隧道冻害的关键。以我国季节冻土区隧道建设发展为应用背景,依托于正在建设中的吉图珲高铁东兴膨胀岩隧道,结合东兴隧道特殊的工程地质与水文地质条件,在传统防冻方法基础上提出了一种改良的保温防冻新方法。通过监测施工期整个冻融循环过程中衬砌—围岩温度场,对比分析了传统防冻方法与改良防冻方法作用下围岩温度场的分布和变化规律。应用数值模拟方法,建立了东兴隧道衬砌—围岩温度场有限元模型,通过现场监测结果验证模型的有效性。进一步结合延吉地区东兴隧道当地气温预测运营期膨胀岩隧道围岩温度场分布,研究表明:运营期改良防冻方法比传统防冻方法具有更好的保温防寒作用。该研究可以作为季冻区隧道冻害防治措施的重要参考依据。 展开更多
关键词 季节冻土区 膨胀岩隧道 冻害防控方法 现场监测 温度场分析
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不等长工作面覆岩破坏规律的数值模拟分析 被引量:9
10
作者 高明中 王新 《安徽理工大学学报(自然科学版)》 CAS 2013年第4期32-36,共5页
针对不等长工作面煤层开采日渐增多的现状,采用数值模拟与理论分析相结合的方法,对采场覆岩的破坏特征及支承压力的分布状态进行系统研究,并相应模拟出工作面前方应力场与位移场的演化规律。结果表明:工作面自开切眼开始向前推移,... 针对不等长工作面煤层开采日渐增多的现状,采用数值模拟与理论分析相结合的方法,对采场覆岩的破坏特征及支承压力的分布状态进行系统研究,并相应模拟出工作面前方应力场与位移场的演化规律。结果表明:工作面自开切眼开始向前推移,推进到工作面“见方”期或斜长的整数倍位置时,顶板活动剧烈,覆岩空间结构发生新旧更替,形成了“0”型破断区;不等长工作面推进过程中岩层运移极不规则,推进距离在衔接面前后20~30m的范围内,应力波动较大,数值变化明显;回采期间支承压力对覆岩活动产生了重要影响,其大小约为水平应力的1.5~2倍;就采动过程中竖向位移的变化而言,巷帮移近量远大于顶底板变形量,故工程实践中应特别注意对巷帮及顶板的加固和维护。 展开更多
关键词 不等长工作面 覆岩破坏 数值模拟 位移场 演化规律
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矿区煤矸石综合利用新探索 被引量:6
11
作者 王新 高明中 房晓敏 《煤质技术》 2012年第4期50-52,56,共4页
针对矿区煤矸石大量存在的现状,分析了煤矸石开发利用的背景,根据其组成和性质进行量化优选,通过煤矸石综合利用系统在能量利用、生产利用、工程利用、回收利用、工艺利用等方面的应用,较好地实现了煤矸石的综合利用,取得了明显的经济... 针对矿区煤矸石大量存在的现状,分析了煤矸石开发利用的背景,根据其组成和性质进行量化优选,通过煤矸石综合利用系统在能量利用、生产利用、工程利用、回收利用、工艺利用等方面的应用,较好地实现了煤矸石的综合利用,取得了明显的经济效益、社会效益和环境效益。 展开更多
关键词 煤矸石 开发背景 综合利用 效益
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静态致裂作用下低渗厚煤层瓦斯增透数值模拟研究 被引量:3
12
作者 王新 刘文港 +2 位作者 王龙 韦友玉 张乔 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期1-12,共12页
为提高煤层静态致裂井下作业效率,优化致裂布孔参数,以中煤华晋王家岭矿12316综采工作面胶带巷为实验背景,结合煤层变形破坏方程、瓦斯扩散渗流方程和煤层渗透率演化方程,构建煤层破坏及渗透率演化模型;采用FlAC^(3D)-COMSOL Multiphys... 为提高煤层静态致裂井下作业效率,优化致裂布孔参数,以中煤华晋王家岭矿12316综采工作面胶带巷为实验背景,结合煤层变形破坏方程、瓦斯扩散渗流方程和煤层渗透率演化方程,构建煤层破坏及渗透率演化模型;采用FlAC^(3D)-COMSOL Multiphysics对煤体静态致裂增透过程及影响因素进行数值模拟,揭示静态致裂作用下煤层应力分布、塑性扩展与瓦斯压力传递演化规律。通过优化选取致裂工艺参数开展现场试验,定量分析不同孔距下静态致裂过程中煤层瓦斯抽采量的变化特征。结果表明:静态致裂过程中膨胀应力在煤体内部沿致裂孔半径方向向四周均匀传递,单孔致裂过程中形成圆环状应力圈和塑性区;在双孔致裂条件下,两致裂孔内膨胀应力的水平叠加效果优于竖直叠加效果,使煤体水平方向破坏效果较竖直方向显著,且两致裂孔中间区域的煤层先于其他区域破坏。受静态致裂作用范围的限制,增透促抽后煤层内瓦斯压力大小与孔距呈正相关关系,煤层渗透率与孔距间呈负相关关系;现场试验表明,将孔距设为1.6 m以内进行静态致裂增透,在抽采负压为20 kPa条件下抽采30 d,测得致裂后瓦斯抽采纯量提升1倍左右,说明静态致裂对瓦斯抽采具有显著的卸压增透效果。 展开更多
关键词 瓦斯抽采 静态致裂 煤层增透 扩散渗流 数值模拟 效果评价
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铝合金轮毂UG建模ANSYS分析时的模型导入问题 被引量:6
13
作者 仪登利 曾红 王新 《辽宁工业大学学报(自然科学版)》 2008年第1期36-38,共3页
利用UG建立铝合金轮毂模型图,采用ANSYS与UG直接接口方式和模型转换成Parasolid格式的间接方法将铝合金轮毂模型导入到ANSYS中,为进一步的有限元分析和优化设计做好准备,提高设计效率。
关键词 UG ANSYS 铝合金轮毂 模型导入
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深水钢板桩围堰设计分析 被引量:6
14
作者 王新 《工程建设与设计》 2012年第8期158-161,164,共5页
结合松花江特大桥工程实例,按各工况施工情况详细论述了深水基础钢板桩围堰设计分析。
关键词 深水围堰 钢板桩 设计 降水
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深部开采高温热害控制方法 被引量:4
15
作者 龙二鹏 王新 邱辰 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2013年第10期140-142,共3页
针对深部开采过程中日渐凸显的高温热害问题,简要分析了高温产生的原因,采取常规的非人工降温和人工制冷降温方法以及新型的利用地热能降温及热电冷联供降温技术等多项举措,并通过丁集煤矿热害治理的的实践研究,实现了降温除热的预期目标。
关键词 深部开采 高温热害 控制方法 降温
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深部巷道围岩破坏特征的数值模拟分析 被引量:4
16
作者 邱辰 王新 +1 位作者 龙二鹏 刘锋 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2014年第8期143-145,共3页
针对深部巷道围岩失稳变形严重、围岩变形量大、应力集中程度高的支护特点,以淮南矿区丁集矿1422(3)工作面的巷道围岩为研究背景,运用理论分析和数值模拟的综合研究方法对深部巷道围岩的失稳变形机理及岩体破坏特征进行深入研究。相应... 针对深部巷道围岩失稳变形严重、围岩变形量大、应力集中程度高的支护特点,以淮南矿区丁集矿1422(3)工作面的巷道围岩为研究背景,运用理论分析和数值模拟的综合研究方法对深部巷道围岩的失稳变形机理及岩体破坏特征进行深入研究。相应探讨了围岩应力场的时空演化规律,揭示了围岩分区破裂的力学本质,为深部巷道的围岩治理及支护设计提供重要的理论参考。 展开更多
关键词 深部巷道 围岩变形 破坏特征 演化规律
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综采工作面压力在线监测系统的应用 被引量:4
17
作者 刘锋 王新 +1 位作者 邱辰 龙二鹏 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2014年第6期248-250,共3页
为了及时准确地掌握综采工作面回采期间支架的受力状况和来压特征,运用国内先进的矿压在线监测系统对色连一矿8101综采面支架受力过程进行现场观测,得出了支架工作阻力随工作面推进度的变化关系以及直接顶与老顶的来压步距。并从理论层... 为了及时准确地掌握综采工作面回采期间支架的受力状况和来压特征,运用国内先进的矿压在线监测系统对色连一矿8101综采面支架受力过程进行现场观测,得出了支架工作阻力随工作面推进度的变化关系以及直接顶与老顶的来压步距。并从理论层面分析了顶板垮落的力学特征,为后续工作面的顶板管理和巷道支护提供重要参考。 展开更多
关键词 综采工作面 来压特征 在线监测 顶板管理
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深部采动围岩宏观变形破坏的力学演化规律 被引量:5
18
作者 王新 罗文波 +2 位作者 吴振东 陈紫阳 李玉豪 《现代隧道技术》 EI CSCD 北大核心 2019年第1期99-106,共8页
为了研究深部采动围岩变形失稳的宏观破坏特征和应力分布的时空演化过程,文章采用计算机数值模拟和实验室相似模型试验方法,探讨了深部采场顶板裂隙场、覆岩位移场和围岩应力场的力学演化规律。结果表明:深部采动围岩经历了瞬时突变、... 为了研究深部采动围岩变形失稳的宏观破坏特征和应力分布的时空演化过程,文章采用计算机数值模拟和实验室相似模型试验方法,探讨了深部采场顶板裂隙场、覆岩位移场和围岩应力场的力学演化规律。结果表明:深部采动围岩经历了瞬时突变、间跃发展、循序卸载、连续传递的渐变破坏过程,覆岩裂隙场具有卸压失稳、起裂张开、萌芽发育、渗透贯通、萎缩拟合、封闭稳定的时空演化特征。岩层运移呈现出较强的"临位空间效应":顶板围岩离煤层越近,位移测线的影响越为强烈,空间影响的范围越为集中,岩层连续移动的阶段可控性越弱;反之顶板岩层距离煤层越远,临位空间的影响机制减弱,覆岩下沉量变小,应力传递与荷载转移的灵动性渐趋惰性。深部采动围岩的应力分布具有近场力学效应影响显著、远场力链承载体系减弱的区间性演化特点,围岩应力短时间内的骤然增大和不规则开采引起的高应力集中叠加效应是诱发采场冲击性动力失稳灾害事故的力学根源。 展开更多
关键词 深部围岩 变形破坏 力学特征 演化规律 叠加效应
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深部变面长采场顶板破断演化的力学机制分析 被引量:4
19
作者 王新 陆明远 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2022年第10期1-15,共15页
不规则煤层开采容易引发顶板应力集中、矿压显现异常等问题,为探究变面长采场顶板破断规律与结构演化特征,针对工作面斜长由小变大的突变型采场不同开采阶段的几何特征与力学成因,运用小挠度薄板弯曲理论依次建立并解析4种边界条件的顶... 不规则煤层开采容易引发顶板应力集中、矿压显现异常等问题,为探究变面长采场顶板破断规律与结构演化特征,针对工作面斜长由小变大的突变型采场不同开采阶段的几何特征与力学成因,运用小挠度薄板弯曲理论依次建立并解析4种边界条件的顶板结构模型。根据变面长采场顶板矿压分区显现特征,采用MATLAB与FLAC数值模拟方法分析顶板破断规律与宏观力学响应。通过系统分析与总结归纳,构建了变长工作面“三场三区三结构”的覆岩结构传递演化模式,提出了“两场两规律”的顶板分区破断效应。并通过典型工程案例的矿压实测进行应用验证。结果表明:变面长采场分为小面采场、变面采场和大面采场,小面采场顶板为缓压型结构,发生的是传统“O-X”形破断;变面采场顶板为突变型结构,顶板断裂产生的延长形与漂移形“O-X”破断裂隙与大面采场增压型结构顶板的裂纹发育特征较为相似,故将二者整合为全大面采场;全大面采场顶板发生的是“X-O”形破断,裂纹继续发展产生延长形破断,形成“两场两规律”的顶板破断理论。研究结论为探明变面长采场的覆岩运移本质,加强深部复杂煤层赋存条件下的顶板灾害防控提供了重要依据。 展开更多
关键词 变面长采场 薄板弯曲 覆岩结构 “O-X”破断 失稳破坏 顶板防控
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采矿工程本科专业《爆破工程》课程教学改革的思考与对策 被引量:5
20
作者 谢承煜 鹿浩 +1 位作者 石东平 王新 《西部探矿工程》 CAS 2017年第12期111-112,共2页
根据《爆破工程》必修课程在采矿工程专业中的要求,结合湘潭大学采矿工程专业的特点和特色,探讨了目前该专业教学的现状及其存在的问题,在此基础上,对教学方法、教学内容和教学模式上进行改革和探索。首先,转变现有理念是关键,其次必须... 根据《爆破工程》必修课程在采矿工程专业中的要求,结合湘潭大学采矿工程专业的特点和特色,探讨了目前该专业教学的现状及其存在的问题,在此基础上,对教学方法、教学内容和教学模式上进行改革和探索。首先,转变现有理念是关键,其次必须构建新的学生评价考核机制,最重要的一点是提高学生的学习兴趣是根本,教学过程中应着重培养学生的创新思维和意识,最终目的是提高教学质量。 展开更多
关键词 采矿工程 爆破工 教学改革 教学探索
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