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组合方式对煤岩组合体力学特性和破坏特征影响的试验研究 被引量:67
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作者 张泽天 刘建锋 +2 位作者 王璐 杨昊天 左建平 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第10期1677-1681,共5页
为探讨组合方式对煤岩组合体力学特性和破坏特征的影响,利用MTS815岩石力学试验系统,分别对岩-煤-岩(YMY)、岩-煤(YM)及煤-岩(MY)3种组合方式试件进行了单轴压缩和三轴压缩试验研究。试验结果表明,组合体试件破坏主要集中在其煤体部分,... 为探讨组合方式对煤岩组合体力学特性和破坏特征的影响,利用MTS815岩石力学试验系统,分别对岩-煤-岩(YMY)、岩-煤(YM)及煤-岩(MY)3种组合方式试件进行了单轴压缩和三轴压缩试验研究。试验结果表明,组合体试件破坏主要集中在其煤体部分,而与组合和加载接触方式无关;煤体部分损伤发展和破坏程度的加剧,在一定程度上会诱导岩体出现损伤和发生破坏。单轴加载条件下,3种组合方式均表现为以煤体部分拉张破坏为主的破坏特征,YMY组合的平均抗压强度为40.03 MPa,分别是YM和MY组合方式对应平均值的1.80和1.53倍;三轴加载条件下,均表现为以煤体部分剪切破坏为主的破坏特征;随围压压力增加,各组合方式三轴抗压强度平均值逐渐趋近。 展开更多
关键词 组合方式 煤岩组合体 力学特性 破坏特征
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组合煤岩冲击破坏电磁辐射规律研究 被引量:46
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作者 窦林名 田京城 +4 位作者 陆菜平 吴兴荣 牟宗龙 张小涛 李志华 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第19期3541-3544,共4页
大量理论研究和物理试验已经证实煤岩变形破裂过程中会产生宽频带的电磁辐射信号,因此研究坚硬顶板–煤体–底板所构成的组合煤岩变形破裂电磁辐射规律对于预测预报煤岩动力灾害具有重要的意义。采用MTS815伺服加载以及Disp–24声电测... 大量理论研究和物理试验已经证实煤岩变形破裂过程中会产生宽频带的电磁辐射信号,因此研究坚硬顶板–煤体–底板所构成的组合煤岩变形破裂电磁辐射规律对于预测预报煤岩动力灾害具有重要的意义。采用MTS815伺服加载以及Disp–24声电测试系统对组合煤岩变形破裂所产生的电磁辐射及声发射信号进行了测定,试验结果表明,试样在发生冲击破坏前,电磁辐射强度呈小幅度上升的波动趋势,且冲击破坏前兆会产生突变;而声发射信号计数率在试样冲击破坏时将急剧增加并达到最大值,随后产生突降。电磁辐射与声发射信号峰值位置出现的时间并不同步,电磁辐射信号的最大值出现在试样变形破坏的峰后阶段,而声发射信号的最大值位置则出现在试样的峰值强度处。电磁辐射信号出现峰值时声发射相对较弱,且声发射信号出现峰值时其电磁辐射强度也相对较弱。依此规律,可以对冲击矿压的危险性进行正确地评价和预测预报。 展开更多
关键词 采矿工程 组合煤岩 冲击破坏 电磁辐射 规律
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我国采动地裂缝形成机理研究进展 被引量:45
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作者 陈超 胡振琪 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期810-823,共14页
煤矿区采动地裂缝可对岩土工程的稳定及土地生态安全造成严重威胁,研究其形成机理有助于实现矿区资源与环境协调开发。根据采动地裂缝的力学成因进行分类,系统梳理了不同类型采动地裂缝形成机理研究进展,分析了采动地裂缝的影响因素与... 煤矿区采动地裂缝可对岩土工程的稳定及土地生态安全造成严重威胁,研究其形成机理有助于实现矿区资源与环境协调开发。根据采动地裂缝的力学成因进行分类,系统梳理了不同类型采动地裂缝形成机理研究进展,分析了采动地裂缝的影响因素与研究方法,讨论了相关的关键科学问题。分析认为,岩层破断与表土层形变过程尤其是基岩与松散层接触面的应力-应变机制、动态地裂缝多周期形成机理、顾及多因素耦合影响效应的力学模型构建、多技术手段的综合运用、深部开采与生态脆弱矿区高强度开采以及煤炭开采新技术引起的地裂缝形成机理等将是未来研究的难点与发展趋势。 展开更多
关键词 采煤沉陷 地裂缝 形成机理 岩层破断 土体形变
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数值模拟在地下煤矿开采岩石力学问题中的应用 被引量:43
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作者 高富强 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2019年第2期91-98,共8页
随着计算机软、硬件的飞速发展,数值模拟工具在各种尺度上模拟物理现象的能力及相关的计算能力都取得了重大进展。在岩石力学领域,数值模拟方法已经被广泛应用于评估复杂岩体的力学响应、研究岩体变形和破坏机理等方面,成为岩石工程和... 随着计算机软、硬件的飞速发展,数值模拟工具在各种尺度上模拟物理现象的能力及相关的计算能力都取得了重大进展。在岩石力学领域,数值模拟方法已经被广泛应用于评估复杂岩体的力学响应、研究岩体变形和破坏机理等方面,成为岩石工程和采矿工程领域常用甚至必备的手段。探讨了采用数值模拟分析解决地下煤矿开采中典型的岩石力学问题时应注意的关键问题,包括数值模拟方法的选择、煤岩体力学参数的确定、本构模型的选取、巷道围岩破坏机理分析、蠕变及冲击地压的时间因素及采空区顶板覆岩周期性垮塌,以期为地下煤炭开采研究人员提供参考。 展开更多
关键词 数值模拟 煤矿开采 岩石力学 动力破坏
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深部厚煤层回采巷道围岩破坏机制及支护优化 被引量:41
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作者 王汉鹏 李术才 +2 位作者 李为腾 李海燕 李智 《采矿与安全工程学报》 EI 北大核心 2012年第5期631-636,共6页
为了研究深部厚煤层回采巷道围岩破坏机制及支护对策,基于地质条件分析,采用钻孔窥视仪和地质雷达探测了巷道围岩的破坏模式及规律,通过模拟研究得到围岩的破坏机制,针对性的提出了锚网带与预应力锚索梁耦合让均压的优化支护方案和... 为了研究深部厚煤层回采巷道围岩破坏机制及支护对策,基于地质条件分析,采用钻孔窥视仪和地质雷达探测了巷道围岩的破坏模式及规律,通过模拟研究得到围岩的破坏机制,针对性的提出了锚网带与预应力锚索梁耦合让均压的优化支护方案和参数。结果表明:围岩由表面向内部破坏程度依次减弱,形成3-4个破裂区,前2个破裂区为松动圈。松动圈分布在煤层和底板泥岩中,其中顶部围岩松动圈平均深度3m,易产生离层。煤层越厚巷道越易失稳,其破坏机制是硕板锚杆处在破碎区,产生锚固端滑脱或整体冒落。通过现场支护试验,验证了优化支护方案和参数,有效地控制了厚煤层回采巷道稳定性。 展开更多
关键词 深部回采巷道 厚煤层 围岩松动圈 破坏机制 支护优化
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基于CT扫描的煤岩裂隙特征及其对破坏形态的影响 被引量:35
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作者 付裕 陈新 冯中亮 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期568-578,共11页
为了研究煤岩原始裂隙结构对其宏观破坏特征的影响,以河南城郊煤矿21304工作面的煤岩为研究对象,利用nanoVoxel-4000系统对不同围压作用下加载前后的煤样进行了CT扫描试验。基于图像处理软件对裂隙结构进行提取和三维重建,结合等效球体... 为了研究煤岩原始裂隙结构对其宏观破坏特征的影响,以河南城郊煤矿21304工作面的煤岩为研究对象,利用nanoVoxel-4000系统对不同围压作用下加载前后的煤样进行了CT扫描试验。基于图像处理软件对裂隙结构进行提取和三维重建,结合等效球体模型定量分析了煤岩内不同尺度原始裂隙在空间的分布特征。通过计算平面内原始裂隙与破裂主裂隙的裂隙组构张量,以及空间内原始主裂隙面与新产生主裂隙面的倾角,对比分析了不同围压下原始裂隙分布方向与破坏时新生成主裂隙方向之间的关系。研究结果表明:煤样试件内含有大量不同尺度的裂隙,等效直径小于1 000μm的裂隙数量多,体积小;等效直径大于5 000μm的裂隙数量少,体积大;当等效直径小于5 000μm时,随着裂隙等效直径的增加,裂隙的数目逐渐减少;在等效直径小于300μm时,裂隙体积分数随等效直径的增加而增大;等效直径在3 00~5 000μm的裂隙的体积分数整体呈现下降趋势,且等效直径在大于1 500μm以后波动较大。利用2阶和4阶裂隙组构张量计算得到的椭圆形分布规律,可以有效的描述裂隙的优势方向和劣势方向,且相比2阶张量,4阶对于平面裂隙分布规律的描述更全面。不同围压下平面内原始裂隙的2阶和4阶裂隙张量计算的优势方向与破坏主裂隙的发展方向一致,三维空间新产生的破坏主裂隙面会沿着原有较大主裂隙面方向扩展,形成了近似平行的裂隙面。不同围压作用下,煤岩试件内部损伤破裂面的三维分形维数不同,随着围压的增大裂隙面的分形维数减小,二者具有较好的相关性。 展开更多
关键词 煤岩 裂隙 CT扫描 三维重建 破坏特征 三轴压缩
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软弱煤岩复合顶板巷道破坏机理与支护技术 被引量:26
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作者 孙健新 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2019年第9期96-100,共5页
为解决软弱煤岩复合顶板巷道支护困难的问题,采用现场调查、实验室试验、理论分析、数值模拟分析研究了某矿16402回风巷变形破坏规律。研究表明:软弱煤岩复合顶板巷道顶板不协调变形、片帮严重、支护结构破坏是由高应力导致的围岩流变... 为解决软弱煤岩复合顶板巷道支护困难的问题,采用现场调查、实验室试验、理论分析、数值模拟分析研究了某矿16402回风巷变形破坏规律。研究表明:软弱煤岩复合顶板巷道顶板不协调变形、片帮严重、支护结构破坏是由高应力导致的围岩流变、地质条件差、水的影响和围岩结构不合理造成的。据此,提出了从改善围岩应力大环境和控制淋水出发的巷道优化设计方案,应用工程实践后的结果表明,巷道围岩变形和破坏得到了有效的控制。 展开更多
关键词 软弱煤岩 复合顶板 破坏机理 支护技术 围岩流度
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含瓦斯“试样”突出现象的RFPA^(2D)数值模拟 被引量:16
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作者 唐春安 芮勇勤 +1 位作者 刘红元 刘建新 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第5期501-505,共5页
运用新近开发的岩石破坏过程分析RFPA2D (RockFailureProcessAnalysis)系统 ,以含瓦斯煤岩的破坏过程分析为例 ,通过对含瓦斯煤岩突出孕育机制及其声发射的数值模拟 ,说明了数值模拟方法给含瓦斯煤岩突出机制及其预测理论的发展所带来... 运用新近开发的岩石破坏过程分析RFPA2D (RockFailureProcessAnalysis)系统 ,以含瓦斯煤岩的破坏过程分析为例 ,通过对含瓦斯煤岩突出孕育机制及其声发射的数值模拟 ,说明了数值模拟方法给含瓦斯煤岩突出机制及其预测理论的发展所带来的新契机 .数值模拟再现了含瓦斯煤岩突出的发生、发展过程 ,模拟结果表明 ,复杂的瓦斯煤岩断裂、突出现象可能是一些简单机理的演化结果 . 展开更多
关键词 瓦斯 煤岩突出 数值模拟 岩石破坏过程分析
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颗粒煤岩破裂过程声发射与电荷感应试验 被引量:25
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作者 肖晓春 丁鑫 +4 位作者 潘一山 王学滨 徐军 罗浩 赵鑫 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期1796-1804,共9页
考虑颗粒间摩擦和黏结力作用,建立了基于颗粒物质力链失稳的煤岩体破裂判据。分析颗粒煤岩单轴压缩试验结果,得到了颗粒煤岩抗压强度、弹性模量随颗粒煤岩粒径增加而降低的变化规律,从细观尺度证明了煤岩单轴压缩张拉破坏的根源为剪切... 考虑颗粒间摩擦和黏结力作用,建立了基于颗粒物质力链失稳的煤岩体破裂判据。分析颗粒煤岩单轴压缩试验结果,得到了颗粒煤岩抗压强度、弹性模量随颗粒煤岩粒径增加而降低的变化规律,从细观尺度证明了煤岩单轴压缩张拉破坏的根源为剪切破坏。分级和循环2种加载试验研究结果表明:颗粒煤岩破裂过程中的声、电荷信号与力链中颗粒摩擦及粘结情况密切相关,声、电荷信号的产生机理存在本质上的差别。从破裂类型看,微裂隙的张拉破坏和颗粒摩擦错动均可导致声发射出现,而煤岩颗粒间的摩擦和微破裂面的相互错动是产生大量自由电荷、发生电荷感应现象的主要原因。可以利用声信号高—低—高的周期变化次数预测采动煤岩体经历的分级和循环加卸载次数;电荷信号首次突变—平稳—突变的出现时间是采动岩体应力阶段的划分标准。声、电荷信号幅值突变的剧烈程度是采动煤岩体失稳的重要前兆物理信息,可由此预测煤岩体稳定性,以便及时做出预警和相应的防护措施。 展开更多
关键词 颗粒煤岩 声发射 电荷感应 力链 破裂
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Features of infrared thermal image and radiation temperature of coal rocks loaded 被引量:19
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作者 吴立新 王金庄 《Science China Earth Sciences》 SCIE EI CAS 1998年第2期158-164,共7页
Experimental study discovered that: (i) coal rocks and sandstone in the course of loading have three types of infrared thermal image features and three types of infrared radiation temperature features; (ii) infrared d... Experimental study discovered that: (i) coal rocks and sandstone in the course of loading have three types of infrared thermal image features and three types of infrared radiation temperature features; (ii) infrared detection is comparable with acoustic emission detection and electrical resistance detection. Generally, the infrared forewarning of coal rocks’ failure comes later than that of acoustic and electrical resistance, but the infrared radiation temperature forewarning of coal burst comes earlier. On the basis of comprehensive study and analysis, it was suggested that stress nearby 0.79 σ c should be taken as the stress-caution-zone for rock mass failure, ground pressure and its disasters monitoring. 展开更多
关键词 coal rock failure ground pressure INFRARED detection acoustic EMISSION electrical resistance.
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开挖卸荷条件下煤岩变形破坏与能量释放的数值分析 被引量:20
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作者 孙华飞 杨永明 +2 位作者 鞠杨 张钦刚 彭瑞东 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期258-272,共15页
煤岩原始存在着大量不规则无序分布的节理/裂隙和软弱夹层等断续结构,这些断续结构的几何形态、尺寸、分布、接触以及填充物性质决定着煤岩的物理力学性能与变形破坏行为。现有的数学或力学方法尚不足以从理论上准确刻画断续结构及其对... 煤岩原始存在着大量不规则无序分布的节理/裂隙和软弱夹层等断续结构,这些断续结构的几何形态、尺寸、分布、接触以及填充物性质决定着煤岩的物理力学性能与变形破坏行为。现有的数学或力学方法尚不足以从理论上准确刻画断续结构及其对煤岩变形破坏的控制作用。本文采用高精度CT成像和三维重构方法,构建了体现不连续节理/裂隙的不规则几何形态、接触与切割状态以及网络结构特征的断续煤岩三维数值模型,引入单元生死算法定量分析和直观显示了不同开挖卸载模式下断续煤岩变形破坏的应力场、破坏区域及空间分布、能量耗散与能量释放特征,揭示了卸载模式、断续节理/裂隙对煤岩力学性质及破坏机制的影响,为认识和掌握开挖卸荷对断续煤岩变形破坏的控制作用提供了方法和途径。 展开更多
关键词 三维数值模型 断续煤岩 CT成像 变形破坏 卸载
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基于CT三维重构的煤岩组合体损伤破坏数值模拟研究 被引量:17
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作者 杜锋 王凯 +1 位作者 董香栾 魏建平 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第S01期253-262,共10页
煤矿逐渐进入深部开采,煤岩瓦斯复合动力灾害日益加剧,严重制约深部矿井的安全高效开采与矿区环境的协同发展。煤岩瓦斯复合动力灾害实质上就是工程地质强烈扰动下“煤体-岩体”组合体系统在一定的地应力和瓦斯压力共同作用下发生整体... 煤矿逐渐进入深部开采,煤岩瓦斯复合动力灾害日益加剧,严重制约深部矿井的安全高效开采与矿区环境的协同发展。煤岩瓦斯复合动力灾害实质上就是工程地质强烈扰动下“煤体-岩体”组合体系统在一定的地应力和瓦斯压力共同作用下发生整体失稳破坏的结果。为深入研究含瓦斯煤岩组合体的损伤破坏特性,利用CT扫描技术对原煤及砂岩进行CT扫描实验,获得煤体和岩体的内部裂隙结构,建立煤岩组合体三维细观结构重构模型。利用FLAC3D模拟含瓦斯煤岩组合体在常规三轴压缩以及卸围压条件下的损伤破坏规律,分析其损伤破坏特性及能量演化规律。研究结果表明:煤岩试件原始CT图像与对应的重构图像的分形维数误差平均为3.12%,准确率为96.88%。在本文数值模拟条件下,初始加载阶段煤岩组合体在接触面处出现小范围塑性破坏,但煤岩组合结构仍然处于弹性阶段。随着加载的进行,煤岩组合体接触面以外的煤体开始出现塑性破坏,之后接触面处的煤体开始大范围出现塑性破坏;随着加载的继续进行,煤体部分完全破坏,同时接触面处的岩体也发生一定的塑性破坏,此时煤岩组合体整体失稳破坏。随着围压的增大或者瓦斯压力的减小,含瓦斯煤岩组合体的峰值强度及到峰值强度时的总输入能量、弹性应变能和耗散能均呈现增大的趋势。 展开更多
关键词 瓦斯 煤岩组合体 复合动力灾害 损伤破坏 工业CT 三轴压缩
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三轴应力加卸载作用下损伤煤岩渗透率模型研究 被引量:17
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作者 白鑫 王登科 +3 位作者 田富超 张东明 李豪君 任发科 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期1536-1546,共11页
为研究低渗煤岩在应力加卸载作用下损伤破坏过程渗透性变化规律,基于“立方体”结构模型,综合考虑三轴应力加卸载煤岩损伤、有效应力及吸附/解吸作用引起的煤岩割理与基质变形,建立三轴应力加卸载作用下损伤煤岩渗透率模型,并基于试验... 为研究低渗煤岩在应力加卸载作用下损伤破坏过程渗透性变化规律,基于“立方体”结构模型,综合考虑三轴应力加卸载煤岩损伤、有效应力及吸附/解吸作用引起的煤岩割理与基质变形,建立三轴应力加卸载作用下损伤煤岩渗透率模型,并基于试验结果对渗透率模型进行验证。研究结果表明:(1)所构建的渗透率模型,不仅可以较好地反映三轴应力加卸载作用下损伤煤岩渗透率变化规律,而且也可以反映有效应力对损伤煤岩渗透率的影响远大于吸附解吸作用的规律。(2)当煤岩应力水平低于峰值强度时,在恒定围压、持续加轴压应力作用下煤体处于压缩状态,瓦斯渗透率降低;在卸围压、持续加轴压应力作用下,煤体内部开始产生损伤破坏,瓦斯渗透率缓慢上升;使得煤岩在加卸载失稳破坏前,瓦斯渗透率整体呈“V”字型发展趋势。(3)不同初始围压条件下,煤岩加卸载破坏失稳后渗透率增大程度随着初始围压的增大而增大;不同瓦斯压力条件下,煤岩的初始渗透率随着瓦斯压力的增大而增大。研究结果可以为我国采煤工作面瓦斯高效抽采提供理论支撑,具有指导性意义。 展开更多
关键词 采矿工程 煤岩体 渗透率模型 应力加卸载 损伤破坏 裂隙变形
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Energy dissipation of coal and rock during damage and failure process based on EMR 被引量:16
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作者 Song Dazhao Wang Enyuan +2 位作者 Li Zhonghui Liu Jie Xu Wenquan 《International Journal of Mining Science and Technology》 SCIE EI CSCD 2015年第5期787-795,共9页
The physical and mechanical change processes of coal and rock are closely related to energy transformation,and the destruction and failure of coal and rock is an instability phenomena driven by energy change.However,t... The physical and mechanical change processes of coal and rock are closely related to energy transformation,and the destruction and failure of coal and rock is an instability phenomena driven by energy change.However,the energy change of large-scale coal rock in the mine site is hardly calculated accurately,making it difficult to monitor coal-rock systematic failure and collapse from the perspective of energy.By the energy dissipation EMR monitoring system,we studied the damage and failure of coal and rock with bursting liability from the energy dissipation point using the geophysical method-EMR,and explored the energy dissipation characteristics during uniaxial compression and their main influencing factors.The results show that under displacement-control loading mode,there are 2 types of energy dissipation trends for both coal and rock with bursting liability.The type Ⅰ trend is a steady increase one during the whole process,therein,the energy dissipation of rock samples is accelerated at the peak load.The type Ⅱ trend energy is a W-shaped fluctuating one containing 6 stages.Under load-control loading mode,there is one energy dissipation trend of shock downward-steady rise.Besides that,rock samples also present a trend of 4 stages.The energy dissipation characteristics of coal and rockduring loading failure process can be used as effective criteria to assess whether they are in a stable or destructive stage.The factors influencing energy dissipation in the loading failure process of coal and rock mainly include strength,homogeneity,and energy input efficiency. 展开更多
关键词 Energy dissipation Electromagnetic radiation coal and rock Damage and failure rock burst
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基于微震和应力动态监测的煤岩破坏与瓦斯涌出关系研究 被引量:16
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作者 尹永明 姜福兴 +4 位作者 谢广祥 朱权洁 王存文 王磊 何晓军 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第2期325-330,共6页
采用微震监测技术、应力实时在线监测技术对方山矿新井11041工作面回采过程中煤岩破坏与应力变化进行了实测研究,结合工作面抽放和风排瓦斯涌出量监测数据,得到了综采工作面煤岩破坏、应力变化和瓦斯涌出三者之间的关系。研究表明:1)微... 采用微震监测技术、应力实时在线监测技术对方山矿新井11041工作面回采过程中煤岩破坏与应力变化进行了实测研究,结合工作面抽放和风排瓦斯涌出量监测数据,得到了综采工作面煤岩破坏、应力变化和瓦斯涌出三者之间的关系。研究表明:1)微震事件能量峰值的出现略早于工作面前方煤体应力极值和瓦斯抽放指数峰值,而工作面风排瓦斯涌出量峰值又略晚于瓦斯抽放指数峰值,可以根据微震事件能量变化来间接反映工作面煤体应力变化和瓦斯涌出情况;2)工作面基本顶的周期性运动是诱发工作面风排瓦斯涌出量周期性变化的主要原因,当基本顶周期性断裂时,采空区瓦斯涌出增大,工作面风排瓦斯含量变大,且瓦斯主要来源于采空区积聚瓦斯。 展开更多
关键词 综采工作面 微震监测 应力实时在线监测 煤岩破坏 瓦斯抽放 瓦斯涌出
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深部大倾角煤岩层巷道断面形状与耦合支护 被引量:16
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作者 张进鹏 刘立民 +3 位作者 刘传孝 赵艳鹏 孙东玲 邵军 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期4074-4087,共14页
针对大倾角煤岩层巷道围岩局部应力集中导致普通断面形状和支护方案难以控制围岩稳定的问题,本文以新汶矿区某矿6196疏水巷为工程背景,通过理论分析、数值模拟、工程实践等方法研究深部大倾角煤岩层巷道围岩应力分布特征和层间剪切滑移... 针对大倾角煤岩层巷道围岩局部应力集中导致普通断面形状和支护方案难以控制围岩稳定的问题,本文以新汶矿区某矿6196疏水巷为工程背景,通过理论分析、数值模拟、工程实践等方法研究深部大倾角煤岩层巷道围岩应力分布特征和层间剪切滑移变形机制;综合考虑半圆拱形断面承载能力强、应力集中程度低和斜顶梯形两帮受力合理的优点,设计偏心圆弧拱形断面,提出非对称耦合支护方案,并通过工程实践验证其有效性。研究结果表明:大倾角煤岩层巷道上覆岩层的重力作用使巷道帮角部位发生剪切滑移变形,在巷道2个对角处产生应力集中而在另外2个对角处产生应力释放;大倾角煤岩层巷道左侧顶底板位移整体大于右侧顶底板位移,右帮水平位移整体大于左帮水平位移;基于偏心圆弧拱形断面和非对称耦合支护方案进行围岩控制,顶帮锚杆载荷逐渐趋于稳定,巷道顶底板和两帮的平均变形量分别为134 mm和112 mm,说明围岩变形均在允许范围,深部大倾角煤岩层巷道变形得到了有效控制。 展开更多
关键词 深部大倾角 煤岩层巷道 破坏机理 变形特征 偏心圆弧拱形断面 非对称耦合支护
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倾角对煤岩组合体力学及冲击倾向性影响的颗粒流分析 被引量:14
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作者 赵宏林 赵越 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2018年第3期198-201,共4页
随着煤矿开采深度的增加,煤层与顶底板岩层的相互作用更加明显。基于颗粒离散元程序PFC建立了"顶板-煤层"结构的"岩-煤"数值模型,通过设定煤岩交界面的倾角分别为0°、15°、30°、45°、60°... 随着煤矿开采深度的增加,煤层与顶底板岩层的相互作用更加明显。基于颗粒离散元程序PFC建立了"顶板-煤层"结构的"岩-煤"数值模型,通过设定煤岩交界面的倾角分别为0°、15°、30°、45°、60°,研究了不同倾角对组合体破坏模式及冲击倾向性的影响。研究结果表明,组合体的宏观破坏裂纹基本上呈"V"型的剪切裂纹,破坏主要集中于煤体部分,且"V"型破坏面的两端与煤岩交界面的两端重合;随着倾角的增大,活跃的颗粒数量越多,尤其当组合体倾角大于45°时,煤岩交界面处的颗粒位移量和活跃程度最大;随着倾角的增大,组合体的冲击能量指数逐渐减小,尤其当倾角大于45°时,冲击能量指数大幅度减小。 展开更多
关键词 煤岩组合体 倾角 破坏形态 冲击倾向性 颗粒流
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近距离煤层工作面煤柱合理留设与巷道围岩控制技术 被引量:13
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作者 程辉 赵洪宝 +2 位作者 张欢 徐建峰 秦逢缘 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第7期1147-1159,共13页
为探究近距离煤层工作面煤柱合理留设宽度以及回采巷道围岩控制技术,以回坡底煤矿近距离煤层开采为工程背景,通过数值模拟、理论分析、现场实践等技术手段对不同宽度条件下煤柱破坏演化过程、影响因素、底板破坏范围以及11号煤层回采巷... 为探究近距离煤层工作面煤柱合理留设宽度以及回采巷道围岩控制技术,以回坡底煤矿近距离煤层开采为工程背景,通过数值模拟、理论分析、现场实践等技术手段对不同宽度条件下煤柱破坏演化过程、影响因素、底板破坏范围以及11号煤层回采巷道围岩控制技术进行了深入研究.研究结果表明:(1)煤柱在预留煤柱时期、区段煤柱时期、保护煤柱时期、孤岛煤柱时期四个阶段过程中,煤柱破坏范围逐渐增大;煤柱弹性核占比均随煤柱宽度的增加而增加,本煤层回采巷道随煤柱宽度的增加从非对称性破坏逐渐演化为对称性破坏.煤柱破坏宽度与煤层倾角、黏聚力、煤柱宽度、内摩擦角和泊松比等因素成反比关系,只与埋深成正比关系.(2)随着煤柱宽度增大,煤柱底板破坏宽度与深度会发生变化,且底板破坏集中在煤柱边缘侧,煤柱正下方底板破坏区域较小.(3)煤柱应力集中作用致底板下方最大主应力发生偏转,底板任意一点与煤柱中心线的距离越大,最大主应力偏转角度越小;随着11号煤层巷道与煤柱边缘距离的增大,巷道围岩塑性区由倾斜的“X”形分布转变为倾斜的“8”形分布,再转化为倾斜的“O”形分布,最终转化为椭圆形分布;离煤柱距离较近时,巷道往往出现非对称性破坏,支护也要采取非对称支护形式. 展开更多
关键词 采矿工程 近距离煤层 煤柱留设 围岩控制 非对称性破坏
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Ground stability of underground gateroad with 1 km burial depth: A case study from Xingdong coal mine, China 被引量:13
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作者 ZHANG Guang-chao HE Fu-lian +1 位作者 LAI Yong-hui JIA Hong-guo 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第6期1386-1398,共13页
This paper presents an integrated investigation of the ground stability of a deep gateroad with a 1 km burial depth based on a field test, case studies, and numerical modelling. In situ stress measurements and mechani... This paper presents an integrated investigation of the ground stability of a deep gateroad with a 1 km burial depth based on a field test, case studies, and numerical modelling. In situ stress measurements and mechanical properties tests were first conducted in the test site. Then, the deformation behavior, stress and yield zone distributions, as well as the bolts load of the gateroad, were simulated using FLAC3D software. The model results demonstrated that the soft rock properties and high in situ stress were the main factors for the deep gateroad instability, and the shear slip failure induced by the high stress was the primary failure model for the deep rock mass. In addition, the unsuitable support patterns, especially the relatively short bolts/cables with low pre-tensions, the lack of high-strengthen secondary supports and the unsupported floor strata, also contributed to the gateroad instability. Subsequently, a new combined supporting strategy, incorporating longer bolts/cables, yielding ring supports, and grouting measures, was proposed for the deep gateroad, and its validity was verified via field monitoring. All these could be a reference for understanding the failure mechanism of the gateroad with 1 km burial depth. 展开更多
关键词 deep coal mine soft rock burial depth failure mechanism deformation behavior support strategy
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煤岩加卸载不同应力途径变形破坏力学参数的研究 被引量:10
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作者 李永明 郝临山 +1 位作者 魏胜利 翟新献 《煤炭技术》 CAS 2006年第12期129-131,共3页
分析煤岩轴向应力恒定条件下卸围压破坏时的力学参数,运用卸载破坏围压差的概念,反应不同初始卸载围压煤岩破坏的难易程度,通过不同初始卸荷速率时煤岩试件变形破坏参数的对比试验,研究开挖卸荷速率对地下工程的影响。将卸载试验与常规... 分析煤岩轴向应力恒定条件下卸围压破坏时的力学参数,运用卸载破坏围压差的概念,反应不同初始卸载围压煤岩破坏的难易程度,通过不同初始卸荷速率时煤岩试件变形破坏参数的对比试验,研究开挖卸荷速率对地下工程的影响。将卸载试验与常规三轴加载试验的极限强度、破坏方式等力学参数进行对比,试验结论丰富了卸载岩石力学内容。 展开更多
关键词 煤岩 加卸载 极限强度 破坏方式
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