深部动压巷道非对称变形力学机制及控制对策 被引量：41

1

作者 陈上元 宋常胜 +2 位作者 郭志飚 王炯 王炀 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期246-254,共9页

为解决深部动压巷道支护的技术难题,以鹤煤九矿东总回风巷为研究背景,针对东总回风巷非对称变形量大且难支护的问题,采用现场调研、工程地质分析、物理相似模拟和现场试验相结合的方法,对巷道变形破坏机理和控制对策进行了研究。研究结... 为解决深部动压巷道支护的技术难题,以鹤煤九矿东总回风巷为研究背景,针对东总回风巷非对称变形量大且难支护的问题,采用现场调研、工程地质分析、物理相似模拟和现场试验相结合的方法,对巷道变形破坏机理和控制对策进行了研究。研究结果表明:巷道变形破坏受围岩岩性、构造应力、采动应力、重力、地质构造等多种因素影响,其变形力学机制确定为IABIIABDIIIABC型;采动应力造成巷道围岩应力场的大小和方向发生了改变,是巷道产生非对称变形的主要因素。通过选取针对性的控制对策将复合型变形力学机制转化为单一型,提出了"锚网索喷+底角锚杆+全断面注浆+反底拱"非对称耦合控制对策,并在现场进行了应用。相似模拟和现场监测结果显示:该控制对策有效控制了围岩非对称变形,现场应用效果良好。 展开更多

关键词 深部动压巷道 非对称变形 物理相似模拟 变形力学机制 控制对策

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基于采动覆岩裂隙特征的高位钻孔优化与分析 被引量：11

2

作者 尉瑞 龚选平 +1 位作者 程成 白廷海 《煤炭工程》 北大核心 2021年第6期118-123,共6页

为了深入了解覆岩采动裂隙带内瓦斯富集运移区的变化规律,提高矿井采空区瓦斯抽采能力。以覆岩裂隙演化理论为基础,针对山西王家岭矿主采工作面,运用物理相似模拟的方法,研究了工作面采动影响下覆岩裂隙带及瓦斯富集运移区的变化规律,... 为了深入了解覆岩采动裂隙带内瓦斯富集运移区的变化规律,提高矿井采空区瓦斯抽采能力。以覆岩裂隙演化理论为基础,针对山西王家岭矿主采工作面,运用物理相似模拟的方法,研究了工作面采动影响下覆岩裂隙带及瓦斯富集运移区的变化规律,并以此研究结果,进行现场高位定向长钻孔优化设计。研究结果表明:上覆岩层裂隙及瓦斯富集运移区受采动影响,在第四次周期来压后裂隙充分发育,裂隙带高度在28~92.3m,但瓦斯富集运移区发育高度在第二次周期来压后稳定在52m以内。在现场试验中,对高位定向长钻孔参数进行优化调整,得到位于富集区内的钻孔抽采效果明显高于位于富集区外的抽采效果,且高位定向长钻孔稳定抽采期间抽采瓦斯占绝对瓦斯涌出量的55%~75%。研究结果为采动覆岩裂隙瓦斯富集运移区辨识、覆岩裂隙带瓦斯精准抽采提供一定的理论基础。 展开更多

关键词 相似模拟 覆岩裂隙 瓦斯富集运移区 高位定向钻孔

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煤矸互层顶板大倾角大采高工作面覆岩活动规律相似模拟研究 被引量：9

3

作者 伍永平 武永强 +2 位作者 解盘石 王红伟 吕文玉 《煤炭工程》 北大核心 2018年第1期73-76,80,共5页

为了弄清煤矸互层顶板大倾角大采高工作面覆岩活动规律,以新疆焦煤集团25213工作面为工程背景,采用物理相似模拟实验方法研究了煤矸互层顶板大倾角大采高工作面覆岩活动规律。研究结果表明:25213工作面来压步距的变化范围为8~17m。与同... 为了弄清煤矸互层顶板大倾角大采高工作面覆岩活动规律,以新疆焦煤集团25213工作面为工程背景,采用物理相似模拟实验方法研究了煤矸互层顶板大倾角大采高工作面覆岩活动规律。研究结果表明:25213工作面来压步距的变化范围为8~17m。与同倾角条件下的坚硬顶板大倾角大采高工作面相比,工作面来压步距较大,覆岩垮落形成冲击载荷的量级较大,工作面支承压力分布平稳且较大,上、下端煤柱支承压力峰值均较小。沿煤层高度方向,该工作面下位岩层运移量大于上位岩层;沿煤层倾向,该工作面中上部区域覆岩运移量大于下部区域。 展开更多

关键词 煤矸互层 大倾角 大采高 物理相似模拟 覆岩活动

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倾斜综放工作面采动卸压瓦斯高位钻孔抽采技术研究 被引量：7

4

作者 赵鹏翔 李树刚 +3 位作者 刘殿福 张雪涛 林海飞 丁洋 《煤炭工程》 北大核心 2017年第5期76-79,共4页

为解决工作面回采期间上隅角瓦斯超限问题,针对硫磺沟煤矿主采工作面实际情况,采用物理模拟及数值模拟手段,对工作面采动覆岩"三带"及卸压瓦斯运移优势通道分布特征及规律开展研究,结合工作面实际情况设计高位钻孔抽采上隅角... 为解决工作面回采期间上隅角瓦斯超限问题,针对硫磺沟煤矿主采工作面实际情况,采用物理模拟及数值模拟手段,对工作面采动覆岩"三带"及卸压瓦斯运移优势通道分布特征及规律开展研究,结合工作面实际情况设计高位钻孔抽采上隅角瓦斯,并对抽采效果开展实时观测与分析。结果表明:通过物理相似模拟实验,得到(4-5)04工作面覆岩"三带"高度,工作面初次来压、周期来压步距,裂隙区在切眼、工作面及进回风巷出的宽度等参数;综合分析数值模拟及现场观测结果得到工作面合理配风量及抽采负压;通过现场观测,得到高位钻孔抽采浓度为19.85%~23%,有效抽采段距离平均为54.5m,表明高位钻孔抽采方法和设计参数是科学有效的。 展开更多

关键词 倾斜煤层 综放工作面 高位钻孔 瓦斯抽采 物理相似模拟 Fluent数值模拟

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基于开采损害预计的大倾角多区段采场顶板运移规律实验研究 被引量：7

5

作者 解盘石 张颖异 +1 位作者 LUO Yi 伍永平 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期1188-1195,共8页

为了研究大倾角煤层多区段开采顶板变形破坏特征及区段间相互作用规律,首次采用物理相似材料模拟实验、PAPMMSP程序与开采损害预计等研究手段,对大倾角煤层多区段开采顶板及区段煤柱变形、破坏和运动规律等进行了定量分析。结果表明,大... 为了研究大倾角煤层多区段开采顶板变形破坏特征及区段间相互作用规律,首次采用物理相似材料模拟实验、PAPMMSP程序与开采损害预计等研究手段,对大倾角煤层多区段开采顶板及区段煤柱变形、破坏和运动规律等进行了定量分析。结果表明,大倾角多区段采场顶板沿垂直岩层方向和平行岩层方向的运动明显不同,下区段开采时更明显,其垂直岩层方向的位移是平行岩层方向的2倍。采场倾斜中上部破坏顶板以倾斜堆砌为主,倾斜中、下部破坏岩层则以反倾斜堆砌为主,倾向范围大但斜率小,其中下区段采场顶板倾斜堆砌高度达45 m,最大斜率为0.65,较上区段开采均明显增加。下区段开采顶板孔隙比云图呈非对称拱形,其最大孔隙比位于采场倾斜上部顶板,与上区段不同。下区段开采时,区段煤柱发生压缩、滑动,加剧了区段间的相互作用,导致上区段顶板发生大范围二次运移,使上区段采场低位破坏顶板二次压缩、高位顶板离层。较大倾角煤层单区段长壁开采,再次印证了多区段开采是导致采场围岩运动更为复杂且岩层控制难度大幅增加的关键。同时,上述方法为定量分析顶板运移规律提供了新手段。 展开更多

关键词 大倾角煤层 区段间作用 物理相似模拟 开采损害预计

原文传递

夹矸厚度对煤矸互层顶板工作面矿压显现影响研究 被引量：7

6

作者 伍永平 刘旺海 +2 位作者 解盘石 杨文斌 刘晨光 《煤炭工程》 北大核心 2020年第10期75-80,共6页

夹矸顶板的稳定性控制是煤矸互层顶板工作面安全开采亟待解决的关键技术问题之一。为了弄清夹矸厚度对煤矸互层顶板工作面矿压显现的影响,采用物理相似模拟实验方法研究了不同夹矸厚度条件下工作面顶板的变形破坏运移规律、支承压力分... 夹矸顶板的稳定性控制是煤矸互层顶板工作面安全开采亟待解决的关键技术问题之一。为了弄清夹矸厚度对煤矸互层顶板工作面矿压显现的影响,采用物理相似模拟实验方法研究了不同夹矸厚度条件下工作面顶板的变形破坏运移规律、支承压力分布特征等。研究结果表明,夹矸层厚度较薄时,开采后夹矸层垮落比较破碎;夹矸层厚度较厚时,夹矸层垮落块度较大,随夹矸层厚度的增加架前冒顶的次数依次减少,工作面处顶板垮落角依次增大。无夹矸层阶段,周期性垮落步距为14.7m;有夹矸层阶段,随夹矸层厚度的增加来压步距由12.3m增大至15.8m。支承压力峰值和影响范围随夹矸层厚度的增加而增大,支承压力峰值距工作面的距离随夹矸层厚度的增加而减小。提出了带压擦顶移架和浅截深护等夹矸顶板稳定性控制措施,保证煤矸互层顶板工作面安全开采。 展开更多

关键词 夹矸厚度 煤矸互层 支承压力 物理相似模拟

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基于固—气耦合物理相似模拟的实验装置研究 被引量：7

7

作者 肖鹏 李树刚 +1 位作者 林海飞 赵鹏翔 《西安科技大学学报》 CAS 2014年第3期255-260,共6页

采动裂隙演化与卸压瓦斯渗流耦合的物理相似材料模拟实验是研究采动影响下煤岩体渗透率变化规律及分布特征的基础,文中通过研制"固—气"耦合物理相似模拟实验台,设计耦合实验中的开采系统、充气系统和测试系统,进行了相似模... 采动裂隙演化与卸压瓦斯渗流耦合的物理相似材料模拟实验是研究采动影响下煤岩体渗透率变化规律及分布特征的基础,文中通过研制"固—气"耦合物理相似模拟实验台,设计耦合实验中的开采系统、充气系统和测试系统,进行了相似模拟实验及渗透率测定。开采系统保证箱体气密性的同时实现了煤层的模拟开采,测试系统验证了试验箱内气体在岩层中的流动规律符合达西定律,进而验证了实验装置的可行性,从而为研究采动裂隙场时空演化与卸压瓦斯渗流耦合规律的相似模拟实验奠定实验基础。 展开更多

关键词 固-气耦合 物理相似模拟 实验装置

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考虑推进速度效应的高位定向钻孔优势布置与效果分析 被引量：6

8

作者 陈龙 龚选平 +2 位作者 白廷海 成小雨 程成 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2022年第5期157-163,共7页

为了提高采空区的瓦斯抽采能力,控制工作面的瓦斯涌出,以王家岭矿12302工作面为试验对象,研究了煤层开采后覆岩采动裂隙的演化规律;根据矿井的实际抽采效果研究了不同日推进速度下钻孔层位和平距的定量关系,并对高位钻孔进行了设计和抽... 为了提高采空区的瓦斯抽采能力,控制工作面的瓦斯涌出,以王家岭矿12302工作面为试验对象,研究了煤层开采后覆岩采动裂隙的演化规律;根据矿井的实际抽采效果研究了不同日推进速度下钻孔层位和平距的定量关系,并对高位钻孔进行了设计和抽采效果考察。结果表明:覆岩的裂隙的发育范围和数量随着工作面的推进逐渐增大增多,多次来压后,采空区覆岩中部形成了明显的压实区,瓦斯富集区在进、回风巷20~50 m,煤层顶板以上25~50 m范围内,覆岩垮落带高度为28.2 m,裂隙带为118.6 m;不同日推进速度下钻孔的优势层位和平距符合一次线性方程关系y=ax±b,依据研究结果设计的高位钻孔实施后,对比孔的抽采纯量低于其余4个钻孔,最大单孔瓦斯抽采纯量较其它钻场的最大单孔瓦斯抽采纯量提高了51%,高位定向钻孔的平均瓦斯抽采率为68%,有效的提高了工作面的瓦斯抽采效果,控制了工作面的瓦斯涌出,抽采期间上隅角和回风流最大瓦斯体积分数均保持在0.8%以下,能够保证矿井的安全生产。 展开更多

关键词 物理相似模拟 采动裂隙 高位钻孔优化 瓦斯抽采 日推进距离

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村庄下压煤短壁间隔充填开采技术研究与应用 被引量：6

9

作者 叶学伟 张珂 《煤炭工程》 北大核心 2020年第11期6-10,共5页

为了解决村庄压煤遏制矿井可持续发展的问题,以刘东煤矿10#煤层压煤开采为研究背景,提出四种开采方案,运用经济学原理确定了采用短壁间隔充填开采方式回采刘东煤矿510采区村庄压煤区域。然后,结合关键层理论及结构力学特征确定了条带充... 为了解决村庄压煤遏制矿井可持续发展的问题,以刘东煤矿10#煤层压煤开采为研究背景,提出四种开采方案,运用经济学原理确定了采用短壁间隔充填开采方式回采刘东煤矿510采区村庄压煤区域。然后,结合关键层理论及结构力学特征确定了条带充填宽度和充填体强度,采用FLAC3D数值模拟软件确定了充填开采回采工艺。最后,应用室内物理模拟方法验证确定了充填开采工艺参数及回采工艺的准确性。通过上述分析结果可知应用短壁间隔充填开采技术可成功回采村庄压煤采区,对相似条件下的村庄压煤开采具有重要的参考意义。 展开更多

关键词 村庄压煤 短壁间隔充填技术 充填参数 物理相似模拟

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数字近景摄影测量在相似模拟试验中的应用研究 被引量：2

10

作者 张春森 张瑛 +1 位作者 刘雷 曹建涛 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2014年第11期93-96,共4页

针对现有相似模拟实验观测方法中存在的自动化程度低、测量精度差等缺点,给出一种基于摄影测量计算机视觉方法进行相似模拟变形测量的新方法。利用普通非量测数码相机进行影像数据采集,通过在任相机平面预检校、变形监测点特征提取、影... 针对现有相似模拟实验观测方法中存在的自动化程度低、测量精度差等缺点,给出一种基于摄影测量计算机视觉方法进行相似模拟变形测量的新方法。利用普通非量测数码相机进行影像数据采集,通过在任相机平面预检校、变形监测点特征提取、影像匹配等计算步骤得出不同时期物理相似模型变形监测点的坐标。通过比较不同时期变形监测特征点坐标的变化量,计算得出物理相似模型变形情况。通过对某急倾斜煤层顶板相似材料进行模拟变形测量,试验结果表明:所应用方法与全站仪方法变形监测结果平面精度最大相差0.5mm左右,所测位移场与实际变形情况一致,满足因矿山开采引起的岩层和地表移动变形监测要求。 展开更多

关键词 数字近景摄影测量 物理相似模拟 岩层移动 三维重建

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东峰煤矿3号煤层工作面顺槽支护方案优化

11

作者 张恩强 司红勇 +2 位作者 杨开放 毋凡 吴蒸 《陕西煤炭》 2017年第4期1-4,16,共5页

针对东峰煤矿3号煤层工作面顺槽过度支护问题,采用相似模拟实验、数值模拟和工程试验等方法,对支护方案进行了研究,确定了单排锚索偏心布置的锚杆锚索联合支护的优化方案。该方案节省了工程量和成本,提高了效率和效益。这对完善支护设... 针对东峰煤矿3号煤层工作面顺槽过度支护问题,采用相似模拟实验、数值模拟和工程试验等方法,对支护方案进行了研究,确定了单排锚索偏心布置的锚杆锚索联合支护的优化方案。该方案节省了工程量和成本,提高了效率和效益。这对完善支护设计理论和进行支护改革实践具有重要的现实意义。 展开更多

关键词 锚杆支护 过度支护 支护方案优化 数值模拟 物理相似模拟

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基于物理相似模拟实验的覆岩采动裂隙演化规律研究 被引量：17

12

作者 肖鹏 李树刚 +1 位作者 林海飞 赵鹏翔 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 2014年第4期18-23,共6页

覆岩采动裂隙演化规律及其形态特征与卸压瓦斯抽采密切相关。运用自主设计的固气耦合相似模拟实验系统,通过模拟实验分析得到采动裂隙随着工作面的推进经历了产生、发展和闭合过程,其分布曲线呈马鞍状。结合采动裂隙演化规律及分布形态... 覆岩采动裂隙演化规律及其形态特征与卸压瓦斯抽采密切相关。运用自主设计的固气耦合相似模拟实验系统,通过模拟实验分析得到采动裂隙随着工作面的推进经历了产生、发展和闭合过程,其分布曲线呈马鞍状。结合采动裂隙演化规律及分布形态,分析了采动裂隙场的演化特征,其发育高度受主关键层影响明显,进一步明确了卸压瓦斯在裂隙发育各阶段发生运移和汇集的区域范围,为现场布置瓦斯抽采钻孔参数提供了设计依据。 展开更多

关键词 物理相似模拟实验 采动裂隙 演化规律

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高位硬厚岩层采动覆岩结构演化特征及致灾规律 被引量：15

13

作者 张培鹏 蒋力帅 +2 位作者 刘绪峰 张贞良 刘旭 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第5期852-860,共9页

针对工作面赋存高位硬厚岩层的地层条件,采用相似材料模拟试验方法,制作了工作面上覆单层和两层高位硬厚岩浆岩的相似模型,研究了开采过程中的覆岩结构及其演化特征;通过力学理论分析,揭示了上覆岩层的破断规律及覆岩结构的形成机制;分... 针对工作面赋存高位硬厚岩层的地层条件,采用相似材料模拟试验方法,制作了工作面上覆单层和两层高位硬厚岩浆岩的相似模型,研究了开采过程中的覆岩结构及其演化特征;通过力学理论分析,揭示了上覆岩层的破断规律及覆岩结构的形成机制;分析了典型采动覆岩结构的致灾规律,并采用工程实例进行验证。研究结果表明:单层硬厚岩层初次破断前、周期破断阶段分别形成"梯"型、"Γ"型覆岩结构;两层硬厚岩层条件下,下位硬厚岩层破断前形成"梯"型覆岩结构,上位硬厚岩层破断前后分别形成"梯-Γ"型复合覆岩结构、"F"型覆岩结构;工作面上覆岩层破断角α在(45°,90°)区间内,破断迹线总是与岩层层面成一定夹角。高位硬厚岩层条件下集中应力高、积聚能量大,易诱发静载型动力灾害;"梯"型覆岩结构失稳易诱发动力灾害及离层水(气)突涌现象;"Γ"型覆岩结构失稳易诱发动力灾害,但不易发生离层水或瓦斯突涌。 展开更多

关键词 高位硬厚岩层 相似模拟试验 采动覆岩结构 破断机制 致灾规律

原文传递

低强度胶结充填体相似材料配比试验研究 被引量：7

14

作者 姚囝 叶义成 +2 位作者 王其虎 岳哲 罗文冲 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第8期30-35,共6页

针对采用物理相似模拟试验模拟充填采矿法时,低强度胶结充填体相似材料配比参数选取问题,以石灰、高岭土、石膏、水和尾砂等作为相似材料,采用回归正交设计试验方法进行了充填体相似材料配比试验,开展了单轴压缩试验,获得了不同配比试... 针对采用物理相似模拟试验模拟充填采矿法时,低强度胶结充填体相似材料配比参数选取问题,以石灰、高岭土、石膏、水和尾砂等作为相似材料,采用回归正交设计试验方法进行了充填体相似材料配比试验,开展了单轴压缩试验,获得了不同配比试样的单轴抗压强度、弹性模量和泊松比等力学试验指标。在此基础上总结了单轴抗压强度、弹性模量和泊松比3个试验指标关于石灰、高岭土、石膏和水4因素的回归方程,并分析了各因素对各试验指标的影响特征。通过物理相似模拟试验的实际应用证明了采用该配比方案总结的回归方程的有效性及相似充填体的良好相似性,该成果对胶结充填体相似材料配比的选取具有一定的参考价值和指导意义。 展开更多

关键词 物理相似模拟试验 胶结充填体 相似材料 配比试验 回归正交设计

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基于三维物理相似模拟实验的盾构巷道变形声发射特征研究 被引量：1

15

作者 范公勤 程坤 +1 位作者 来兴平 温红东 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2018年第4期50-54,共5页

以煤矿副平硐盾构施工过程中管片支护下巷道变形的声发射波形特征规律为目标,依据物理相似模拟室内实验理论,采用"声-光-电"多元指标综合测试系统监测、收集实时数据,构建了大型三维物理相似模拟实验模型,完成了盾构模拟开挖... 以煤矿副平硐盾构施工过程中管片支护下巷道变形的声发射波形特征规律为目标,依据物理相似模拟室内实验理论,采用"声-光-电"多元指标综合测试系统监测、收集实时数据,构建了大型三维物理相似模拟实验模型,完成了盾构模拟开挖试验,并对不同开挖阶段的声发射信号数据与实时对应现象进行了量化比对分析。研究表明:管片支护下的盾构施工圆形巷道围岩稳定性强,岩体内部变形多以小事件为主,当其变形破坏的声发射信号历经"金字塔"式波动时,岩体内部可能会产生大量裂隙和较大程度的破坏。 展开更多

关键词 盾构 三维物理相似模拟 巷道变形 声发射特征 巷道施工

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坚硬顶板条件下极软特厚高瓦斯煤层综放开采技术研究 被引量：4

16

作者 潘卫东 聂晓东 罗鉴洋 《煤炭工程》 北大核心 2017年第10期1-6,共6页

针对青东煤矿82采区828综放工作面复杂的开采技术条件,提出了预采7#煤层治理8#煤层瓦斯和控制8#煤坚硬顶板的开采方案。运用太沙基破坏理论分析了7#煤层底板破坏深度,利用岩梁理论分析了坚硬顶板的垮落步距,通过物理相似模拟实验分析了... 针对青东煤矿82采区828综放工作面复杂的开采技术条件,提出了预采7#煤层治理8#煤层瓦斯和控制8#煤坚硬顶板的开采方案。运用太沙基破坏理论分析了7#煤层底板破坏深度,利用岩梁理论分析了坚硬顶板的垮落步距,通过物理相似模拟实验分析了预采7#煤层和不事先预采情况下的覆岩运动规律,并对开采过程中的液压支架运行情况进行了现场实测。结果表明:726工作面底板破坏深度为13.8m,未破坏的剩余坚硬顶板厚度为5.3m,预采7#煤以后坚硬顶板断裂步距由24.9m减少到10.6m;相似模拟结果显示预采7#煤以后8#煤老顶垮落步距由20m减小到10m;实际生产过程中,液压支架运行状态良好,初次来压步距为20.4m,周期来压步距为10.4m。实践结果表明,预采7#煤层解决了828工作面开采过程中的坚硬顶板问题和瓦斯治理问题。 展开更多

关键词 坚硬顶板 特厚煤层 综放开采 物理相似模拟

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