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顺层水力造穴卸荷增透机制及在掘进工作面瓦斯抽采中的应用
1
作者 王穗芳 张浩 +4 位作者 王伟 袁丹萍 闫晓钰 吕文博 郭军伟 《中国煤炭》 2023年第6期28-36,共9页
以新景矿3号煤层掘进工作面顺层水力造穴强化瓦斯抽采为工程背景,采用FLAC 3D数值模拟软件对顺层水力造穴的卸荷增透机制进行数值分析;研发出履带式钻冲一体化水力造穴装备,建立了高低浓度瓦斯抽采系统,并对顺层水力造穴技术在掘进工作... 以新景矿3号煤层掘进工作面顺层水力造穴强化瓦斯抽采为工程背景,采用FLAC 3D数值模拟软件对顺层水力造穴的卸荷增透机制进行数值分析;研发出履带式钻冲一体化水力造穴装备,建立了高低浓度瓦斯抽采系统,并对顺层水力造穴技术在掘进工作面瓦斯抽采过程中的应用情况进行了系统性考察。数值分析结果表明,采用新技术后,造穴洞室四周煤体渗透率显著改善;造穴半径越大,造穴长度越长,煤体的卸荷增透区域效果越好。现场应用情况表明,采用新技术后,掘进工作面的瓦斯抽采效果显著改善,钻孔工程量降低了75.0%,平均瓦斯抽采纯量和平均瓦斯抽采浓度分别提高了4.6倍和1.5倍,巷道掘进过程中实测的钻屑指标K 1值和S值均显著降低。 展开更多
关键词 煤与瓦斯突出 松软低透煤层 水力造穴 数值分析 卸荷损伤
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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
2
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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深部岩体爆破开挖围岩动态破坏机理研究
3
作者 陶明 徐源泉 赵瑞 《工程爆破》 CSCD 北大核心 2024年第5期143-152,共10页
为了揭示高地应力下爆破开挖损伤区(EDZ)形成机理,建立了非均匀应力场条件下深部岩体爆破开挖卸荷数学模型,并利用模态分解和拉普拉斯变换获得不同应力环境中爆破开挖围岩的应力重分布解析解。结合有限元数值模拟,采用Hoek-Brown准则确... 为了揭示高地应力下爆破开挖损伤区(EDZ)形成机理,建立了非均匀应力场条件下深部岩体爆破开挖卸荷数学模型,并利用模态分解和拉普拉斯变换获得不同应力环境中爆破开挖围岩的应力重分布解析解。结合有限元数值模拟,采用Hoek-Brown准则确定岩体强度参数,揭示了爆破加载和初始应力卸载对EDZ形成的定量化贡献。结果表明:爆破加载与初始应力卸载以及产生的次生应力在弹性阶段线性叠加。在浅部较低应力环境下,爆破加载是EDZ形成的主导因素。随着应力的增加,初始应力状态对EDZ的影响更加显著,而爆破加载是高度损伤区(HDZ)形成的主要因素。 展开更多
关键词 深部岩体 爆破开挖 应力卸荷 围岩损伤
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复杂卸荷条件下卤水流量对盐岩溶解损伤特征研究 被引量：1
4
作者 张军伟 姜德义 +2 位作者 陈结 赵云峰 程艳飞 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期640-648,655,共10页
为了解水溶造腔过程中盐腔围岩在应力-溶解耦合作用下的溶解损伤机制,利用高温三轴盐岩溶解特性试验机,开展了复杂卸荷条件下(即卸围压的同时增加轴压)不同卤水流量对盐岩的溶解损伤特征研究。研究发现,盐岩的应力和溶解作用相互影响,... 为了解水溶造腔过程中盐腔围岩在应力-溶解耦合作用下的溶解损伤机制,利用高温三轴盐岩溶解特性试验机,开展了复杂卸荷条件下(即卸围压的同时增加轴压)不同卤水流量对盐岩的溶解损伤特征研究。研究发现,盐岩的应力和溶解作用相互影响,共同决定盐岩试件在卸荷溶解过程中的变化特征。表现为:卸荷过程中偏应力越大,盐岩溶出速率越大,而且出水口卤水浓度随卸荷溶解时间呈现显著的二次函数关系;盐岩在溶解作用下其力学强度降低,变形能力不断增强,而且流量越大,变化趋势越明显。通过对盐岩卸荷溶解过程中有效溶解面积构成的分析,建立了盐岩卸荷溶解作用下的有效溶解面积模型,分别得到了各有效溶解面积随溶解时间和应力水平的变化方程,并在此基础上构建了盐岩卸荷溶解损伤演化方程,为进一步开展盐岩的损伤-溶解机制研究提供了理论和试验基础。 展开更多
关键词 盐岩溶解 卸荷 卤水流量 有效溶解面积 损伤演化
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卸荷扰动下窄煤柱巷道底板破坏力学行为分析 被引量：1
5
作者 赵洪宝 刘一洪 +1 位作者 刘瑞 张一潇 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期105-112,共8页
基于弹性力学和经典矿压理论,以FLAC^(3D)软件模拟矿井窄煤柱巷道开挖后底板的稳定特征,得到了窄煤柱回采巷道开挖前和开挖后底板的应力演化规律和损伤特性.研究结果表明:巷道开挖后,巷道和煤柱底板的球应力值低于原岩应力,实体煤底板... 基于弹性力学和经典矿压理论,以FLAC^(3D)软件模拟矿井窄煤柱巷道开挖后底板的稳定特征,得到了窄煤柱回采巷道开挖前和开挖后底板的应力演化规律和损伤特性.研究结果表明:巷道开挖后,巷道和煤柱底板的球应力值低于原岩应力,实体煤底板则相反,导致巷道底板处于一侧膨胀一侧压缩的非均压状态.开挖后煤柱和巷道底板处于卸轴压和卸围压状态,实体煤底板处于双向加载状态.巷道底板呈非对称破坏特征,并且浅部底板以卸荷张拉破坏为主.煤柱和巷道底板以卸荷膨胀变形为主,裂隙密度较大,底板超声波速较低;实体煤底板以压缩变形为主,裂隙密度较小,超声波速较高. 展开更多
关键词 煤柱 巷道 底板 应力卸荷量 非对称破坏
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高应力循环加卸载下不同张开度裂隙类岩体变形损伤及能量演化
6
作者 赵子仪 杨少峰 邵朝阳 《南华大学学报（自然科学版）》 2023年第2期37-44,67,共9页
为研究高应力循环加卸载作用下不同张开度对裂隙类岩体应力-应变曲线特征、滞回环面积和动弹性模量变化规律以及裂隙类岩体损伤特性的影响。基于RMT-150B岩石力学试验机开展了不同张开度和裂隙倾角下裂隙类岩体高应力循环加卸载试验,获... 为研究高应力循环加卸载作用下不同张开度对裂隙类岩体应力-应变曲线特征、滞回环面积和动弹性模量变化规律以及裂隙类岩体损伤特性的影响。基于RMT-150B岩石力学试验机开展了不同张开度和裂隙倾角下裂隙类岩体高应力循环加卸载试验,获得高应力循环加卸载作用下裂隙类岩体力学性能。结果表明:高应力循环加卸载对类岩体峰值强度有“弱化”作用,“弱化”程度约为11%;以0.4 mm张开度为界限,小于0.4 mm的裂隙岩体滞回环面积随裂隙倾角增大呈先增大后减小规律,动弹性模量随裂隙倾角增大先减小后增大,大于0.4 mm时,滞回环面积和动弹性模量随裂隙倾角增大均呈递减趋势,且张开度增大,张拉裂纹萌生概率随之增加;绝对损伤参数随循环次数增加而增大,45°裂隙倾角涨幅最为显著。 展开更多
关键词 高应力循环加卸载 张开度 滞回环 动弹性模量 绝对损伤参数
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