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深埋薄基岩煤层采场顶板破断机制研究 被引量：9
1
作者 张华磊 涂敏 +2 位作者 程桦 文志杰 赵坤鹏 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第5期825-831,共7页
为了分析深埋薄基岩煤层采场压架致灾机理,采用物理实验、数字图像处理技术、现场实测等综合研究方法,对淮南矿区深埋薄基岩煤层采场顶板破断特征及机制进行了探讨。得出了在松散承压含水层载荷传递作用下,深埋薄基岩采场顶板破断存在... 为了分析深埋薄基岩煤层采场压架致灾机理,采用物理实验、数字图像处理技术、现场实测等综合研究方法,对淮南矿区深埋薄基岩煤层采场顶板破断特征及机制进行了探讨。得出了在松散承压含水层载荷传递作用下,深埋薄基岩采场顶板破断存在大、小周期来压现象;薄基岩煤层采场上方存在着一倾斜块体承载区,在承担上覆岩层载荷的同时向低位岩层传递压力;低位关键层破断时形成采场小周期来压,之后由于力的传递作用,导致上覆岩层内部原生裂隙扩展、次生裂隙发育,倾斜块体承载能力弱化,其范围向着更高更宽方向发展,当高位关键层破断时倾斜块体承载区达到最大,形成采场大周期来压;大周期来压时易发生采场压架致灾事故。 展开更多
关键词 薄基岩 大小周期来压 倾斜块体承载区 图像处理
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薄基岩煤层大采高综采工作面漏顶机制及控制技术研究 被引量：6
2
作者 张华磊 涂敏 +2 位作者 程桦 文志杰 唐永志 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1697-1704,共8页
针对淮南矿区薄基岩煤层大采高综采工作面漏顶事故频发现象,采用实验室试验、理论分析及现场实测的方法对薄基岩工作面漏顶机制及控制技术进行深入研究。研究结果表明:薄基岩煤层大采高综采工作面顶板存在大小周期来压现象;直接顶的变... 针对淮南矿区薄基岩煤层大采高综采工作面漏顶事故频发现象,采用实验室试验、理论分析及现场实测的方法对薄基岩工作面漏顶机制及控制技术进行深入研究。研究结果表明:薄基岩煤层大采高综采工作面顶板存在大小周期来压现象;直接顶的变形能与其所承接的上覆岩层自重成正比、与其岩体的弹性模量成反比关系;工作面漏顶与顶板来压密切相关,工作面顶板周期来压(关键层断裂回转)时,直接顶的变形能增加,导致直接顶岩体原生裂隙扩展、次生裂隙发育,从而增加漏顶的几率;采用废旧钢丝绳与注浆联合加固的方法对直接顶薄弱区域进行预加固,形成一个独特的空间网格加固结构,加固效果明显,能够有效防止工作面漏顶现象地发生。 展开更多
关键词 薄基岩 直接顶 漏顶 长锚索
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我国煤矿粉尘防治理论与技术20年研究进展及展望 被引量：229
3
作者 程卫民 周刚 +3 位作者 陈连军 王刚 聂文 张清涛 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期1-20,共20页
近年来,随着矿井开采机械化、自动化、智能化水平日益提高,作业环境粉尘污染日益严重。为了进一步提高矿井清洁化生产水平,推动煤矿安全保障能力和职业健康水平,分析了我国煤矿粉尘防治的研究现状,总结了20年来粉尘防治理论及技术取得... 近年来,随着矿井开采机械化、自动化、智能化水平日益提高,作业环境粉尘污染日益严重。为了进一步提高矿井清洁化生产水平,推动煤矿安全保障能力和职业健康水平,分析了我国煤矿粉尘防治的研究现状,总结了20年来粉尘防治理论及技术取得的成果,并提出了未来发展方向。全面阐述了现有的防尘基础理论,主要包括:粉尘弥散污染规律、粉尘微观润湿理论、尘雾凝并湿式除尘理论、湿式喷射混凝土除尘理论。基于上述理论,国内高校、科研院所研发了综采工作面局部雾化封闭与空气幕隔离、综掘工作面风雾双幕协同增效、煤层注水强渗-增润、矿山湿(潮)喷作业系统、高效环保抑尘剂等不同尘源控除尘技术工艺。同时针对现有研究的不足,在智能化防尘、煤层注水减尘、采掘作业环境降尘、抑尘材料等4个方面给出了下步研究展望。研究与实践表明,我国煤矿已经初步形成了粉尘防治的理论和技术体系,未来要以智能化防尘为抓手,实现粉尘高精度传感-传输-评估与预警,开发集雾化除尘、干式、干湿混合式、小型化、吸风量大等于一体的组合式除尘器,实现综掘工作面、综采工作面等广域复杂空间微细粉尘高效通风控除尘技术与装备体系;同时,在低渗煤层水力强渗-增润技术、智能化防尘机器人、化学抑尘等技术与装备方面实现突破。以此来实现矿山粉尘的分源高效治理,提升矿井的清洁化生产水平。 展开更多
关键词 煤矿粉尘防治 除尘技术 湿式除尘 智能化防尘 注水防尘
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煤矿深部开采冲击地压监测解危关键技术研究 被引量：109
4
作者 谭云亮 郭伟耀 +3 位作者 辛恒奇 赵同彬 于凤海 刘学生 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期160-172,共13页
针对煤矿深部开采冲击地压监测防治难题,采用理论分析、数值模拟、室内试验和现场监测相结合的综合研究方法,研究了深部应变型、断层滑移型和坚硬顶板型3类冲击地压的致灾机理,提出了煤岩组合冲击能速度指数和卸围压冲击能速度指数两个... 针对煤矿深部开采冲击地压监测防治难题,采用理论分析、数值模拟、室内试验和现场监测相结合的综合研究方法,研究了深部应变型、断层滑移型和坚硬顶板型3类冲击地压的致灾机理,提出了煤岩组合冲击能速度指数和卸围压冲击能速度指数两个新指标,建立了与冲击地压类型相适应的煤岩冲击倾向性评价体系,获得了深部开采3类冲击地压的前兆信息特征,给出了以深部开采冲击地压类型为导向的监测预警及组合式卸压解危方法,研发了钻孔施工与预警同步一体化技术。结果表明:(1)深部应变型冲击地压是围岩系统能量积聚大于能量释放与耗散之和的结果;与浅部开采相比,深部坚硬顶板破断释放的变形能明显增大,以及深部断层更易发生错动滑移;(2)深部应变型和深部坚硬顶板型冲击地压的冲击倾向性评价需在国家标准基础上分别增加卸围压冲击能速度指数、煤岩组合冲击能速度指数,而对于深部断层滑移型冲击地压,这两个指标均需增加;(3)深部应变型和深部坚硬顶板型冲击地压监测预警应以能量和应力判据为主,但深部断层滑移型冲击地压应以能量判据为主;(4)深部应变型冲击地压解危方法优先顺序为开采保护层、大直径钻孔、断底和煤层注水;深部坚硬顶板型冲击地压解危方法优先顺序为开采保护层、深孔断顶爆破、大直径钻孔、断底和煤层注水;深部断层型冲击地压解危方法优先顺序为开采保护层、大直径钻孔和煤层注水;(5)采用钻孔施工与预警同步一体化技术,可在钻孔施工过程中通过监测煤粉量和应力变化信息,对施工过程中可能发生的冲击危险进行同步预警。煤矿深部开采冲击地压防治作为一个复杂的系统工程,以科学分类为基础的系统防治技术体系仍是深部开采冲击地压需要重点攻关的研究方向。 展开更多
关键词 深部开采 冲击地压 分类 机理 监测预警 防治
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基于经验模态分解及独立成分分析的微震信号降噪方法 被引量：103
5
作者 贾瑞生 赵同彬 +1 位作者 孙红梅 闫相宏 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期1013-1023,共11页
针对微震信号具有高噪声、突变快、随机性强等特点,基于经验模态分解(EMD)及独立成分分析(ICA)提出一种微震信号降噪方法.首先,对含噪信号进行EMD分解,获得一系列按频率从高到低的内蕴模态函数(IMF),利用原信号与各IMF之间的互相关系数... 针对微震信号具有高噪声、突变快、随机性强等特点,基于经验模态分解(EMD)及独立成分分析(ICA)提出一种微震信号降噪方法.首先,对含噪信号进行EMD分解,获得一系列按频率从高到低的内蕴模态函数(IMF),利用原信号与各IMF之间的互相关系数辨识出噪声与信号的分界,将分界之上的高频噪声滤除;其次,为有效去除分界IMF中的模态混叠噪声,基于ICA算法对分界IMF进行盲源分离,提取其中的微震有效信号,并将其与剩余的IMF累加重构,从而得到降噪后的微震信号;最后,利用快速傅里叶变换(FFT)时频谱对比分析降噪前后的信号特征,定性说明本文方法的有效性;引入信噪比和降噪后信号占原信号的能量百分比两个参数,定量说明本文方法能充分保留微震信号的瞬态非平稳特征,降噪效果明显. 展开更多
关键词 微震信号降噪 经验模态分解 独立成分分析 互相关
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沿空巷旁支护适应性原理与支护方法 被引量：97
6
作者 谭云亮 于凤海 +1 位作者 宁建国 赵同彬 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期376-382,共7页
沿空留巷作为无煤柱开采技术的重要组成,在薄及中厚煤层等条件下已经试验成功,但对于厚层坚硬顶板来压剧烈状况,沿空留巷效果差。本文在分析坚硬顶板岩梁剧烈运动特征的基础上,提出了沿空巷旁支护适应性原理,包括载荷适应性和变形适应... 沿空留巷作为无煤柱开采技术的重要组成,在薄及中厚煤层等条件下已经试验成功,但对于厚层坚硬顶板来压剧烈状况,沿空留巷效果差。本文在分析坚硬顶板岩梁剧烈运动特征的基础上,提出了沿空巷旁支护适应性原理,包括载荷适应性和变形适应性两方面;构建了"柔-强"组合巷旁支护力学结构模型,即采用柔性材料缓冲坚硬顶板先期剧烈沉降、高强材料承担顶板后期作用,发明了定量确定巷旁"柔-强"巷旁支护体分层厚度的方法;初步探讨了采空区矸石压缩与巷旁支护的流变协同力学特征,推导了采空区矸石压实稳定时间计算公式,分析了巷旁支护强层材料流变性能要求。现场试验表明,采用该方法实现了坚硬顶板条件下的沿空留巷,推动了无煤柱绿色开采技术进步。 展开更多
关键词 坚硬顶板 沿空留巷 巷旁支护 适应性原理 “柔-强”组合支护
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大直径钻孔卸压机理室内及数值试验研究 被引量：70
7
作者 贾传洋 蒋宇静 +3 位作者 张学朋 王冬 栾恒杰 王长盛 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1115-1122,共8页
钻孔卸压能够有效降低巷道上方及其周围岩体弹性能量的积聚,降低区域冲击危险性。因此,对大直径钻孔卸压机理及其合理参数的深入研究具有工程应用价值。通过室内试验研究孔径、孔间距及孔深等参数对试样强度的影响,以及分析不同参数影... 钻孔卸压能够有效降低巷道上方及其周围岩体弹性能量的积聚,降低区域冲击危险性。因此,对大直径钻孔卸压机理及其合理参数的深入研究具有工程应用价值。通过室内试验研究孔径、孔间距及孔深等参数对试样强度的影响,以及分析不同参数影响下试样破坏形态;同时借助颗粒流PFC研究不同参数条件下试样裂纹扩展形态及裂纹数量。研究表明:裂纹扩展贯通导致的应力释放是钻孔产生卸压作用的根本原因,且孔径、孔深越大,钻孔周围裂纹数量越多,主控裂纹纹路越清晰,钻孔卸压效果越好;同样随着孔间距越小,试样破坏形态由独立型破坏转变为贯通型破坏,试样破坏强度明显降低,卸压效果明显。 展开更多
关键词 大直径钻孔 卸压机理 室内试验 数值试验
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坚硬顶板型冲击地压发生机理及监测预警研究 被引量：66
8
作者 谭云亮 张明 +3 位作者 徐强 郭伟耀 于凤海 顾士坦 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期166-172,共7页
针对坚硬顶板条件下冲击地压发生频率高、强度大、破坏范围广等问题,以华丰煤矿1411工作面为工程背景,采用理论分析研究了坚硬顶板型冲击地压发生机理,分析了坚硬顶板型工作面的声发射及应力前兆信息特点,最后进行了现场实践。研究结果... 针对坚硬顶板条件下冲击地压发生频率高、强度大、破坏范围广等问题,以华丰煤矿1411工作面为工程背景,采用理论分析研究了坚硬顶板型冲击地压发生机理,分析了坚硬顶板型工作面的声发射及应力前兆信息特点,最后进行了现场实践。研究结果表明:坚硬顶板型冲击地压以能量及应力判据为主,冲击地压前兆信息主要有2个特点,即能量增大和应力突变;坚硬顶板悬空长度大,导致煤体内部集中应力持续升高,若积聚的大量弹性能不能有效安全释放,可能会导致冲击地压的发生;采用声发射和应力监测手段可及时得到坚硬顶板工作面回采过程中煤体应力及能量动态发展情况,从而对冲击危险进行预警。结合现场条件,设计采用大直径钻孔和深孔断顶爆破进行卸压解危,卸压前后最大钻粉量由4 kg/m降为3 kg/m、应力集中系数由2.03降1.72,且支承压力峰值向深部转移,煤体应力集中得到明显释放,卸压效果较好。 展开更多
关键词 冲击地压 坚硬顶板 卸压解危 监测预警
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综放采空区瓦斯与遗煤自燃耦合灾害危险区域重建技术 被引量：65
9
作者 程卫民 张孝强 +2 位作者 王刚 杨鑫祥 辛林 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期662-671,共10页
为研究综放采空区瓦斯与遗煤自燃耦合灾害危险区域空间分布规律,及时预防耦合灾害事故发生,研究了综放采空区瓦斯与遗煤自燃耦合灾害危险区域重建技术。在对遗煤自燃与瓦斯爆炸耦合灾害致灾特性研究的基础上,分析了耦合灾害发生原因、... 为研究综放采空区瓦斯与遗煤自燃耦合灾害危险区域空间分布规律,及时预防耦合灾害事故发生,研究了综放采空区瓦斯与遗煤自燃耦合灾害危险区域重建技术。在对遗煤自燃与瓦斯爆炸耦合灾害致灾特性研究的基础上,分析了耦合灾害发生原因、判定原理和判定方法。以试验工作面为例,对采空区各气体浓度场测量、重建与分析,考虑其他可燃性气体对CH4爆炸界限的影响,叠加确定了各空间高度上耦合灾害危险区域平面范围,利用三维场重建程序结合空间插值技术,重建出耦合灾害危险区域空间立体分布情况,并对灾害空间参数进行了提取。最后,对采空区高位钻孔瓦斯抽放、隅角注防灭火材料技术方法进行了改进,使之满足耦合灾害防治需要,保证工作面的安全开采。 展开更多
关键词 综放采空区 瓦斯与遗煤自燃 耦合灾害 空间立体分布 三维重建
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大采高综采面风流-呼尘耦合运移规律CFD数值模拟 被引量：65
10
作者 周刚 张琦 +2 位作者 白若男 徐茂 张明光 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期684-693,共10页
基于计算流体动力学(CFD)原理,应用FLUENT软件对多工序、多尘源下的大采高综采面风流-呼尘耦合运移规律进行数值模拟.结果表明:在采煤机中心下风侧10m附近的支架立柱附近形成了一段长约10m、高约4m、最高风速达4.95m/s的"大采高综... 基于计算流体动力学(CFD)原理,应用FLUENT软件对多工序、多尘源下的大采高综采面风流-呼尘耦合运移规律进行数值模拟.结果表明:在采煤机中心下风侧10m附近的支架立柱附近形成了一段长约10m、高约4m、最高风速达4.95m/s的"大采高综采面高速风流带";煤机割煤及移架产生的呼尘在滚筒截割煤体变截面处叠加形成平均质量浓度为1 445mg/m^3的高质量浓度呼尘团,并向人行道方向扩散;移架产尘主要局限在顶板附近扩散运移,平均呼尘质量浓度达到996mg/m^3;人行道呼吸带高度内呼尘沉降不明显,沿程质量浓度围绕250mg/m^3上下波动;综采空间呼吸带高度范围的呼尘质量浓度在距离煤壁约0.6m处达到最大值,并沿下风测方向减小.根据模拟结果,提出了以导流板、高压微雾、喷雾卷吸、联动喷雾、全断面雾化以及湿式捕尘网等为体系的大采高综采面呼尘防治措施,以达到高效抑尘的目的. 展开更多
关键词 大采高综采面 呼尘质量浓度 风流流线 粉尘迹线 数值模拟
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基于CT三维重建的高阶煤孔裂隙结构综合表征和分析 被引量：60
11
作者 王刚 沈俊男 +3 位作者 褚翔宇 曹春杰 江成浩 周晓华 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期2074-2080,共7页
为有效研究煤的孔裂隙结构特征,实现对煤的孔裂隙结构的定性定量表征和分析。以内蒙古巴彦高勒煤矿311102运输巷的煤样为研究对象,基于ZEISS Xradia510 Versa X射线显微镜扫描得到的CT数据,结合三维可视化软件AVIZO中内置数学算法,提出... 为有效研究煤的孔裂隙结构特征,实现对煤的孔裂隙结构的定性定量表征和分析。以内蒙古巴彦高勒煤矿311102运输巷的煤样为研究对象,基于ZEISS Xradia510 Versa X射线显微镜扫描得到的CT数据,结合三维可视化软件AVIZO中内置数学算法,提出了煤的孔裂隙结构定量表征的方法,并建立了煤的三维孔裂隙结构模型和具有拓扑结构的孔隙网络简化模型。通过本文提出的方法,对巴彦高勒煤矿煤样的孔裂隙微观参数——孔径大小、孔体积、孔隙率、配位数、喉道长度等进行了统计分析。研究表明:在微米的尺度下,内蒙古巴彦高勒煤矿的煤样以大孔为主,并伴有网状的割理裂隙,有效孔隙率为10.34%,通过孔隙网络模型统计出的孔隙数为12 834,喉道数为432及其他的微观结构参数。 展开更多
关键词 高阶煤 CT 三维重建 孔裂隙 表征
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煤矿综放工作面高压雾化降尘对粉尘颗粒微观参数影响规律分析 被引量：54
12
作者 周刚 聂文 +1 位作者 程卫民 王昊 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期2053-2059,共7页
喷嘴高压雾化降尘是综放工作面首要防尘方法。对于喷雾前后粉尘浓度的降低情况研究较多,而忽视了喷雾前后尘粒的粒度、粒径分布、形状系数、比表面积等颗粒微观参数的变化情况。采用显微颗粒图像分析法对生产现场喷雾降尘前后各主要作... 喷嘴高压雾化降尘是综放工作面首要防尘方法。对于喷雾前后粉尘浓度的降低情况研究较多,而忽视了喷雾前后尘粒的粒度、粒径分布、形状系数、比表面积等颗粒微观参数的变化情况。采用显微颗粒图像分析法对生产现场喷雾降尘前后各主要作业地点的粉尘进行了微观参数测定。结果表明：喷雾降尘前后,各采样点的D10,D25,D50,DP,XNL,XNS一般在1.0～7.0μm之间小幅度变化,但D75,D90,D100,XNV,XLS,XLV,XSV,XPV却在3.3～56.8μm之间大范围变化;粉尘粒度变化与喷嘴雾化效果的关系为雾化效果越好,粉尘粒度则变得越大,反之亦然;喷雾降尘对粉尘的形状系数和比表面积影响较小;雾化降尘前后,工人主要作业区域呼尘所占比例及其4种粒级频率分布、累计分布较大幅度降低;除粉尘浓度外,还应将粉尘粒度及不同粒径粉尘颗粒的频率分布与累计分布的变化情况作为考核喷嘴雾化降尘效果的重要依据。 展开更多
关键词 雾化粉尘 综放工作面 粒度 粒径分布 形状系数 显微颗粒图像分析
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深部煤巷帮部失稳诱冲机理及“卸-固”协同控制研究 被引量：52
13
作者 谭云亮 郭伟耀 +1 位作者 赵同彬 孟祥军 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期66-81,共16页
采用室内试验、理论分析、数值模拟和工程实践相结合的综合研究方法,研究了“煤体”自身能量释放型和“煤体+顶底板”共同能量释放型两类煤巷帮部失稳诱冲机理,分析了深部煤巷帮部不同破坏类型的能量释放特征,揭示了深部煤巷帮部“卸-... 采用室内试验、理论分析、数值模拟和工程实践相结合的综合研究方法,研究了“煤体”自身能量释放型和“煤体+顶底板”共同能量释放型两类煤巷帮部失稳诱冲机理,分析了深部煤巷帮部不同破坏类型的能量释放特征,揭示了深部煤巷帮部“卸-固”协同控制机理,研发了深部煤巷帮部失稳“卸-固”协同控制技术。结果表明:①顶底板及煤体内积聚弹性变形能共同释放是导致深部煤巷帮部发生冲击破坏的基本力学机制;②深部煤巷帮部按破坏程度由弱到强依次为产生宏观裂缝、轻微帮鼓片帮、严重片帮和帮部整体抛出共4类破坏形态;③产生宏观裂缝和轻微帮鼓片帮破坏驱动能量主要来自煤体本身,而严重片帮和帮部整体抛出破坏驱动能量来自煤体和顶底板共同作用;④深部煤巷帮部冲击地压防控应从“卸”和“固”两方面入手,包括巷帮浅部破裂区煤体加固和巷帮深部完整区煤体及顶底板卸压,实现煤巷帮部冲击地压“卸-固”协同控制。如何提升巷道锚固支护系统与围岩结构耦合吸能水平,构建冲击地压灾害"卸-固"协同控制理论与技术体系,是深部开采冲击地压防治工程中需重点研究内容之一。 展开更多
关键词 深部开采 煤巷 冲击地压 能量释放 卸压 支护 协同控制
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高位硬厚岩层破断规律及其动力响应分析 被引量：51
14
作者 蒋金泉 张培鹏 +3 位作者 聂礼生 李洪 许丽娜 王伟东 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期1366-1374,共9页
以杨柳煤矿10416工作面高位硬厚岩浆岩条件为背景,建立高位硬厚岩层三边固支一边简支弹性薄板力学模型,利用瑞利–里兹法,推导出硬厚岩层挠曲函数与应力近似解析式,得到破断跨度的计算式,并根据覆岩破裂形态提出破断步距的计算方法。采... 以杨柳煤矿10416工作面高位硬厚岩浆岩条件为背景,建立高位硬厚岩层三边固支一边简支弹性薄板力学模型,利用瑞利–里兹法,推导出硬厚岩层挠曲函数与应力近似解析式,得到破断跨度的计算式,并根据覆岩破裂形态提出破断步距的计算方法。采用微震、支架压力及地表下沉等监测分析,揭示高位硬厚岩层破断失稳规律及其动力响应。研究表明:高位硬厚岩层破断前的挠度最大点为(x?a/2,y?13b/(10?))(a为硬厚岩层走向悬露长度,b为硬厚岩层沿倾向的悬露长度);当a<1.049b时,硬厚岩层首先沿倾向固支边发生破断,否则首先沿走向固支边发生破断;硬厚岩层初次破断形式为沿走向对称而沿倾向非对称的"O-X"型,且破断后侧向跨度固支侧大于简支侧。高位硬厚岩层破断及运移过程中微震活动加剧,产生强微震活动,破断失稳期间支架压力显著升高,并引起地表下沉明显变化。高位硬厚岩层破断失稳引起强烈的动力响应,采用理论计算和微震监测可以进行分析预测。 展开更多
关键词 采矿工程 高位硬厚岩层 破断步距 微震活动 地表下沉
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煤厚变异区开采冲击地压发生的力学机制 被引量：47
15
作者 赵同彬 郭伟耀 +2 位作者 谭云亮 张泽 程康康 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期1659-1666,共8页
针对地质构造区域煤层开采容易发生冲击地压的情况,建立了煤岩组合体力学模型,研究了煤厚变化对超前支承压力分布特征和能量演化规律的影响,揭示了煤厚变异区煤层开采冲击地压发生的力学机制。研究表明:煤厚变薄区的原岩应力比变厚区大... 针对地质构造区域煤层开采容易发生冲击地压的情况,建立了煤岩组合体力学模型,研究了煤厚变化对超前支承压力分布特征和能量演化规律的影响,揭示了煤厚变异区煤层开采冲击地压发生的力学机制。研究表明:煤厚变薄区的原岩应力比变厚区大,煤厚减小率或岩煤弹性模量比越大,应力变化梯度越大;工作面由厚向薄回采,超前支承压力呈"双峰值"分布,而工作面由薄向厚回采,超前支承压力呈"单峰值"分布;冲击地压发生时,工作面由厚向薄回采,第2峰值应力区内形成高能区会阻碍能量向煤壁深部传递,产生的冲击能量将主要向巷道或工作面临空面释放,而工作面由薄向厚回采,冲击能量可向煤壁深部转移,冲击影响范围小。现场案例分析及工程实践表明,工作面由薄向厚回采更有利于防冲。 展开更多
关键词 冲击地压 煤厚变异 机制 能量传递
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基于能量平衡模型的煤与瓦斯突出影响因素的灵敏度分析 被引量：47
16
作者 王刚 武猛猛 +2 位作者 王海洋 黄启铭 钟阳 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期238-248,共11页
针对煤与瓦斯突出机制尚不明确、影响因素复杂的问题,在对煤与瓦斯突出的阶段特征和能量耗散规律分析的基础上,考虑到煤岩体应力场分布和突出孔洞特征,建立煤与瓦斯突出三维结构模型,并基于该模型引入围岩弹性潜能,并根据突出后煤体的... 针对煤与瓦斯突出机制尚不明确、影响因素复杂的问题,在对煤与瓦斯突出的阶段特征和能量耗散规律分析的基础上,考虑到煤岩体应力场分布和突出孔洞特征,建立煤与瓦斯突出三维结构模型,并基于该模型引入围岩弹性潜能,并根据突出后煤体的堆积状态和断裂表面能,计算得出移动功和破碎功,从而构建突出能量条件模型和突出强度预测模型,并结合突出案例进行验证。同时在突出能量条件模型基础上,采用Morris筛选法对突出影响因素的灵敏度进行分析。研究结果表明:瓦斯内能是瓦斯突出的最主要能量来源,在突出过程中起主导作用,突出能量条件模型和强度预测模型的分析结果与实际突出案例偏差较小,可作为突出灾害的预测和分析依据;中梁山矿和化处矿的突出案例中,对于突出强度、瓦斯涌出量和突出能量,吨煤瓦斯含量为主导因素,灵敏度最大,其次是瓦斯扩散系数、瓦斯压力和孔隙率,而岩石的相关参数的灵敏度接近0。 展开更多
关键词 采矿工程 煤与瓦斯突出 能量条件 突出强度 影响因素 灵敏度
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软岩回采巷道底臌破坏机制与支护技术 被引量：45
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作者 文志杰 卢建宇 +7 位作者 肖庆华 陈广印 杨涛 蒋宇静 李利平 杨胜利 赵仁乐 程卫民 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1991-1999,共9页
软岩巷道底臌治理一直是软岩支护中重点攻关的难题之一,作为受采动压力影响的软岩回采巷道来说,巷道的底臌问题尤为突出。针对山东能源临矿集团上海庙矿区软岩大变形技术难题,首先从巷道底臌变形的力学机制入手,根据巷道围岩本构关系及... 软岩巷道底臌治理一直是软岩支护中重点攻关的难题之一,作为受采动压力影响的软岩回采巷道来说,巷道的底臌问题尤为突出。针对山东能源临矿集团上海庙矿区软岩大变形技术难题,首先从巷道底臌变形的力学机制入手,根据巷道围岩本构关系及应力作用模式,在结合朗肯压力理论的基础上建立了剪切错动型巷道底臌力学模型,导出了巷道底臌力源P0的计算方程。计算分析知,当底臌压力P0大于底板岩体的强度极限时,巷道底板岩体将发生剪切和扩容变形挤入巷道空间,随时间效应的加大最终导致巷道底臌;其次,结合建立的底臌力学模型,提出了一种与剪切错动型巷道底臌力学机理相适应的新型反底拱底臌控制技术,对反底拱伸出段、底板预应力锚杆和反底拱主体段3部分在底臌控制过程中的作用进行理论分析,揭示了其“控底-助帮”的底臌控制机理,并综合数值计算和正交实验的方法对新型反底拱结构的3个主要参数进行试验优化,模拟显示影响巷道底臌量指标的主要因素为底板超挖深度和反底拱伸出段长度,影响巷道两帮移近量指标的主要因素为反底拱伸出段长度;最后,通过对榆树井矿13803工作面回风巷原始支护条件下底板压力的验算,确定了底板围岩压力与矿井水的耦合作用是造成该巷道底臌的主要原因,并根据优化后的底板治理方案在榆树井煤矿13803工作面回风巷返修段进行工业性试验。工程实践表明,该项新技术控制软岩回采巷道底臌及两帮变形效果较好,有效保证了工作面回采期间巷道的稳定性。 展开更多
关键词 软岩巷道 底臌 反底拱 破坏机制 支护技术
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顶板–煤柱结构体力学特性及其渐进破坏机制研究 被引量：45
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作者 陈绍杰 尹大伟 +2 位作者 张保良 马宏发 刘兴全 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期1588-1598,共11页
基于声发射和数码摄像机录像系统,对不同高比的5组顶板砂岩–煤柱结构体进行单轴压缩试验,研究其力学特性及渐进破坏机制。顶板砂岩–煤柱结构体整体强度是远离交界面和交界面处砂岩、煤样强度的综合,摩擦效应加强了交界面处煤样强度,... 基于声发射和数码摄像机录像系统,对不同高比的5组顶板砂岩–煤柱结构体进行单轴压缩试验,研究其力学特性及渐进破坏机制。顶板砂岩–煤柱结构体整体强度是远离交界面和交界面处砂岩、煤样强度的综合,摩擦效应加强了交界面处煤样强度,而削弱了交界面处砂岩强度;顶板–煤柱结构体宏观破坏起裂应力、单轴抗压强度和弹性模量均随岩煤高比递减而呈递减趋势;在同等条件下煤样原生裂纹越发育,顶板–煤柱结构体宏观破坏起裂应力、弹性模量和单轴抗压强度越小。顶板–煤柱结构体宏观破坏起裂导致应力–应变曲线出现阶梯状波动,AE信号出现峰值,大部分起裂位置位于煤样上,但当岩煤高比为9∶1时,交界面处砂岩首先破坏起裂。煤样内裂纹扩展和贯通使其变得较破碎且形成局部破坏,同时局部破坏的贯通导致煤样最终破坏;砂岩破坏是煤样内裂纹扩展贯通至其内部造成的,且由于裂纹扩展能力、速度及角度的不同,砂岩破坏形态呈劈裂破坏、剪切破坏或不发生破坏,随岩煤高比增大,煤样和砂岩破坏程度增大,煤样更加破碎。 展开更多
关键词 岩石力学 顶板–煤柱结构体 声发射 数码摄像 宏观破坏起裂 力学特征 渐进破坏机制
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“实用矿山压力控制理论”的内涵及发展综述 被引量：45
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作者 宋振骐 郝建 +2 位作者 石永奎 汤建泉 刘建康 《山东科技大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2019年第1期1-15,共15页
一直以来,矿山灾害严重威胁着中国煤矿的安全高效开采。矿山压力与岩层控制是防治煤矿重大灾害的关键,被国内外学者重点关注。20世纪80年代,紧密联系煤矿现场生产一线,宋振骐研究团队创建了"实用矿山压力控制理论",亦称"... 一直以来,矿山灾害严重威胁着中国煤矿的安全高效开采。矿山压力与岩层控制是防治煤矿重大灾害的关键,被国内外学者重点关注。20世纪80年代,紧密联系煤矿现场生产一线,宋振骐研究团队创建了"实用矿山压力控制理论",亦称"传递岩梁理论"。传递岩梁理论是中国最著名的岩层控制理论之一,对指导煤矿安全生产起到重要作用。论文阐述了传递岩梁理论的主要研究成果:严格定义了矿山压力与矿山压力显现的概念,并揭示矿山压力与矿山压力显现的关系。理论分析了矿山压力的来源、支承压力分布特征及采场结构力学模型的组成及发展规律等重要问题。指出影响矿压显现的岩层范围是有限的、可知的、可控的。上述研究成果为把传统矿山压力理论研究推进到针对具体煤层条件科学定量的发展阶段奠定了基础。 展开更多
关键词 矿山压力 岩层 传递岩梁 支承压力 采场结构力学模型
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2008—2019年我国煤矿水害事故统计及演变趋势分析 被引量：44
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作者 张培森 朱慧聪 +1 位作者 李复兴 牛辉 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2021年第8期194-200,207,共8页
为深入探究我国煤矿水害事故发生规律及特点,揭示事故演变趋势,更新事故统计和分析情况,确保相关研究的时效性,对国家煤矿安全监察局、中国煤矿安全网、各省(自治区、直辖市)煤监局等网站公布的关于2008—2019年间我国发生的煤矿水害事... 为深入探究我国煤矿水害事故发生规律及特点,揭示事故演变趋势,更新事故统计和分析情况,确保相关研究的时效性,对国家煤矿安全监察局、中国煤矿安全网、各省(自治区、直辖市)煤监局等网站公布的关于2008—2019年间我国发生的煤矿水害事故信息进行汇总,利用数理统计的方法从空间、时间、突水水源、矿井类型4个维度进行研究。经分析可知:山西、贵州、黑龙江3省份为水害事故集群性发生区域;每年3—8月为水害事故多发时段,每日3:00-5:00、9:00-11:00、16:00-18:00、22:00-24:00等时段发生事故比较集中;老空(窑)水为水害事故的主要突水水源;将统计年限内的事故起数和死亡人数变化趋势划分为峰前递增阶段、峰后前期递减阶段和峰后后期平缓下降阶段。 展开更多
关键词 煤矿安全 水害事故 统计分析 演变趋势 预防控制
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