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煤矸石混凝土裂缝扩展机理研究

混凝土 2024年第7期 117-122页

作者：潘铖郑志明杨逾辽宁工业大学土木建筑工程学院辽宁锦州121000 辽宁工程技术大学土木工程学院辽宁阜新123000

为研究不同掺量煤矸石混凝土裂缝扩展机理,基于DIC法对不同掺量煤矸石混凝土进行三点弯曲断裂试验研究。结果:煤矸石掺量越多,破坏路径弯曲程度越小,裂缝扩展速度越快,煤矸石会被裂缝贯穿;煤矸石掺量越多,断裂性能各项指标均减小,水平... 详细信息

为研究不同掺量煤矸石混凝土裂缝扩展机理,基于DIC法对不同掺量煤矸石混凝土进行三点弯曲断裂试验研究。结果:煤矸石掺量越多,破坏路径弯曲程度越小,裂缝扩展速度越快,煤矸石会被裂缝贯穿;煤矸石掺量越多,断裂性能各项指标均减小,水平位移和应变场也越小;达到极限荷载前裂尖两侧水平位移较小,极限荷载后出现跳跃式增大,并出现拐点,拐点后水平位移保持不变,水平位移场在达到极限荷载后,开始向上扩展,裂尖应变场逐渐增强;基于五参数模型,建立了不同掺量煤矸石混凝土微裂缝生成区边界面方程。

关键词：混凝土煤矸石 DIC法裂缝扩展微裂缝生成区

不同含水率下煤岩组合体力学特性损伤规律研究

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中国煤炭地质 2024年第1期36卷 30-35页

作者：孙长斌吴斌斌杨逾国能神东煤炭集团有限责任公司内蒙古鄂尔多斯017000 中国神华能源股份有限公司神东煤炭分公司陕西榆林719000 辽宁工程技术大学土木工程学院辽宁阜新123000

浅埋富水煤层长期受覆岩导水裂隙中地下水渗流侵蚀影响,矿井留设隔水煤岩柱及阶段间柱在水岩作用下产生力学损伤劣化。开采活动进一步加快损伤进程,并直接关系到工作面的稳定及安全生产。以陕西榆林锦界煤矿煤岩体为研究对象,制成砂岩-... 详细信息

浅埋富水煤层长期受覆岩导水裂隙中地下水渗流侵蚀影响,矿井留设隔水煤岩柱及阶段间柱在水岩作用下产生力学损伤劣化。开采活动进一步加快损伤进程,并直接关系到工作面的稳定及安全生产。以陕西榆林锦界煤矿煤岩体为研究对象,制成砂岩-煤-砂岩(S-M-S)组合体,开展不同含水率条件下单轴压缩试验,揭示水岩作用下煤岩组合体的含水率变化规律、力学行为演化特征和声发射损伤规律,基于电镜微观扫描图像,分析水岩作用下组合体内部结构损伤劣化机理。研究结果表明:煤岩组合体吸水速率随着浸水时间的增加不断降低;水岩作用对煤岩组合体抗压强度和弹性模量有明显的劣化效应,组合体弱余强度随含水率增加不断降低,强度损伤速率随着含水率的提高不断加快;组合体的声发射计数和累计计数在水岩作用下衰减明显,并伴随组合体损伤破坏整个过程;水岩作用致使组合体内部结构原生链钝化,裂隙扩展,破裂形式发生明显改变。研究结果可为采动影响下煤岩矿柱水害预测评价提供指导。

关键词：矿井水防治煤岩组合体力学特性含水率声发射

基于贝叶斯-响应面法的煤矿开挖过程中不同含水状态岩体力学参数分析

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河南科学 2024年第3期42卷 313-320页

作者：康健张博成杨逾国能神东煤炭集团有限责任公司陕西榆林719000 中国神华能源股份有限公司神东煤炭分公司陕西榆林719000 辽宁工程技术大学土木工程学院辽宁阜新123000

在煤炭开挖过程中,准确评价不同含水率条件下岩层的力学参数,对于制定有效的排水方案,降低工作面顶板水害风险至关重要.然而,由于地层分布不均匀,试验测量误差等因素的影响,岩石参数往往呈现不确定性,进而降低了计算煤层开挖时上下岩层... 详细信息

在煤炭开挖过程中,准确评价不同含水率条件下岩层的力学参数,对于制定有效的排水方案,降低工作面顶板水害风险至关重要.然而,由于地层分布不均匀,试验测量误差等因素的影响,岩石参数往往呈现不确定性,进而降低了计算煤层开挖时上下岩层不均匀沉降和塌陷等问题的可信度.鉴于以上出现的问题,提出了一种基于贝叶斯更新参数的神经网络的响应面建模方法.该方法采用ACO-BP神经网络建立响应面,并通过贝叶斯公式进行参数的更新,以此建立高置信区间的响应面模型.以正交试验数据为样本,建立传统多项式响应面和神经网络响应面模型,并使用确定系数(R^(2))、20%误差对两种响应面模型进行验证和对比分析.结果表明:相比于多项式响应面,神经网络响应面模型的预测数据误差值更小,具备更高的预测精度和更强的寻找非线性关系的能力,同时利用贝叶斯更新参数的方法,降低了BP神经网络陷入局部最优的缺陷,能更好地进行岩体力学参数的预测和分析.使用神经网络响应面的方法对陕西榆林锦界煤矿31301工作面3-1煤层进行分析,得到孔隙率、含水率、抗压强度与弹性模量之间的非线性关系,并对弹性模量进行预测,预测值和实际值的拟合度可达到0.92,以此来验证了方法的可行性.

关键词：煤矿开挖岩体参数贝叶斯公式神经网络

水岩作用下不同煤体厚度组合体力学特性及损伤规律研究

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河南科学 2024年第1期42卷 55-61页

作者：张博成吴斌斌杨逾国能神东煤炭集团有限责任公司鄂尔多斯内蒙古自治区017000 中国神华能源股份有限公司神东煤炭分公司陕西榆林719000 辽宁工程技术大学土木工程学院辽宁阜新123000

为研究水岩作用下煤岩组合体力学行为及其界面不均匀破坏特征,揭示井下隔水煤岩柱变形及富水环境下煤岩层变形规律.对不同高度比例的岩-煤-岩组合体开展干燥和饱水条件下单轴压缩试验,分析组合体应力-应变、强度及弹性模量劣化规律,探... 详细信息

为研究水岩作用下煤岩组合体力学行为及其界面不均匀破坏特征,揭示井下隔水煤岩柱变形及富水环境下煤岩层变形规律.对不同高度比例的岩-煤-岩组合体开展干燥和饱水条件下单轴压缩试验,分析组合体应力-应变、强度及弹性模量劣化规律,探究水岩作用下煤-岩交接面处应力分布关系,明确组合体变形破坏特征及过程.研究结果表明:水岩作用下煤体高度对组合体力学特征具有较大影响,在干燥与饱水状态下,组合体单轴抗压强度与弹性模量均随煤体高度的增加而减小,且试件的破坏形态随着煤体高度的增加由拉伸破坏转变成斜面剪切破坏,最终表现为煤体挤裂破坏.但组合体强度损失劣化度随着岩体层间煤体高度增加,先增大后减小,当煤∶岩高度比为1∶2时,组合体强度对水的敏感度最大并出现极大值,这主要与煤岩交界面高度位置有关.弹性模量呈现降速缓释趋势,主要与组合体组成岩石性质有关.水岩作用下煤体部分为组合体整体失稳破坏的触发点位,延续影响煤体两端岩体,由于交界面产生侧向平面约束力,使煤体轴向抵抗变形能力得到强化,但随着煤体高度的增加,煤体中部所受约束影响迅速衰减.组合体变形破坏渐进性过程分为四个阶段:裂隙孔隙压密阶段、裂隙产生并稳定发育阶段、裂隙加速发育并贯通阶段和破坏后阶段.

关键词：水岩作用煤岩组合体强度劣化力学行为裂隙演化

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膏体充填开采胶结体的蠕变本构模型

煤炭学报 2013年第6期38卷 994-1000页

作者：孙琦张向东杨逾辽宁工程技术大学土木与交通学院辽宁阜新123000

为分析膏体充填开采胶结体的蠕变特性,进行了三轴蠕变试验。在试验基础上推导了考虑时间和应力2个变量的损伤演化方程,将损伤变量引入改进的西原模型中,建立了新的本构模型,推导了胶结体的三维蠕变本构方程。根据试验数据对该模型的蠕... 详细信息

为分析膏体充填开采胶结体的蠕变特性,进行了三轴蠕变试验。在试验基础上推导了考虑时间和应力2个变量的损伤演化方程,将损伤变量引入改进的西原模型中,建立了新的本构模型,推导了胶结体的三维蠕变本构方程。根据试验数据对该模型的蠕变参数进行拟合,将理论计算的蠕变曲线与试验得到的蠕变曲线进行了对比。研究结果表明:膏体充填开采胶结体属于黏弹塑性材料,具有明显的流变特性。在偏差应力值较小的应力水平下仅有衰减蠕变和稳态蠕变2个蠕变过程,在偏差应力较大时有加速蠕变阶段,蠕变值随偏差应力值的增加而增加,蠕变值增大速率随偏差应力值的增加而减弱。引入损伤的改进西原模型能较好地反映胶结体的蠕变规律。

关键词：充填开采胶结体蠕变本构模型损伤

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基于西原加速模型的煤岩蠕变试验研究

煤炭学报 2014年第11期39卷 2190-2194页

作者：杨逾李盈周小科辽宁工程技术大学土木与交通学院辽宁阜新123000 上海京海工程技术有限公司上海200131

西原模型能很好的模拟初始蠕变阶段和稳态蠕变阶段,但却不能描述加速蠕变阶段。为了描述加速蠕变阶段,通过改变已有西原模型的时间参数,得出另一种模型(根据该模型的特点命名为西原加速模型),并由理论推导出其表达式。通过煤样的单轴压... 详细信息

西原模型能很好的模拟初始蠕变阶段和稳态蠕变阶段,但却不能描述加速蠕变阶段。为了描述加速蠕变阶段,通过改变已有西原模型的时间参数,得出另一种模型(根据该模型的特点命名为西原加速模型),并由理论推导出其表达式。通过煤样的单轴压缩蠕变实验,取得相关实验数据,然后利用数值分析软件Matlab将实验所得数据与理论研究结果进行拟合分析,得出其吻合程度较高,说明该模型能很好的反映实际情况,并弥补了西原模型不能够反应蠕变第3阶段的不足。

关键词：煤岩西原加速模型蠕变试验

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大倾角煤层开采最大下沉角的二次插值分析

辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2005年第5期24卷 633-635页

作者：杨逾杨伦刘文生冯国才辽宁工程技术大学采矿损害与控制工程研究中心辽宁阜新123000

当开采煤层倾角较大(倾斜及急倾斜煤层)时,用一次直线继续拟合最大下沉角θ与煤层倾角α的关系存在较大的误差,而利用二次曲线拟合θ-α关系则可解决此问题。提出并论述了最大下沉角迂回点的定义与存在性,同时就θ与α的二次曲线拟合进... 详细信息

当开采煤层倾角较大(倾斜及急倾斜煤层)时,用一次直线继续拟合最大下沉角θ与煤层倾角α的关系存在较大的误差,而利用二次曲线拟合θ-α关系则可解决此问题。提出并论述了最大下沉角迂回点的定义与存在性,同时就θ与α的二次曲线拟合进行分析并且结合实际给出计算实例。经过实测和岩移分析,结合实际应用提出:大倾角煤层开采时的θ-α关系一定是且能够用二次多项式表示,同时可以由已确定的多项式计算出迂回点值的大小。

关键词：煤层倾角最大下沉角曲线拟合迂回点

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不同采出率下覆岩移动的数值模拟

辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2017年第12期36卷 1264-1269页

作者：杨逾王宇辽宁工程技术大学土木工程学院辽宁阜新123000

为准确而有效的掌握条带开采上覆岩层移动规律,采用FLAC3D数值模拟软件,对辽宁省灯塔市西马煤矿北二采区西上岗子村下压12煤在不同采出率开采条件下,采空区上覆岩层变形传播规律进行研究,对采空区覆岩及对应地表布设位移测点得到竖向和... 详细信息

为准确而有效的掌握条带开采上覆岩层移动规律,采用FLAC3D数值模拟软件,对辽宁省灯塔市西马煤矿北二采区西上岗子村下压12煤在不同采出率开采条件下,采空区上覆岩层变形传播规律进行研究,对采空区覆岩及对应地表布设位移测点得到竖向和水平位移变化曲线.研究结果表明:随着采出率由40%增加到50%,再到60%,采空区顶板测点最大竖向位移增量分别为51.51 mm和119.56 mm,对应地表最大竖向位移增量为17.38 mm和65.67 mm,而水平位移随采出率变化关系与竖向位移相似,但其受到开采影响范围相对小一些;当采出率一定时,在同一位移观测线上,采空区顶板对应测点移动变形量大于煤柱顶板对应测点的移动变形量,这种高差趋势向地表方向而逐渐减小.最后,通过对竖向位移与采出率变化关系进行拟合分析,得到采空区顶板和对应地表最大竖向位移与采出率呈幂函数增长关系.

关键词：条带开采覆岩移动规律不同采出率位移测点拟合分析幂函数增长

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碎矸体充填条件下煤柱变形数值模拟

辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2016年第12期35卷 1390-1396页

作者：杨逾田瑞冬辽宁工程技术大学土木与交通学院辽宁阜新123000

为分析煤柱在渐变侧向约束力下的变形规律,以铁法晓南矿的保护煤柱开采实例为研究背景,采用理论分析、室内试验及数值模拟等方法,研究了不同级配矸石的压缩性能及侧压变化规律,建立了煤柱在碎矸体约束下的强度和峰值应力公式,并且推导... 详细信息

为分析煤柱在渐变侧向约束力下的变形规律,以铁法晓南矿的保护煤柱开采实例为研究背景,采用理论分析、室内试验及数值模拟等方法,研究了不同级配矸石的压缩性能及侧压变化规律,建立了煤柱在碎矸体约束下的强度和峰值应力公式,并且推导了煤柱在侧压下的屈服区宽度公式.结果表明:在碎矸体充满或者接近充满采空区的情况下,布置6m采宽,6m柱宽的方案是可行的,煤柱在充填后强度增大,水平位移较之充填前减小,煤柱水平应力值是由底部最大到顶段最小,煤柱塑性区宽度也有所减小.研究结论初步突破了煤柱在侧向约束下的变形认识,为进一步研究充填开采保护煤柱的开采问题提供了理论基础.

关键词：矸石级配充填开采屈服区宽度留设煤柱 FLAC3D