检索结果-南通市图书馆

基于分布式光纤技术的深井工作面覆岩采动裂隙演化规律研究

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采矿与安全工程学报 2024年第5期41卷 889-898页

作者：秦志宏赵光明孟祥瑞程详顾清恒朱世奎安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232001 安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室安徽淮南232001 安徽理工大学矿业工程博士后流动站安徽淮南232001 淮南矿业(集团)有限责任公司博士后科研工作站安徽淮南232001 安徽淮北矿业股份有限公司博士后科研工作站安徽淮北235000

为研究深井坚硬顶板综放开采覆岩裂隙演化规律,将布里渊散射的光频域散射技术(BOFDA)应用于物理相似模型试验。以千米深井信湖煤矿首采综放工作面地质条件为工程背景,在实验室构建采场覆岩模型,通过预先埋设的传感光纤,探究回采过程中... 详细信息

为研究深井坚硬顶板综放开采覆岩裂隙演化规律,将布里渊散射的光频域散射技术(BOFDA)应用于物理相似模型试验。以千米深井信湖煤矿首采综放工作面地质条件为工程背景,在实验室构建采场覆岩模型,通过预先埋设的传感光纤,探究回采过程中覆岩变形与光纤应变的响应特征。设计了2个钻孔并将光纤植入工作面顶板,实现了采场顶板走向65 m、倾向24.5 m、垂高119 m空间范围内覆岩运移破断规律的监测,获得了工作面推进期间采场顶板光纤的应变数据。结果表明:光纤应变曲线与覆岩变形特征存在明显对应关系;覆岩离层、断裂、切落点光纤应变呈现凸峰状,可以表征采场覆岩“横三区,竖三带”边界特征演化过程;光纤应变曲线凸峰范围和峰值大小变化与采场覆岩运移强度发展趋势基本一致;基于光纤应变与覆岩结构演化的响应关系,结合818工作面覆岩岩性组合,分析现场光纤应变数据确定的工作面“三带”高度与模型试验、理论计算数值吻合,符合矿井实际情况,验证了分布式光纤监测技术在深井坚硬顶板覆岩结构演化监测中的可靠性与准确性。试验结果可为类似条件下采场覆岩变形移动规律的研究提供参考。

关键词：分布式传感光纤光纤响应特性采动裂隙 “两带”高度

PPF增强超细水泥基注浆材料力学性能与作用机制

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化工进展 2024年

作者：王艳芬艾洁程详赵光明李英明孟祥瑞安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽理工大学材料科学与工程学院安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室

针对传统水泥注浆材料可注性差、凝结时间长且早期强度低等问题，采用超细硅酸盐水泥为胶凝材料，速凝剂、膨胀剂、减水剂作外加剂，协同聚丙烯纤维(PPF)增韧方法，获得一种新型PPF增强超细水泥基注浆材料(SPGM)。通过多种表征手段，探... 详细信息

针对传统水泥注浆材料可注性差、凝结时间长且早期强度低等问题，采用超细硅酸盐水泥为胶凝材料，速凝剂、膨胀剂、减水剂作外加剂，协同聚丙烯纤维(PPF)增韧方法，获得一种新型PPF增强超细水泥基注浆材料(SPGM)。通过多种表征手段，探究PPF长度对SPGM的力学性能、流动度、泌水性、凝结时间、体积收缩行为的影响规律，并揭示其增强机制。结果表明，PPF的改性能显著降低SPGM的流动度与泌水率，并促进水化反应，缩短浆液凝结时间。当PPF长度2～3mm时，PPF增强SPGM结石体显示了最佳的力学性能，28d抗压强度和抗折强度分别达64.20MPa和12.35MPa，且实现良好微膨胀特性。XRD、FTIR及SEM证实，PPF长度会影响其在SPGM内部的比表面积与分布状态，适宜长度PPF能有效提升结石体致密性，更好发挥微锚索、桥连作用。该研究结果为高质量水泥基注浆材料研发提供新方法。

关键词：注浆材料超细硅酸盐水泥聚丙烯纤维力学性能尺寸效应

高水灰比下超细加工对硫铝酸盐水泥注浆材料微结构与力学性能影响

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煤炭科学技术 2024年

为解决矿用水泥注浆材料渗透性差、早期强度低等难题，有效控制深部巷道围岩变形，以硫酸盐水泥熟料、工业副产品脱硫石膏、生石灰作原料，利用煅烧处理协同超细加工工艺研发一种早强超细水泥注浆材料。基于多种表征手段，探究不同水灰... 详细信息

为解决矿用水泥注浆材料渗透性差、早期强度低等难题，有效控制深部巷道围岩变形，以硫酸盐水泥熟料、工业副产品脱硫石膏、生石灰作原料，利用煅烧处理协同超细加工工艺研发一种早强超细水泥注浆材料。基于多种表征手段，探究不同水灰比（0.8、1.0、1.2）下原料颗粒粒径对硫铝酸盐水泥注浆材料(SCGM)的浆液特性、力学性能和微观结构的影响规律。研究结果表明：随水灰比、粒径减小，SCGM的凝结时间缩短，泌水率降低，抗压强度逐渐提高；在0.8水灰比下原料粒径为1.5 μm时，SCGM2的8 h和7 d抗压强度分别为4.5 MPa、14.6 MPa，比对照组SCGM0提升80.0%、45.5%，初凝时间低至3 min，几乎无泌水现象，且实现微膨胀。TG-DTG、XRD及FTIR微观表征证实，SCGM的主要水化产物为AFt、Calcite和C-S-H凝胶，其中AFt含量随水灰比增大、粒径减小而提高；基于CEMDATA18数据库，建立硫铝酸盐水泥热力学模型，验证不同水灰比下SCGM水化产物的演变趋势，并证实随水灰比增大可促进AFt形成与生长；SEM分析表明，水灰比、粒径因素会影响SCGM水化产物的形貌、组分与结构密实度，在0.8水灰比下SCGM2中水化产物相互交接搭配，形成密实的三维网络结构，优化结石体结构，为早强超细水泥基注浆材料的研发提供新思路。

关键词：注浆材料硫铝酸盐水泥脱硫石膏高水灰比超细加工力学性能

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矿用水泥基注浆材料的发展及展望

中国矿业大学学报 2024年第1期53卷 1-22页

作者：赵光明王艳芬艾洁程详李英明孟祥瑞顾清恒安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室安徽淮南232001 安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232001 安徽理工大学材料科学与工程学院安徽淮南232001

水泥注浆材料是注浆技术的关键环节,由于结石体强度高、价格低廉、材料来源丰富且无毒,在煤炭行业巷道围岩加固、软岩矿井、矿山充填、堵水防渗及防突水工程等领域发挥关键作用.采用一定工艺技术或掺入合适外加剂,是改善水泥浆液性能、... 详细信息

水泥注浆材料是注浆技术的关键环节,由于结石体强度高、价格低廉、材料来源丰富且无毒,在煤炭行业巷道围岩加固、软岩矿井、矿山充填、堵水防渗及防突水工程等领域发挥关键作用.采用一定工艺技术或掺入合适外加剂,是改善水泥浆液性能、提高结石体力学特性并获得高性能、多功能和绿色环保注浆材料的有效途径.本文提出了矿用注浆材料体系框架,包括注浆理论、注浆材料、注浆设备、注浆工艺及工程应用;综述了近年来矿用水泥基注浆材料的研究成果,包括超细水泥基注浆材料、粉煤灰-水泥注浆材料、水泥-水玻璃注浆材料和其他类水泥基注浆材料,如聚氨酯-水泥、氧化石墨烯-水泥、纳米材料-水泥、活化煤矸石/矿渣-水泥、纤维-水泥基材料,归纳了不同矿用水泥基浆液的优点、缺点及工程应用条件;介绍了矿用水泥基注浆材料在煤矿围岩加固、矿山充填、堵水防渗及钻孔封堵领域的工程应用,并展望了矿用水泥基注浆材料的发展趋势,为我国煤矿注浆材料的研发指明方向.

关键词：煤矿水泥基注浆材料围岩加固矿山充填堵水防渗钻孔封孔

聚丙烯纤维改性超细水泥复合注浆材料性能研究

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煤炭科学技术 2024年第7期52卷 57-67页

作者：曾熙文王艳芬赵光明程详艾洁李英明孟祥瑞安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232001 安徽理工大学材料科学与工程学院安徽淮南232001 煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室安徽淮南232001

为获得高性能矿用水泥基注浆材料,拓展短切纤维在全长锚固领域的应用,以超细硅酸盐水泥为胶凝材料,速凝剂、膨胀剂、聚羧酸减水剂作外加剂,基于单因素试验,探究聚丙烯纤维(PPF)掺量对水泥注浆材料的力学性能、可注性、泌水性、凝结时间... 详细信息

为获得高性能矿用水泥基注浆材料,拓展短切纤维在全长锚固领域的应用,以超细硅酸盐水泥为胶凝材料,速凝剂、膨胀剂、聚羧酸减水剂作外加剂,基于单因素试验,探究聚丙烯纤维(PPF)掺量对水泥注浆材料的力学性能、可注性、泌水性、凝结时间、体积收缩性及微观结构的影响规律,并筛选PP改性超细水泥浆液作锚固剂,研究相似实验拉拔条件下全长锚固系统的力学承载性能与声发射特征。结果表明:PPF掺量对超细水泥注浆材料的浆液特性与力学性能具有显著影响,可明显改善超细水泥注浆材料的抗压性能,缩短终凝时间,减小流动度,尤其抗折强度与PPF掺量呈正相关关系。当PPF掺量0.1%时,复合注浆材料S1的综合性能最佳,硬化结石体3 d和28 d抗压强度为60.1 MPa和83.7 MPa,比未添加PPF的参照组S0提高23.4%和23.2%;XRD、SEM及FTIR微观表征证实,适宜PPF不仅能促进水化反应,而且可改善结石体内部裂隙,发挥桥连作用并传递应力,延缓裂纹扩展;拉拔试验表明,基于该复合注浆材料的全长锚固体系力学性能、残余承载能力和最大变形量显著增强,最高拉拔强度是参照组S0的1.356倍,推迟了声发射事件的发生,提升巷道围岩稳定性,为类似全长锚固提供借鉴。

关键词：超细水泥聚丙烯纤维锚固力学性能注浆材料材料改性

逆断层上下盘开采扰动下断层活化响应模拟研究

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中国安全生产科学技术 2024年第8期20卷 33-41页

作者：刘雨生孟祥瑞程详赵光明顾清恒王艳芬朱世奎安徽理工大学矿业工程学院安徽淮南232001 安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232001 淮南矿业(集团)有限责任公司博士后科研工作站安徽淮南232001 安徽理工大学材料科学与工程学院安徽淮南232001 淮北矿业股份有限公司安徽淮北235000

为探究煤层不同开采方式下逆断层应力场、位移场演化规律和断层活化规律,通过数值模拟分析逆断层地质条件下进行上盘开采和下盘开采时断层处的正应力和剪应力演化规律、断层活化过程以及断层和覆岩的位移场变化特征。研究结果表明:随工... 详细信息

为探究煤层不同开采方式下逆断层应力场、位移场演化规律和断层活化规律,通过数值模拟分析逆断层地质条件下进行上盘开采和下盘开采时断层处的正应力和剪应力演化规律、断层活化过程以及断层和覆岩的位移场变化特征。研究结果表明:随工作面逐渐靠近断层,断层上部的正应力逐渐降低、剪应力逐渐升高,断层下方的正应力逐渐升高、剪应力逐渐降低,正应力和剪应力升高或降低的速率随工作面与断层距离减小而增加;当工作面与断层距离在80 m和40 m时,断层处正应力和剪应力发生异于前期应力规律性的变化,出现大幅度增长和降低的情况;相对于上盘开采,下盘开采时断层更易受煤层开采扰动而发生活化,且活化程度和范围均大于上盘开采;随工作面不断向断层靠近,下盘开采时采空区上覆岩层下沉量和断层两侧岩体相对位移量均明显大于上盘开采。研究结果对煤层开采遇断层时围岩治理和防灾减灾具有一定科学指导意义。

关键词：断层活化应力演化上下盘开采逆断层弱化赋值法

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应变局部化现象与巷道围岩破坏机制研究

应变局部化现象与巷道围岩破坏机制研究

作者：程详安徽理工大学

学位级别：硕士

应变局部化是岩石类材料在受载过程中,发生强烈的应变集中而导致变形局部化或形成窄带现象。若窄带内集中了大量的剪切变形,我们称之为剪切带。剪切带被认为是应变局部化的结果,是材料失稳和破坏的起因和前兆。深入研究应变局部化剪切... 详细信息

应变局部化是岩石类材料在受载过程中,发生强烈的应变集中而导致变形局部化或形成窄带现象。若窄带内集中了大量的剪切变形,我们称之为剪切带。剪切带被认为是应变局部化的结果,是材料失稳和破坏的起因和前兆。深入研究应变局部化剪切带现象对于岩石工程及采矿工程来说具有非常重要的现实意义。本论文拟通过理论分析、数值模拟这两种方法对岩石类材料应变局部化剪切带的形成、发展进行研究,并对深部巷道围岩局部化现象进行简要探索。论文的研究内容及成果主要包括以下几个方面： 1.理论上分析了岩石类材料应变局部化剪切带的启动机制、启动条件及平面应变状态下的形成阶段。基于梯度塑性理论得到随着硬（软）化模量由正值变为负值,微分方程的定性特征发生变化,变形模式将由均匀变形变为不均匀变形模式,即局部化变形模式,为剪切带的启动机制;建立弹簧-滑块组合力学模型,对剪切带形成过程中的力学响应进行分析,得到剪切带模型的启动条件;运用Mohr-Coulomb理论分析得到平面应变条件下局部化剪切带出现在岩石全过程应力-应变曲线中的应变硬化范围内。 2.基于FLAC数值模拟软件对岩石在平面应变条件下局部化剪切带进行数值模拟,得到端面效应、尺寸效应、加载模式及速度大小、缺陷位置及缺陷的数目都对局部化剪切带的最终形状及岩石试件的强度有影响。 3.开展岩石在轴对称压缩条件下的局部化剪切带数值模拟研究,分为单轴压缩和常规三轴两种情况分别进行讨论。对圆柱体试件从端面效应、高度效应及围压效应三个方面来对比局部化剪切带的形状及岩石强度影响的具体程度。模拟得到的部分研究结果与前人的试验或数值分析结果类似。 4.运用数值及钻孔窥视成像方法对深部巷道围岩局部化现象进行探索,得到深部巷道围岩内部出现应变局部化剪切带是造成巷道围岩破坏的重要原因。

关键词：岩石类材料应变局部化剪切带应变软化深部巷道数值模拟

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优化注水参数完善注水工艺提高煤层注水效果

煤矿开采 2016年第3期21卷 132-134页

作者：杨磊程详淮南矿业集团新庄孜煤矿安徽淮南232072 安徽理工大学能源与安全学院安徽淮南232001

煤层注水是综采工作面防尘、预防煤壁片帮的有效措施之一。以新庄孜煤矿62211综采工作面为工程背景,通过分析煤层注水作用机理和影响注水效果的因素,提出了相互交叉网格式注水新思路,并优化注水参数及工艺。现场实践表明,采取优化后的... 详细信息

煤层注水是综采工作面防尘、预防煤壁片帮的有效措施之一。以新庄孜煤矿62211综采工作面为工程背景,通过分析煤层注水作用机理和影响注水效果的因素,提出了相互交叉网格式注水新思路,并优化注水参数及工艺。现场实践表明,采取优化后的注水参数和工艺后工作面降尘效果显著,煤壁稳定性得到改善,给安全生产创造良好条件,注水效果较好。

关键词：煤层注水防片帮降尘注水工艺

基于真三轴单面卸荷强度双折减法修正D-P准则研究

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岩石力学与工程学报 2018年第8期37卷 1813-1822页

作者：许文松赵光明孟祥瑞程详安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室安徽淮南232001 安徽理工大学能源与安全学院安徽淮南232001 皖西学院建筑与土木工程学院安徽六安237012

为了准确地评价巷(隧)道开挖面附近围岩的稳定性,采用真三轴卸荷扰动岩石测试系统对大理岩进行不同主应力加卸载试验,研究大理岩强度参数的演化特征。基于Mohr-Coulomb(M-C)准则与Drucker-Prager(D-P)系列准则匹配关系推导分析,探讨黏聚... 详细信息

为了准确地评价巷(隧)道开挖面附近围岩的稳定性,采用真三轴卸荷扰动岩石测试系统对大理岩进行不同主应力加卸载试验,研究大理岩强度参数的演化特征。基于Mohr-Coulomb(M-C)准则与Drucker-Prager(D-P)系列准则匹配关系推导分析,探讨黏聚力c、内摩擦角?和Lode参数值的变化规律,确定最大衰减路径,得出黏聚力c和内摩擦角?的强度双折减系数。研究结果表明:(1)M-C准则和D-P准则计算破坏强度的条件是主应力为对称加卸载,在最小主应力单面卸荷的条件下,其准则计算的破坏强度值偏高;(2)M-C准则通过强度双折减后计算的破坏强度值偏低;(3)基于M-C准则强度双折减法对D-P准则进行修正,计算的破坏强度值更接近实际情况。研究结果对于控制地下工程灾害、保障施工安全具有重要的指导意义。

关键词：岩石力学真三轴试验强度双折减法不同主应力岩爆