检索结果-南通市图书馆

重复采动巷道围岩裂纹跨尺度演化规律及其力学机理

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

煤炭学报 2024年

作者：吴祥业庞政赵善坤张玉江吕坤王帅煤炭科学技术研究院有限公司安全分院内蒙古科技大学矿业与煤炭学院太原理工大学矿业工程学院内蒙古自治区矿业工程重点实验室内蒙古自治区煤炭安全开采与利用工程技术研究中心内蒙古煤炭绿色开采与绿色利用协同创新中心

为探究双巷布置工作面留巷受重复采动影响围岩破坏程度及劣化表征问题，以布尔台矿22205回风巷为工程背景，综合运用连续-离散耦合数值模拟、理论分析、现场观测等研究方法，研究叠加应力路径下巷道围岩裂纹分布状态以及微裂纹萌生、扩... 详细信息

为探究双巷布置工作面留巷受重复采动影响围岩破坏程度及劣化表征问题，以布尔台矿22205回风巷为工程背景，综合运用连续-离散耦合数值模拟、理论分析、现场观测等研究方法，研究叠加应力路径下巷道围岩裂纹分布状态以及微裂纹萌生、扩展和贯通的细-宏观跨尺度裂隙行为演化规律，阐明裂纹跨尺度演化力学机理。研究结果表明：①裂纹演化与时间阶段存在对应关系，根据数值模拟得到围岩宏观破坏四个阶段：掘进影响稳定阶段、一次采动影响阶段、一次采动后稳定阶段、二次采动影响阶段。②根据裂纹萌生、扩展和贯通呈现的“点、线、面”分布形式，得到剪切裂纹“点”状萌生、扩展形成“线”型破裂带，贯通闭合区域形成“面”型破碎区；两帮剪切裂纹发育以竖直方向为主，顶板以倾斜向上、底板以倾斜向下为主；拉伸裂纹在巷道浅部位置以“点”型裂纹与“线”型破裂带形式存在，两帮拉伸裂纹分布以水平方向为主。③叠加采动应力路径下巷道围岩主应力差决定裂纹扩展深度，主应力方向决定裂纹扩展方向，主应力差和方向共同造成巷道围岩裂纹非对称分布；裂纹从应力集中区域内萌生，导致此区域内应力集中现象向新生裂纹尖端区域转移，产生宏观裂纹，应力集中区域随最小主应力偏转方向逆时针旋转。④通过现场窥视将围岩裂隙分为裂隙充分发育、微裂隙萌生和围岩稳定区域，裂隙充分发育区域内裂隙分布复杂，由拉伸和剪切破坏导致，微裂隙萌生区域内裂隙发育形态呈现环向裂隙与轴向裂隙，主要由剪切破坏导致，围岩稳定区域内无裂纹。验证裂纹破坏形式与钻孔窥视结果基本吻合。

关键词：采动影响保留巷道连续-离散耦合裂纹发育巷道破坏

强扰煤岩体蠕变过程中跨尺度非连续结构演化研究进展

在线全文

同方期刊数据库

学校读者我要写书评

暂无评论

煤田地质与勘探 2024年

作者：张良王来贵 REN Ting 李祥春高科李海涛赵善坤煤炭科学研究总院有限公司深部开采与冲击地压防治研究院河南省瓦斯地质与治理重点实验室——省部共建国家重点实验室培育基地煤炭智能开采与岩层控制全国重点实验室辽宁工程技术大学力学与工程学院 School of Civil， Mining and Environmental Engineering， University of Wollongong 中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院辽宁工程技术大学安全科学与工程学院煤炭科学技术研究院有限公司煤矿灾害防控全国重点实验室

【目的】巷道围岩时效变形破坏、蠕变型冲击地压等灾害是深井面临的重大威胁，加之深部采动与结构变化的影响，亟需研究强扰煤岩体蠕变过程中跨尺度非连续结构演化规律。【方法】系统回顾煤岩体力学性质的尺度效应、非连续结构与多物理... 详细信息

【目的】巷道围岩时效变形破坏、蠕变型冲击地压等灾害是深井面临的重大威胁，加之深部采动与结构变化的影响，亟需研究强扰煤岩体蠕变过程中跨尺度非连续结构演化规律。【方法】系统回顾煤岩体力学性质的尺度效应、非连续结构与多物理场效应，以及煤岩体长时稳定性、蠕变演化规律与力学模型。强调不同尺度(细观-宏观-工程尺度)、不同尺寸(REV范围内)煤岩变形破裂过程中非连续结构(包括裂隙和矿物)与物理力学性质存在密切的关联特征。【结果和结论】指出煤岩体跨尺度非连续结构导致应力场非均匀分布，造成力学各向异性、尺度效应及尺寸效应，进而出现非协调宏观破裂现象。透明解析与推演煤岩变形破裂过程中跨尺度非连续结构与多物理场演化规律，是认识煤岩灾变内禀机制的关键。明确指出现有蠕变实验与蠕变模型在煤岩表面变形及破裂方面具有优势，但无法预测煤岩内部变形与非连续结构；为此提出了全尺寸CT扫描重构、数字体图像相关(DVC)、跨尺度等效岩体-等效晶质建模(SRM-GBM)相结合的破解方法。对扰动煤岩体蠕变前沿问题进行了讨论，阐明了非连续结构与应力引起内部变形损伤诱发蠕变这一新观点，指出非连续结构和应力是煤岩非协调蠕变的主控因素，最后建立了强扰煤岩体蠕变过程中跨尺度非连续结构与多物理场演化的精细化建模及透明解析新方法。研究成果为相关矿山灾害的发生机理、预警与防控提供理论基础。

关键词：强扰煤岩体蠕变本质跨尺度非连续结构内部应变场损伤演化透明解析 CT扫描与数字重构精细化建模

在线全文

同方期刊数据库

学校读者我要写书评

暂无评论

冲击地压煤层如何实现安全高效智能开采

煤炭科学技术 2024年第1期52卷 1-14页

作者：王国法潘一山赵善坤庞义辉何勇华魏文艳中国煤炭科工集团有限公司北京100013 北京天玛智控科技股份有限公司北京101399 辽宁大学灾害岩体力学研究所辽宁沈阳110036 煤炭科学技术研究院有限公司北京100013 中煤科工开采研究院有限公司北京100013

冲击地压煤层如何实现安全高效智能开采是一项重大的产业技术难题,系统分析了我国冲击地压矿井分布特征、开采现状及冲击地压发展趋势,深入剖析了冲击地压矿井面临的主要开采难题。从区域地应力监测反演、矿井开拓布局优化、煤柱尺寸优... 详细信息

冲击地压煤层如何实现安全高效智能开采是一项重大的产业技术难题,系统分析了我国冲击地压矿井分布特征、开采现状及冲击地压发展趋势,深入剖析了冲击地压矿井面临的主要开采难题。从区域地应力监测反演、矿井开拓布局优化、煤柱尺寸优化、井上下联合卸压、置换充填开采、高层位离层注浆等方面,全面阐述了冲击地压矿井全生命周期防控技术发展现状。针对巷道冲击地压防治难题,研发了冲击地压巷道全巷协同智能自适应抗冲击支护技术与装备,利用吸能防冲液压支架实现了正常状态对巷道围岩进行强支护、冲击过程迅速让位吸能的效果,结合支架智能运移装置、支架监测预警系统及全巷协同自适应抗冲击支护智能设计方法,构建了冲击地压巷道智能化吸能支护防控体系。分析了采煤工作面智能开采系统防冲原理,提出通过对围岩采动应力、覆岩断裂结构等进行监测分析,基于三维地质模型、大数据算法等对冲击地压发生位置、概率进行预测预警,并通过智能开采系统对液压支架的支护姿态与支护力、采煤机割煤速度等进行智能联动控制,实现采煤工作面智能开采与冲击地压智能防治。从采场应力与覆岩结构智能监测、冲击地压灾害数据库构建、冲击地压灾害分类预测预警等方面,分析了冲击地压智能防控技术的研发重点,提出了煤矿冲击地压监测预警系统组成及总体架构。从顶层设计、关键技术、智能精准解危与效果评价等方面提出了我国煤矿冲击地压煤层实现安全高效智能开采的技术路径与研发方向。

关键词：冲击地压采动应力防冲技术智能开采系统吸能防冲液压支架监测预警系统

深孔顶板预裂爆破力构协同防冲机理及工程实践

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

煤炭学报 2021年第11期46卷 3419-3432页

作者：赵善坤煤炭科学技术研究院有限公司安全分院北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013

通过对深孔顶板预裂爆破过程的分析,提出了深孔顶板预裂爆破力构协同防冲机理并对其类型进行划分,模拟分析了不同爆孔布置方式下的爆破岩体Mises等效应力场、塑性破坏区及典型质点有效应力和位移变化规律并进行现场冲击地压防治实践。... 详细信息

通过对深孔顶板预裂爆破过程的分析,提出了深孔顶板预裂爆破力构协同防冲机理并对其类型进行划分,模拟分析了不同爆孔布置方式下的爆破岩体Mises等效应力场、塑性破坏区及典型质点有效应力和位移变化规律并进行现场冲击地压防治实践。研究表明,深孔顶板预裂爆破通过强力冲击动载破岩作用、高温高压高速爆轰气体冲击气楔作用和热交换回弹拉伸作用对顶板进行损伤破坏,降低岩体内部结构单元储能能力,促使相邻爆孔之间裂隙的贯通,形成岩层结构破断弱面,使其在矿山压力作用下沿预定位置弯曲破断,具有弱化顶板岩层介质力学属性和优化岩层破断结构的双重作用。相比于直线式和三花式爆孔布孔方式,深浅组合式使得爆破后Mises有效应力在作用范围和作用时间上更加充分,增加了爆破裂隙密度及多向发展的可能性,延长了爆破衰减能量作用岩石的时间,致使塑性破坏区范围更加发育,爆破块度更加碎裂均匀,当工作面由未断顶区域进入断顶区域或者进出相邻不同断顶预裂设计施工区域时,因人为造成上覆顶板岩层结构运动不协调,应力与能量传递不连续,易于诱发冲击地压。当顶板爆破施工区域微震监测出现“缺震”现象时,可将其作为冲击危险典型预测前兆信息。

关键词：深孔顶板预裂爆破力构协同防控布孔方式缺震冲击地压

强冲击危险厚煤层孤岛工作面切眼贯通防冲动态调控

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

采矿与安全工程学报 2017年第1期34卷 67-73页

作者：赵善坤煤炭科学技术研究院有限公司安全分院北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室(煤炭科学研究总院) 北京100013

以典型强冲击危险工作面为背景,对孤岛强冲击危险工作面切眼应力进行了分析,在钻屑量、电磁辐射等冲击危险临界指标现场实测基础上,建立多参量冲击危险监测体系并以此指导切眼贯通期间应力控制防冲技术的动态调控。研究发现,以微震释放... 详细信息

以典型强冲击危险工作面为背景,对孤岛强冲击危险工作面切眼应力进行了分析,在钻屑量、电磁辐射等冲击危险临界指标现场实测基础上,建立多参量冲击危险监测体系并以此指导切眼贯通期间应力控制防冲技术的动态调控。研究发现,以微震释放能量及位置积聚趋势作为冲击地压应力控制调整依据具有超前性和针对性,采用多参量冲击危险监测及以现场防冲效果反馈为基础的应力控制动态调整防冲技术,实现了孤岛强冲击危险工作面切眼的顺利贯通。

关键词：孤岛冲击地压切眼贯通应力控制动态调控

深孔顶板预裂爆破与定向水压致裂防冲适用性对比分析

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

采矿与安全工程学报 2021年第4期38卷 706-719页

作者：赵善坤煤炭科学技术研究院有限公司安全分院北京100013 煤炭科学研究总院煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013

针对厚硬顶板条件下冲击地压防治技术选择的难题,围绕深孔顶板预裂爆破和顶板定向水压致裂防冲原理、现场应用类型及主要影响因素进行了系统分析,并对二者在同一工况条件下的防冲效果和工程施工效率进行了对比。研究表明:深孔顶板预裂... 详细信息

针对厚硬顶板条件下冲击地压防治技术选择的难题,围绕深孔顶板预裂爆破和顶板定向水压致裂防冲原理、现场应用类型及主要影响因素进行了系统分析,并对二者在同一工况条件下的防冲效果和工程施工效率进行了对比。研究表明:深孔顶板预裂爆破和顶板定向水压致裂都是以破坏顶板完整性,使其不具备积聚弹性变形能为目的,实现冲击地压的防控。在相同布孔方式下,爆孔间距越小,爆破应力波产生的mises有效应力作用范围越集中,能量衰减速度越慢,岩石破碎塑性区以及裂隙区扩展范围越大,爆破预裂效果越好。在等围压条件下,随着预制裂缝角度的增加,压裂孔裂纹失稳扩展压力表现为先增大后减小的趋势;随着预制裂缝长度的增加,压裂孔起裂压力和裂纹失稳扩展压力均逐渐减小;随着天然裂隙夹角的增大,爆孔预制裂缝起裂压力变化不大,裂纹失稳扩展压力呈现先降低后升高变化趋势。当工作面在顶板定向水压治理区域推采期间,微震事件明显减弱,回风平巷围岩应力显著降低,巷道变形量也明显减小。同时,深孔顶板定向水压致裂在顶板控制效果、现场施工效率、工程量、限制条件以及施工安全性等方面,均优于深孔顶板预裂爆破技术,但深孔顶板预裂爆破技术具有组织时间短、防冲效果见效快的特点,适用于冲击危险区域的应急解危。

关键词：冲击地压深孔顶板预裂爆破定向水压致裂力构协同防控

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

采动影响下逆冲断层“活化”特征试验研究

采矿与安全工程学报 2016年第2期33卷 354-360页

作者：赵善坤中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083 煤炭科学技术研究院有限公司矿山安全技术研究分院北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室(煤炭科学研究总院) 北京100013

以义马矿区的F16大型逆冲断层为背景,结合断层影响下5个矿井的地质钻探和井下揭露情况搭建相似模型,在考虑断层面的分形特征和断层面两侧覆岩赋存特征的基础上,综合运用声发射监测、采场覆岩位移和采场应力监测系统,研究采动影响下断层... 详细信息

以义马矿区的F16大型逆冲断层为背景,结合断层影响下5个矿井的地质钻探和井下揭露情况搭建相似模型,在考虑断层面的分形特征和断层面两侧覆岩赋存特征的基础上,综合运用声发射监测、采场覆岩位移和采场应力监测系统,研究采动影响下断层"活化"前后的覆岩运动特征、矿压显现规律和动力响应特征。研究表明:受逆冲断层南北两侧地层覆岩结构复杂和构造运动影响,断层"活化"前后工作面覆岩运动特征、矿压显现规律和动力响应明显不同。断层"活化"前,工作面覆岩"三带"特征明显,底板应力基本不受采动应力影响,声发射信号较弱。进入断层影响区后,顶板离层量呈跳跃式增长,采动应力诱发断层"活化",底板应力达到最大值,声发射的总事件数和能率发生突变增加。当推过断层一段距离后,随着上盘关键岩层悬臂岩梁长度增加,工作面煤壁发生屈曲破坏,底板应力增加,待岩梁垮断挤压应力释放后,底板应力随之下降,伴随着工作面上方"短砌体梁"结构发生切落且沿断层面滑动,产生大量声发射信号。

关键词：逆冲断层活化覆岩运动矿压显现动力响应

采动巷道侧向高低位厚硬顶板破断模式试验研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

煤炭科学技术 2021年第4期49卷 111-120页

作者：赵善坤赵阳王寅陈增煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013 煤炭科学技术研究院有限公司矿山安全技术研究分院北京100013 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083

陕蒙地区冲击地压显现大多发生在二次采掘扰动影响下,煤层上方厚硬岩层结构破断诱发工作面采场附近动压显现已成为煤矿生产中重大安全隐患。为阐明采动巷道上覆高低位厚硬岩层破断对区段煤柱受力以及巷道围岩稳定性的影响,建立高低位厚... 详细信息

陕蒙地区冲击地压显现大多发生在二次采掘扰动影响下,煤层上方厚硬岩层结构破断诱发工作面采场附近动压显现已成为煤矿生产中重大安全隐患。为阐明采动巷道上覆高低位厚硬岩层破断对区段煤柱受力以及巷道围岩稳定性的影响,建立高低位厚硬岩层破断结构的力学模型,得到破断扰动影响下区段煤柱结构变形特征及应力分布特征,以巴彦高勒煤矿11盘区煤样试样为研究对象,利用自行设计的高位岩层模拟加载装置,借助非接触式全场应变测量系统的数字散斑相关分析方法,对高低位厚硬岩层在区段煤柱上方不同破断位置组合下区段煤柱及低位岩层的应力变形特征进行了试验研究。分析了上覆高低位厚硬岩层侧向不同断裂位置组合下区段煤柱受力特征及应力传递机制,建立了巷道上部厚硬顶板不同断裂位置与结构整体失稳荷载的力学模型。结果表明:高低位厚硬顶板岩层破断将会引起煤柱采空区应力集中,高低位厚硬岩层不同的破断位置组合,对下部岩层的运动变形和区段煤柱应力分布和巷道围岩稳定影响显著。区段煤柱整体结构稳定性与破断点位置密切相关,煤体在回转作用下破坏所需的应力大小与高位岩层顶板破断点对采空区顶煤的力矩负相关。随着破断点远离区段煤柱,区段煤柱受力由压剪逐渐转化为采空区煤顶传递的压弯作用。高低位厚硬岩层顶板破断的相对位置影响低位顶板的破断情况,当低位破断点处于高位破断点以内,低位顶板随高位顶板破断1次,反之则低位岩层顶板将会随着高位岩层破断回转发生2次破断。随着高位顶板的破断,采动巷道及煤柱上覆岩层应力减小,区段煤柱稳定性下降,冲击地压风险增大。试验研究为陕蒙地区深部厚硬顶板条件下采动巷道动力灾害防治和区段煤柱设计优化提供了参考。

关键词：采动巷道冲击地压区段煤柱高低位厚硬岩层破断模拟试验

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

煤矿动压灾害多级分源时空监控技术及应用

河南理工大学学报（自然科学版） 2017年第1期36卷 24-31页

作者：赵善坤煤炭科学技术研究院有限公司安全分院北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室(煤炭科学研究总院) 北京100013 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083

为弄清煤岩动压灾害的主要影响因素,以煤矿冲击地压和工作面动载压架2种典型动压灾害为研究对象,通过对煤矿典型动力灾害事故的分析,分别提出了应力控制防冲理论和浅埋煤层顶板动载矿压前兆损伤模型,针对煤矿动压灾害的多尺度力学影响特... 详细信息

为弄清煤岩动压灾害的主要影响因素,以煤矿冲击地压和工作面动载压架2种典型动压灾害为研究对象,通过对煤矿典型动力灾害事故的分析,分别提出了应力控制防冲理论和浅埋煤层顶板动载矿压前兆损伤模型,针对煤矿动压灾害的多尺度力学影响特征,建立了以应力控制为中心煤矿动压多级分源时空监控评价体系,成功解决了浅埋房柱式采空区下动载矿压压架及孤岛强冲击危险工作面切巷贯通的问题,可为煤矿动压灾害的防治提供参考。

关键词：动载矿压多级分源时空监测冲击地压应力控制