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断层倾角对断层活化及底板突水的影响研究

岩石力学与工程学报 2009年第2期28卷 386-394页

作者：卜万奎茅献彪中国矿业大学理学院江苏徐州221008

针对含断层缺陷底板的受力特征,建立相应的简化力学模型,分析得到断层面上的剪切应力和法向应力表达式,并研究断层倾角对断层面上剪切应力、法向应力及断层活化的影响规律。同时运用RFPA2D-Flow软件,模拟不同倾角的正断层在采动影响下... 详细信息

针对含断层缺陷底板的受力特征,建立相应的简化力学模型,分析得到断层面上的剪切应力和法向应力表达式,并研究断层倾角对断层面上剪切应力、法向应力及断层活化的影响规律。同时运用RFPA2D-Flow软件,模拟不同倾角的正断层在采动影响下底板的裂隙分布、渗流分布及采空区底板涌水量变化特征。模拟结果在一定程度上揭示含断层构造底板突水通道的形成机制及断层倾角对底板突水的影响规律。研究表明,断层倾角越大,断层越容易活化与突水。研究结果对采场底板含断层缺陷时防水煤柱的留设具有重要的参考价值。

关键词：采矿工程断层倾角断层活化突水

基于曲梁理论的褶皱构造中覆岩变形与应力分析

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采矿与安全工程学报 2019年第4期36卷 827-833页

作者：卜万奎徐慧赵玉成菏泽学院城市建设学院山东菏泽274015 中国矿业大学力学与土木工程学院江苏徐州221116

为了分析褶皱构造中煤层开采后覆岩的变形与应力,引入了适用于极坐标下曲梁的位移函数,分析了用位移函数表示的曲梁偏微分控制方程和位移分量、应力分量;在此基础上,依据差分原理将微分方程转化为差分方程,并编制了差分方程求解程序。... 详细信息

为了分析褶皱构造中煤层开采后覆岩的变形与应力,引入了适用于极坐标下曲梁的位移函数,分析了用位移函数表示的曲梁偏微分控制方程和位移分量、应力分量;在此基础上,依据差分原理将微分方程转化为差分方程,并编制了差分方程求解程序。根据某矿区工作面的褶皱构造等地质资料,研究了工作面由向斜槽点推进到背斜脊点过程中覆岩的变形与应力。结果表明:1)覆岩水平位移主要表现为向采空区方向的变形,且最大水平位移主要表现在转折端附近;覆岩垂直位移主要表现为向采空区方向的下沉变形,且在工作面的推进过程中最大垂直位移稳定在距离开切眼70 m附近。2)覆岩中水平方向的应力在切眼前方为拉应力,而工作面后方为压应力;竖直方向的应力主要表现为拉应力,且主要位于工作面后方。

关键词：褶皱构造位移函数曲梁弹性理论覆岩变形

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巷道矸石充填控制覆岩变形的力学机理研究

中国矿业大学学报 2008年第6期37卷 745-750页

作者：李强茅献彪卜万奎马占国中国矿业大学理学院江苏徐州221116

建立了巷道矸石充填的力学模型,并应用Ritz法求解了煤柱位移场的弹性解.根据弹性-黏弹性对应原理,通过引入Maxwell体流变模型,求解了煤柱位移场的黏弹性解.得到了煤柱的压缩变形、侧向变形等随时间及充填体材料特性的变化规律,由此可确... 详细信息

建立了巷道矸石充填的力学模型,并应用Ritz法求解了煤柱位移场的弹性解.根据弹性-黏弹性对应原理,通过引入Maxwell体流变模型,求解了煤柱位移场的黏弹性解.得到了煤柱的压缩变形、侧向变形等随时间及充填体材料特性的变化规律,由此可确定充填巷采煤柱的变形特征,并估计了煤柱最终变形量及变形稳定时间等.将研究结果与某矿区充填开采实测变形规律比较,两者具有较好的吻合.

关键词：煤柱矸石充填开采力学分析

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断层内破碎岩石渗透性的实验研究

实验力学 2012年第4期27卷 469-473页

作者：卜万奎中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221008 菏泽学院蒋震机电工程学院山东菏泽274015

断层破碎带岩石的渗透性是影响地下工程中由渗流失稳而引发灾害事故的重要影响因素之一。利用一种专门的破碎岩石压实渗透仪,在MTS815.02岩石力学伺服试验系统上测试了取自断层内的破碎灰岩、破碎砂岩、破碎泥岩的渗透系数,得到并分析... 详细信息

断层破碎带岩石的渗透性是影响地下工程中由渗流失稳而引发灾害事故的重要影响因素之一。利用一种专门的破碎岩石压实渗透仪,在MTS815.02岩石力学伺服试验系统上测试了取自断层内的破碎灰岩、破碎砂岩、破碎泥岩的渗透系数,得到并分析了轴向压力、岩样粒径、水流速度与渗透系数的关系曲线。研究表明:破碎岩石渗透系数与其压实状态密切相关,随着轴压的增加,渗透系数都相应降低;在相同的轴向压力状态下,岩样粒径越小,其渗透系数也越小,因此,挤压程度和充填程度都较低的小断层导水性好,容易导致突水;破碎岩石的渗透系数随着水流速度的增大呈减小趋势,但水流速度对破碎岩石渗透系数的影响程度有限;在相同的压力、粒径情况下,破碎泥岩的渗透系数比破碎灰岩、破碎砂岩的要小1～2个量级,说明当断层上下盘为坚硬岩石时,断层带渗透性好、易导水。研究结果可为采动过程中评价断层的导水性提供参考。

关键词：断层破碎岩石渗流渗透特性实验

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基于曲梁弹性理论的弯曲覆岩变形及应力分析

应用数学和力学 2020年第3期41卷 302-318页

作者：卜万奎徐慧赵玉成菏泽学院城市建设学院山东菏泽274015 中国矿业大学力学与土木工程学院江苏徐州221116

引入适用于极坐标下曲梁的位移函数,通过理论分析得出用位移函数表示的曲梁控制方程和位移分量、应力分量.在此基础上,采用差分原理给出曲梁控制方程、位移分量和应力分量的差分代数方程.最后,采用数值计算方法,分析了煤层开采后弯曲覆... 详细信息

引入适用于极坐标下曲梁的位移函数,通过理论分析得出用位移函数表示的曲梁控制方程和位移分量、应力分量.在此基础上,采用差分原理给出曲梁控制方程、位移分量和应力分量的差分代数方程.最后,采用数值计算方法,分析了煤层开采后弯曲覆岩的位移和应力分布特征,结果表明:1)煤层开采后弯曲覆岩产生下沉变形;弯曲岩层环向位移既有拉伸也有压缩.2)离开切眼不远处径向应力将达到峰值,径向应力由内边界向外逐渐增大;工作面后方不远处环向应力将达到峰值,环向应力较容易引起压缩破断;离开切眼不远处剪应力将达到峰值,对于小角度截面上的剪应力由内边界向外逐渐增大.研究结果为煤矿工程提供了科学依据与参考.

关键词：曲梁弹性力学有限差分覆岩变形应力分析

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潘谢矿区Ⅰ、Ⅱ型水体下防水煤岩柱留设探讨

中国煤炭 2012年第4期38卷 32-35页

作者：卜万奎菏泽学院山东省菏泽市274015

在研究淮南矿区煤田地质勘探工程的基础上,查明了巨厚松散层的水文工程地质条件,通过对比分析潘谢矿区巨厚松散层的岩性组合,将谢桥含水层的红层划分为隔水层;提出了在Ⅰ、Ⅱ型水体下存在下渗带的观点,分析了压架出水原因和防范技术措施... 详细信息

在研究淮南矿区煤田地质勘探工程的基础上,查明了巨厚松散层的水文工程地质条件,通过对比分析潘谢矿区巨厚松散层的岩性组合,将谢桥含水层的红层划分为隔水层;提出了在Ⅰ、Ⅱ型水体下存在下渗带的观点,分析了压架出水原因和防范技术措施,为确定潘谢矿区回采上限提供了科学依据。

关键词：巨厚松散层红层下渗带煤岩柱留设潘谢矿区

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脆性岩石真三轴能量强度准则研究

中国矿业大学学报 2012年第4期41卷 564-570页

作者：张后全徐建峰贺永年邵鹏蒋斌松韩立军卜万奎中国矿业大学深部岩土力学与工程国家重点实验室力学与建筑工程学院江苏徐州221008

基于岩石材料拉压强度不等和中间主应力对强度影响特点,从可释放弹性能角度出发推导和建立了可考虑中间主应力对岩石破坏弹性能释放影响的真三轴能量强度准则,利用厚壁圆筒试验数据和已有文献真三轴试验数据以及从能量准则参数物理含义... 详细信息

基于岩石材料拉压强度不等和中间主应力对强度影响特点,从可释放弹性能角度出发推导和建立了可考虑中间主应力对岩石破坏弹性能释放影响的真三轴能量强度准则,利用厚壁圆筒试验数据和已有文献真三轴试验数据以及从能量准则参数物理含义三方面分析验证了所建真三轴能量强度准则的合理性及可靠性.结果表明,所建真三轴能量准则能适应于厚壁圆筒及真三轴压力试验的多种复杂应力状态;花岗岩、石灰岩中间主应力影响大于红砂岩、中细砂岩;对同种岩石来说,岩石中间主应力影响系数随应力状态不同而不同,总体变化趋势随中间主应力增加而先增大后减小;岩石能量强度准则与岩石应力状态和材料物理性质密切相关.

关键词：岩石材料中间主应力厚壁圆筒试验真三轴试验能量强度准则

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条带开采矸石充填控制变形的数值模拟研究

矿业安全与环保 2008年第2期35卷 4-7页

作者：卜万奎李强徐慧缪协兴中国矿业大学理学院江苏徐州221008 中国矿业大学资源学院江苏徐州221008

针对煤矸石地表堆积对人类生存环境带来的威胁与危害,依据绿色开采中条带充填控制开采沉陷的思路,采用大型数值模拟软件FLAC,研究了条带开采矸石井下充填控制变形作用,对比分析了有充填和无充填条件下的煤柱垂直位移、水平位移以及地表... 详细信息

针对煤矸石地表堆积对人类生存环境带来的威胁与危害,依据绿色开采中条带充填控制开采沉陷的思路,采用大型数值模拟软件FLAC,研究了条带开采矸石井下充填控制变形作用,对比分析了有充填和无充填条件下的煤柱垂直位移、水平位移以及地表下沉量,得出了一系列有价值的结论。结果表明,实施条带充填开采可减小煤柱变形,有效控制上覆岩层变形和地表下沉。

关键词：煤矸石井下处理充填条带开采数值模拟

承载关键层、隔水关键层和渗流关键层关系初探

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煤炭学报 2008年第5期33卷 485-488页

作者：孔海陵陈占清卜万奎王波王路珍中国矿业大学理学院江苏徐州221008

在分析岩层变形-渗流耦合系统的复杂性特征的基础上,提出应用复杂系统动力学理论解释突水机制的初步设想.研究表明:在承载关键层破断前,承载关键层同时也是隔水关键层,但一般不是渗流关键层;在承载关键层破断后,承载关键层不再具有隔水... 详细信息

在分析岩层变形-渗流耦合系统的复杂性特征的基础上,提出应用复杂系统动力学理论解释突水机制的初步设想.研究表明:在承载关键层破断前,承载关键层同时也是隔水关键层,但一般不是渗流关键层;在承载关键层破断后,承载关键层不再具有隔水作用,隔水作用最强的某一软弱岩层成为隔水关键层和渗流关键层;当渗流参量满足一定的条件,渗流发生Lyapunov意义下的失稳,引发突水;岩层变形-渗流耦合动力学系统是具有非连续性、非均匀性、非线性、控制参量时变和边界时变等特征的复杂系统.只有将承载关键层理论、隔水关键层理论和渗流关键层理论相互融合,并且将复杂系统动力学的思想和方法引入突水防治理论研究,才能从本质上描述突水的过程.

关键词：承载关键层隔水关键层渗流关键层