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煤与煤层气协调开发机制研究

煤炭科学技术 2014年第10期42卷 62-65,70页

作者：孙景来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

为了更好地推广煤与煤层气协调开发技术,以实现煤与煤层气的协调开发,通过对油气重大专项3个示范矿区的煤层气抽采技术、采掘接续、开采过程中区域划分以及各个阶段所允许的最大煤层气含量的研究,初步建立了煤与煤层气协调开发机制。研... 详细信息

为了更好地推广煤与煤层气协调开发技术,以实现煤与煤层气的协调开发,通过对油气重大专项3个示范矿区的煤层气抽采技术、采掘接续、开采过程中区域划分以及各个阶段所允许的最大煤层气含量的研究,初步建立了煤与煤层气协调开发机制。研究认为:根据各个矿区地质条件的不同,可划分为3个或4个区域,分阶段进行抽采和开采接续;建立了根据每个阶段的回采或掘进速度、风量等参数确定每个阶段的煤层气最大安全允许含量的公式;根据每个阶段的抽采技术和相关参数,可确定每个区域的合理抽采时间,从而合理安排采掘计划,最终实现采煤与采气在时间、空间上的协调;建立了3个示范矿区所代表典型地质条件下的协调开发机制。

关键词：煤层气协调开发机制技术体系时空关系

不同倾角裂隙混凝土试件动态力学破坏特性试验研究

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振动与冲击 2024年第4期43卷 142-149,189页

作者：武旭方慧潘继良席迅孙景来张英才北京市市政工程研究院北京100037 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 北京住总基础设施建设集团有限责任公司北京101200

为了探讨含不同倾角裂隙的混凝土试件在冲击荷载作用下的力学特性及破坏规律,采用分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar, SHPB)对含有5种不同倾角裂隙的混凝土试件进行了冲击试验,借助高速摄像系统实时捕捉了裂纹扩展和动... 详细信息

为了探讨含不同倾角裂隙的混凝土试件在冲击荷载作用下的力学特性及破坏规律,采用分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar, SHPB)对含有5种不同倾角裂隙的混凝土试件进行了冲击试验,借助高速摄像系统实时捕捉了裂纹扩展和动态破坏过程。结果表明:倾角为30°的裂隙试件的反射波波幅相对最大,倾角为0°的裂隙试件的反射波波幅相对较小。当预制裂隙倾角为0°时,冲击波耗散较少,透射波波幅较大;当预制裂隙倾角为60°时,冲击波耗散较多,即当应力波传播方向与预制裂隙夹角为60°时试件最容易发生破坏。冲击荷载下新形成的裂纹整体上均沿着预制裂隙尖端起裂、扩展和贯通,破坏模式主要为压应力作用下的张拉破坏;在相同预制裂隙宽度下,长度为20 mm预制裂隙的破坏形式比10 mm长度预制裂隙试件更加简单,形成新裂纹的数量相对较少,且更容易沿预制裂纹尖端方向向外起裂;巴西圆盘试件在冲击荷载的破坏形式与预制裂隙长度密切相关,与裂隙宽度关联性较弱。

关键词：预制裂隙冲击试验裂隙扩展破裂模式分离式霍普金森压杆

不同变质程度煤体破碎度对瓦斯放散初速度的影响

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煤炭科学技术 2013年第8期41卷 68-70页

作者：贾东旭孙景来煤炭科学研究总院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北京100013

为分析煤矿开采中煤体破碎度对瓦斯放散初速度的影响,以便从该角度研究煤与瓦斯突出的难易程度,研究了不同变质程度煤样粒径的改变对其瓦斯放散初速度的影响。结果表明,煤样的瓦斯放散初速度随粒径的增大呈幂函数关系减少,即煤体的破碎... 详细信息

为分析煤矿开采中煤体破碎度对瓦斯放散初速度的影响,以便从该角度研究煤与瓦斯突出的难易程度,研究了不同变质程度煤样粒径的改变对其瓦斯放散初速度的影响。结果表明,煤样的瓦斯放散初速度随粒径的增大呈幂函数关系减少,即煤体的破碎度越大,瓦斯放散初速度越大,同时这种增大的趋势随粒径的增大而变得越来越小;且煤样的变质程度越高,煤样粒径对瓦斯放散初速度影响就越大;普氏系数小的煤样瓦斯放散初速度受煤样粒径改变的影响较大。

关键词：煤体破碎度瓦斯放散初速度粒径变质程度普氏系数

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隧道坍塌事故类型划分及其主要特征

中国铁道科学 2018年第6期39卷 44-51页

作者：孙景来刘保国储昭飞任大瑞宋宇北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

根据坍塌事故案例的特征,提出隧道坍塌分类的8个依据,分别为隧道类型、坍塌的原因、发生位置、发展速度、规模、破坏形态和危害形式、造成的经济损失与人员伤亡以及时效性。基于每个依据将隧道坍塌事故划分为:山岭、城市和水下的隧道坍... 详细信息

根据坍塌事故案例的特征,提出隧道坍塌分类的8个依据,分别为隧道类型、坍塌的原因、发生位置、发展速度、规模、破坏形态和危害形式、造成的经济损失与人员伤亡以及时效性。基于每个依据将隧道坍塌事故划分为:山岭、城市和水下的隧道坍塌;围岩失稳、支护强度不足引起的隧道坍塌;洞口、洞身的隧道坍塌;突发性、阵发性、缓慢变形的隧道坍塌;小型、中型和大型的隧道坍塌;局部、拱形、异形和贯穿型的隧道坍塌;一般、较大、重大和特别重大的隧道坍塌;初期支护前、二次支护完成前和二次支护后的隧道坍塌。在此基础上,重点分析隧道坍塌事故主要类型的典型特征及产生原因。根据分类结果,可以对坍塌事故的发生机理、可能造成的危害等进行研究,从而为隧道风险预测、施工技术和支护措施等提供理论支持。

关键词：隧道坍塌事故类型划分依据类型划分事故特征围岩失稳

非静水应力场中圆形隧道衬砌与围岩间两种接触的黏弹性解析

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岩土力学 2017年第11期38卷 3215-3224页

作者：储昭飞刘保国刘开云孙景来北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

基于非静水应力场中圆形衬砌隧道围岩与衬砌的弹性复变函数表达,利用黏弹性对应原理推导了隧道衬砌与围岩在光滑接触和完全接触情况下的黏弹性通解。推导中围岩符合黏弹性,衬砌为线弹性,且考虑了衬砌支护滞后效应,得到的理论解适用于所... 详细信息

基于非静水应力场中圆形衬砌隧道围岩与衬砌的弹性复变函数表达,利用黏弹性对应原理推导了隧道衬砌与围岩在光滑接触和完全接触情况下的黏弹性通解。推导中围岩符合黏弹性,衬砌为线弹性,且考虑了衬砌支护滞后效应,得到的理论解适用于所有线弹性元件模型。推导的理论解与以往理论解及数值解较一致。根据解答,假定围岩符合广义开尔文(H-K)黏弹性体时,分析表明,衬砌所受的径向、切向应力、衬砌的环向位移以及轴力弯矩均随时间增长而逐渐增大,并收敛于定值;两种接触条件下,围岩的位移、衬砌的应力、位移和内力沿环向分布规律均有较大不同,且随时间增大,二者相差越大。相比已有解析,文中所推导的非静水应力场中衬砌与围岩两种接触下黏弹性解更具普适性,且完全接触下的黏弹性解与深埋圆形衬砌隧道实际情况更为接近。对比两种解析可为实际中衬砌的合理选择和施工提供参考。

关键词：非静水应力场衬砌隧道完全接触光滑接触黏弹性理论解

基于Burgers模型的软岩流变相似材料的研究

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岩石力学与工程学报 2018年第5期37卷 1185-1198页

作者：储昭飞刘保国孙景来沈君宋宇李铁北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

以精铁粉、重晶石粉和石英砂为骨料,酒精松香溶液为胶结剂,液压油为黏滞剂,研制出一种新型软岩流变相似材料(IBSRO)。通过正交试验,研究该相似材料各组成成分对其弹塑性参数和Burgers流变模型参数的影响。试验结果表明,该相似材料的单... 详细信息

以精铁粉、重晶石粉和石英砂为骨料,酒精松香溶液为胶结剂,液压油为黏滞剂,研制出一种新型软岩流变相似材料(IBSRO)。通过正交试验,研究该相似材料各组成成分对其弹塑性参数和Burgers流变模型参数的影响。试验结果表明,该相似材料的单轴抗压强度σ_c,弹性模量E,泊松比μ,黏聚力c,黏弹性模量E_1,E_2以及黏滞系数η_1,η_2均主要受酒精松香浓度和液压油含量影响;酒精松香浓度越大及液压油含量越小,σ_c,E,c,E_1,E_2,η_1及η_2越大,μ越小;内摩擦角φ主要受(铁粉+重晶石粉)/骨料及液压油含量影响,且两者越大,φ越小;初始蠕变率、稳定蠕变率、衰减蠕变时间以及流变比例均随酒精松香浓度增大而减小,而随液压油含量增大而增大。该相似材料的常规弹塑性参数和流变参数的范围均与实际软岩相对应,可模拟软岩的瞬时力学特性与流变力学特性。最后,采用多元线性回归分析提出该材料配比的确定方法,并在软岩盾构斜井的流变模型试验中得到较好应用与验证。

关键词：岩石力学软岩流变相似材料正交试验模型试验

正交型交叉裂隙岩石强度特征与破裂机理试验研究

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煤炭学报 2020年第7期45卷 2681-2690页

作者：武旭王帆席迅郭奇峰孙景来王新灵北京市市政工程研究院北京100037 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 英国思克莱德大学土木与环境工程学院苏格兰格拉斯哥G11XJ

工程岩体是具有各向异性的非均匀地质体,隧道开挖或服役过程中由于岩体节理、裂隙诱发的片帮、冒顶等事故时有发生,造成严重的人员伤亡和经济损失。天然岩体中裂隙主要以交叉形态分布,为了探究裂隙对岩石力学特性及破裂特征的影响规律,... 详细信息

工程岩体是具有各向异性的非均匀地质体,隧道开挖或服役过程中由于岩体节理、裂隙诱发的片帮、冒顶等事故时有发生,造成严重的人员伤亡和经济损失。天然岩体中裂隙主要以交叉形态分布,为了探究裂隙对岩石力学特性及破裂特征的影响规律,利用线切割设备对岩石试样预制不同分布状态的正交型交叉裂隙,借助声发射和表面应变测量系统对单轴压缩条件下裂纹起裂应力、裂纹扩展路径与应力性质进行计算与分析。研究结果表明,裂隙长度对岩石强度的影响作用较小,裂隙与加载方向的夹角是影响岩石强度的最主要因素。岩石峰值强度与弹性模量均随主裂隙倾角的增大呈先增加后减小的变化规律,当主裂隙倾角α=90°时,岩石试样的力学指标达到最小值;正交型裂隙试样中主裂隙或次裂隙端部更容易产生起裂破坏,起裂位置与预制裂隙倾角息息相关;裂隙岩石的破裂具有显著方向性,正交型裂隙岩石的起裂裂纹主要呈翼型或反翼型,当α45°时,起裂裂纹主要位于次裂隙端部,起裂由次裂隙控制。与完整试样相比,裂隙岩石试样整体失稳破坏前产生多次声发射突增现象,即加载过程中产生多次破裂,正交型裂隙试样起裂应力集中于0.22σc^0.34σc,起裂发生在较低应力水平;当岩石中存在与加载方向垂直的裂隙时,岩石的破裂与破坏受此类裂隙的影响最为显著。

关键词：正交型裂隙强度特征单轴压缩裂纹起裂裂隙倾角扩展路径

水-力耦合作用下页岩力学特性及其损伤本构模型研究

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岩石力学与工程学报 2023年第5期42卷 1041-1054页

作者：刘保国于明圆孙景来黄芮邓廷邦北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 北京市政工程研究院北京100037

通过开展不同渗透水压力与三轴压缩作用下的页岩试验,分析页岩的变形、强度和破坏特征,建立考虑渗透压作用的页岩全应力–应变损伤本构模型。结果表明:(1)在常规三轴压缩和渗透水压力共同作用下,页岩的强度明显弱化,残余强度受渗透压的... 详细信息

通过开展不同渗透水压力与三轴压缩作用下的页岩试验,分析页岩的变形、强度和破坏特征,建立考虑渗透压作用的页岩全应力–应变损伤本构模型。结果表明:(1)在常规三轴压缩和渗透水压力共同作用下,页岩的强度明显弱化,残余强度受渗透压的影响较大。(2)在不同围压和渗透水压力作用下,页岩从剪切破坏到拉剪复合破坏再到陡倾角剪切破坏,共计产生5种不同的剪切破坏形式。(3)在常规三轴压缩和渗透水压力共同作用下,页岩强度仍满足M-C强度准则,但内摩擦角和黏聚力均随渗透压力的增大而降低。(4)建立能够反映页岩在不同围压和渗透压作用下的应力–应变全过程的损伤本构模型,并可通过总损伤变量–应变曲线预测页岩的残余强度,理论曲线与试验数据吻合较好。

关键词：岩石力学页岩水–力耦合强度特性破坏特征损伤本构关系

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煤与瓦斯突出瓦斯压力临界值的研究

安全与环境学报 2013年第6期13卷 191-194页

作者：范喜生张浪孙景来陈金玉孙晓军煤炭科学研究总院矿山安全技术研究分院煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013

煤与瓦斯突出是煤矿主要瓦斯灾害事故类型之一。目前,国内关于煤与瓦斯突出预测的方法主要是根据瓦斯动力现象和基于煤层瓦斯压力、破坏类型、坚固性系数与瓦斯放散初速度的四参数法。对于发生过瓦斯动力现象的矿井以瓦斯动力现象的特... 详细信息

煤与瓦斯突出是煤矿主要瓦斯灾害事故类型之一。目前,国内关于煤与瓦斯突出预测的方法主要是根据瓦斯动力现象和基于煤层瓦斯压力、破坏类型、坚固性系数与瓦斯放散初速度的四参数法。对于发生过瓦斯动力现象的矿井以瓦斯动力现象的特征作为评判的依据,对于没有发生过瓦斯动力现象的情况以四参数法为主。四参数法规定,4个参数均超过各自的临界值才能定为突出煤层,瓦斯压力的临界值定为0.74 MPa。而实际情况是,瓦斯压力小于0.74 MPa的煤层也曾多次发生突出。用可压缩流体力学的观点分析了突出机理,采用多相连续介质力学中的应力分析法建立了瓦斯压力临界值的理论计算式,根据矿井瓦斯赋存规律分析了所得结果的合理性,并给出了有关参数(特别是煤层内摩擦角)的计算方法。案例分析表明,所得结果符合实际情况,同时给出了进一步的研究方向。

关键词：矿山安全煤与瓦斯突出突出机理瓦斯压力临界值煤层内摩擦角