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孤岛充填工作面初采致冲力学机理探讨

煤炭学报 2019年第1期44卷 151-159页

作者：姜福兴陈洋李东王存文盖德成朱斯陶北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

孤岛充填工作面由于要控制采空区顶板下沉而导致工作面煤体支承压力分布变得复杂,造成冲击危险性评估方法不同于常规工作面,为了提供充填回收孤岛煤柱采场围岩稳定性分析的理论依据,以山东某矿孤岛充填工作面为背景,通过对孤岛煤柱覆岩... 详细信息

孤岛充填工作面由于要控制采空区顶板下沉而导致工作面煤体支承压力分布变得复杂,造成冲击危险性评估方法不同于常规工作面,为了提供充填回收孤岛煤柱采场围岩稳定性分析的理论依据,以山东某矿孤岛充填工作面为背景,通过对孤岛煤柱覆岩结构及演化特征进行研究,建立了孤岛充填开采条件下"充填体-煤柱-顶板"力学模型,得到了充填工作面超前支承压力估算方法,提出了孤岛充填工作面煤体冲击失稳的判据。研究结果表明:(1)采空区充填效果决定了上覆岩层下沉运动的空间以及与两侧采空区覆岩发生水平联动的范围,是影响孤岛煤柱覆岩结构演化特征的关键因素;(2)受回采巷道切割及大直径钻孔卸压工程的影响,工作面煤体承载能力呈现明显的区域差异性,弹性承载区煤体是上覆岩层传递载荷的主要承载体,工作面开采边界条件和回采巷道布置方式是影响工作面煤体静态稳定性的主要控制因素;(3)充填材料受到采空区顶板下沉运动中压应力作用下发生压缩变形,当顶板和充填材料达到力学平衡时顶板下沉运动终止,充填材料固结体压缩变形量和弹性模量是影响工作面煤体动态稳定性的主要控制因素;(4)决定孤岛充填工作面冲击危险性的关键因素是工作面弹性承载区煤体静态支承压力和采空区顶板下沉量。针对这类冲击地压的致灾机理,通过煤层注水、高压水压裂及优化工作面布置以降低工作面弹性承载区煤体静态支承压力和提高采空区充填率、优化充填材料固结体压缩性能以减小采空区顶板下沉量等措施,可有效降低孤岛充填工作面的冲击危险性。该研究成果可为类似开采条件下冲击地压的防治提供参考。

关键词：孤岛煤柱充填开采冲击地压结构模型失稳判据

深井特厚煤层综放工作面区段煤柱合理宽度研究

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岩石力学与工程学报 2012年第5期31卷 921-927页

作者：刘金海姜福兴王乃国李志深张治高北京科技大学土木与环境工程学院北京100083 山东新巨龙能源有限责任公司山东菏泽274918

留设合理宽度的区段煤柱是确保深井特厚煤层综放工作面顺利接续和安全回采的关键。以新巨龙矿井一采区区段煤柱宽度的确定为工程背景,首先采用微地震监测、应力动态监测和理论计算等方法确定深井特厚煤层综放工作面侧向支承压力分布特征... 详细信息

留设合理宽度的区段煤柱是确保深井特厚煤层综放工作面顺利接续和安全回采的关键。以新巨龙矿井一采区区段煤柱宽度的确定为工程背景,首先采用微地震监测、应力动态监测和理论计算等方法确定深井特厚煤层综放工作面侧向支承压力分布特征,得出低应力区宽度约为20 m;其次,采用工程类比、数值模拟等方法确定深井特厚煤层综放工作面侧向煤体不完整区宽度约为3 m;最后,综合考虑资源回收、冲击地压防治、次生灾害控制和巷道支护等因素,确定深井特厚煤层综放工作面区段煤柱合理宽度为5.0～7.2 m。应用沿空巷道表面位移观测结果验证区段煤柱宽度的合理性。该研究结果对类似开采条件下的区段煤柱宽度确定具有参考意义。

关键词：采矿工程区段煤柱特厚煤层综放工作面深井应力监测微地震监测

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综放采场来压阶段支架载荷的计算

力学与实践 2015年第2期37卷 189-192页

作者：刘金海姜福兴朱斯陶华北科技学院安全工程学院北京101601 北京科技大学土木与环境工程学院北京100083

基于综放采场支架围岩关系,建立了综放采场来压阶段支架载荷计算模型,引入三铰拱平衡原理推导出来压阶段支架冲击载荷的计算公式.以山东某矿1306综放工作面为例,应用上述模型和公式,得到来压阶段支架冲击载荷为7.19 MN,支架载荷为13.3 ... 详细信息

基于综放采场支架围岩关系,建立了综放采场来压阶段支架载荷计算模型,引入三铰拱平衡原理推导出来压阶段支架冲击载荷的计算公式.以山东某矿1306综放工作面为例,应用上述模型和公式,得到来压阶段支架冲击载荷为7.19 MN,支架载荷为13.3 MN,与实测结果 13.11 MN基本一致,验证了计算模型的有效性,从而为综放采场来压阶段支架载荷计算和支架选型提供了理论依据.

关键词：综放采场来压阶段支架载荷冲击载荷

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纳米硬质合金高速深磨工艺试验研究

现代制造工程 2015年第10期 12-17,21页

作者：杨军黄向明蒋福星蒋为湖南大学机械与运载工程学院长沙410082

采用树脂结合剂金刚石砂轮对不同晶粒度硬质合金进行了高速深磨试验,对比分析了砂轮速度、磨削深度以及工作台速度对磨削力、表面粗糙度及磨削表面形貌的影响,分析了纳米硬质合金材料高速深磨去除机理。试验结果表明:随着砂轮速度增加,... 详细信息

采用树脂结合剂金刚石砂轮对不同晶粒度硬质合金进行了高速深磨试验,对比分析了砂轮速度、磨削深度以及工作台速度对磨削力、表面粗糙度及磨削表面形貌的影响,分析了纳米硬质合金材料高速深磨去除机理。试验结果表明:随着砂轮速度增加,工作台速度降低和磨削深度减小,将导致最大未变形磨屑厚度减小,单位面积磨削力减小,比磨削能增加,表面塑性去除比例增加。随着晶粒度的减少,磨削力和比磨削能降低,表面粗糙度值减少,纳米硬质合金更易表现为脆性断裂方式去除。对纳米硬质合金采用高速深磨工艺技术可以提高加工效率,同时可以保证较好的表面质量。

关键词：高速深磨纳米硬质合金磨削力表面粗糙度

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深部工作面煤体扩容影响因素及扩容预测

采矿与安全工程学报 2014年第1期31卷 134-138页

作者：胡祖祥谢广祥姜福兴章立清唐永志安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控安徽省重点实验室安徽淮南232001 北京科技大学土木与环境工程学院北京100083 淮南矿业集团有限责任公司安徽淮南232001

依据含瓦斯煤力学试验,综合分析含瓦斯煤破坏变形特征与工作面煤体受力环境,采用模糊综合分析法,确定工作面煤体扩容重要因素及其权重;基于二元离散理论,构建工作面煤体扩容预测判别模型。研究表明,采动应力、含瓦斯煤的抗压强度、原岩... 详细信息

依据含瓦斯煤力学试验,综合分析含瓦斯煤破坏变形特征与工作面煤体受力环境,采用模糊综合分析法,确定工作面煤体扩容重要因素及其权重;基于二元离散理论,构建工作面煤体扩容预测判别模型。研究表明,采动应力、含瓦斯煤的抗压强度、原岩应力是工作面煤体扩容关键影响因素,而采动应力是其主控因素,降低采动应力是控制深部煤体扩容的最有效途径。创建了以采动应力为主控因素,二元离散判据的工作面煤体扩容预测新方法,达到了工作面煤体扩容有效预测与防控的目的。

关键词：煤体扩容影响因素重要度扩容预测

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大断层控制采场水平应力演化与矿震关系研究

中南大学学报（自然科学版） 2018年第1期49卷 167-174页

作者：张明姜福兴李克庆魏全德孙春东安徽理工大学省部共建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 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 冀中能源邯郸矿业集团河北邯郸056002

以河北某矿典型大断层控制采场为背景,采用理论分析、数值模拟、现场实践等方法,探索大断层控制采场水平应力演化规律及其与矿震发生的关系,并提出相应的减震开采设计方法,建立关键层水平集中力近似估算模型。研究结果表明:开采覆岩破... 详细信息

以河北某矿典型大断层控制采场为背景,采用理论分析、数值模拟、现场实践等方法,探索大断层控制采场水平应力演化规律及其与矿震发生的关系,并提出相应的减震开采设计方法,建立关键层水平集中力近似估算模型。研究结果表明:开采覆岩破裂运动伴随水平应力释放和转移的演化过程,采场周围存在明显的水平应力"增压(载)区"和"卸压(载)区",持力层的水平应力集中主要来源于覆岩破裂区水平应力释放;水平集中力能够在顶板两端形成"反力矩",阻止其支承端部拉伸破坏并增加极限跨度,是形成关键层大范围悬顶和诱发强矿震的主要原因;采用"窄工作面+条带开采技术+合理开采强度"开采设计,能降低水平应力转移程度,从而实现控制顶板运动和矿震防控的目的。

关键词：采矿工程大断层水平应力应力演化反力矩矿震控制

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岩体化学加固材料优选决策支持系统研究

金属矿山 2008年第12期37卷 46-50页

作者：刘伟建姜福兴颜锋金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京科技大学

破碎岩体加速加固是矿山和岩土工程中抢险救灾常用的技术。针对工程中经常出现因化学加固材料选择不当而诱发二次事故的现状,在对化学加固材料属性分类研究的基础上,建立了加固材料数据库;针对岩体快速加固的工程要求,提出了岩体完整性... 详细信息

破碎岩体加速加固是矿山和岩土工程中抢险救灾常用的技术。针对工程中经常出现因化学加固材料选择不当而诱发二次事故的现状,在对化学加固材料属性分类研究的基础上,建立了加固材料数据库;针对岩体快速加固的工程要求,提出了岩体完整性的分级方法;在此基础上,根据具体加固工程要求的加固速度、加固强度和成本以及加固工程的地质环境,研制了岩体化学加固材料快速优选的决策支持系统;通过在对山东某煤矿1409工作面快速加固时应用该系统,验证了化学加固材料分类方法和针对化学加固的岩体完整性分级方法的合理性。本文的研究结果可以作为岩体加速加固设计的理论依据和辅助工具。

关键词：化学加固岩体分级化学加固材料决策支持系统

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基于厚硬关键层破断的地面震动损害边界研究

中国矿业大学学报 2017年第3期46卷 514-520,536页

作者：张明姜福兴李克庆孙春东翟明华北京科技大学土木与资源工程学院金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083 冀中能源邯郸矿业集团河北邯郸056002 山东能源集团有限公司山东济南250014

在对近地表厚硬关键层运动引起地面震动案例分析的基础上,综合厚硬关键层破断及能量传播规律,提出了"震动损害边界"的观点,并以质点震动速度作为震动损害的主要评价指标,初步建立了矿震诱发地面震动损害的评估方法.根据厚硬关键层破断... 详细信息

在对近地表厚硬关键层运动引起地面震动案例分析的基础上,综合厚硬关键层破断及能量传播规律,提出了"震动损害边界"的观点,并以质点震动速度作为震动损害的主要评价指标,初步建立了矿震诱发地面震动损害的评估方法.根据厚硬关键层破断诱发强矿震的基本条件,提出了矿震引起地面震动损害的防控思路:1)改变矿震孕育的条件;2)减小一次矿震释放的能量.通过某矿16101工作面开采实践,取得了良好的效果.

关键词：采矿工程厚硬关键层强矿震震动损害边界质点震动速度灾害防控

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冲击地压分类防治体系研究与应用

煤炭学报 2017年第12期42卷 3116-3124页

作者：翟明华姜福兴齐庆新郭信山刘懿朱斯陶山东能源集团有限公司山东济南250014 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 煤炭科学研究总院北京100013

针对煤矿冲击地压类型复杂、治理技术缺乏针对性等问题,提出了以"分类治理"为核心思想的冲击地压"分类-评价-解危-预警-检验-支护-管理""七模块"治理技术体系。通过对矿井采深、地层条件、煤层条件、构造条件、开采方法和边界条件进行分... 详细信息

针对煤矿冲击地压类型复杂、治理技术缺乏针对性等问题,提出了以"分类治理"为核心思想的冲击地压"分类-评价-解危-预警-检验-支护-管理""七模块"治理技术体系。通过对矿井采深、地层条件、煤层条件、构造条件、开采方法和边界条件进行分析,提出了以8种不同的外部力源类型和10种典型巷道围岩结构形式两两组合的"深井冲击地压综合分类方法";在分类基础上对冲击地压的评价、解危、预警、检验、支护和管理技术进行了分析和优选。"七模块"冲击地压治理技术体系在山东能源集团新巨龙煤矿等矿井的成功应用,可为冲击地压矿井的安全开采提供借鉴。

关键词：煤矿七模块冲击地压防治体系