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Rock roadway complementary support technology in Fengfeng mining district

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International Journal of Mining Science and Technology 2014年第6期24卷 791-798页

作者： Zeng Xiantao Jiang Yaodong Jiang Cong ma zhenqian Zhan Shaojian Zhang Kexue He Changhai School of Mechanics and Civil Engineering China University of Mining and Technology JCHX Mining Construction Group Co. Ltd. School of Resources and Safety Engineering China University of Mining and Technology Fengfeng Group Co. Ltd.

This paper takes No.52 return uphill roadway of Yangquhe coal mine as a research project. Based on the research, especially its geological condition, indoor experiments, numerical simulation and theoretical analysis were employed to determine the difficult coefficients of Yangquhe project. By using these means,the difficult coefficients of the deep rock engineering were determined. From a study of the effects of crustal stress and the roof mechanism on roadway stability, the transformation mechanism in Yangquhe coal mine has been determined. As a result of this research, the interactive support technology of prestressed cable mesh was developed and the technology tested in mining engineering, which proved to be feasible.

关键词： Deep mining Return airway Destruction mechanism High strength Complementary support

基于地应力反演的构造应力区沿空巷道窄煤柱宽度优化研究

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煤炭学报 2018年第2期43卷 319-326页

作者：姜耀东宋红华马振乾马斌杰高林涛中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083 中国矿业大学(北京)共伴生能源精准开采北京市重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院北京100083

基于地应力测量和三维建模技术,对黄岩汇15111工作面褶曲构造应力场进行了反演,研究了构造应力区采空区边缘不同位置处煤层顶板垂直应力的分布特征,不同位置处护巷煤柱上垂直应力、巷道顶板水平应力、以及巷道围岩变形量随煤柱宽度增加... 详细信息

基于地应力测量和三维建模技术,对黄岩汇15111工作面褶曲构造应力场进行了反演,研究了构造应力区采空区边缘不同位置处煤层顶板垂直应力的分布特征,不同位置处护巷煤柱上垂直应力、巷道顶板水平应力、以及巷道围岩变形量随煤柱宽度增加而变化的规律,并据此探索了一种确定构造应力区沿空巷道合理窄煤柱宽度方法,确定该构造应力区窄煤柱宽度为6.5 m。研究发现:构造应力区采空区边缘应力集中系数减少量在背斜左翼、向斜右翼中部最为明显;处于背斜左翼、向斜右翼中心对称位置煤柱上垂直应力、巷道顶板水平应力曲线呈"分别相似"特征,且该特征随着煤柱宽度增加而变得明显;构造应力区窄煤柱上垂直应力峰值偏向巷道侧,且垂直应力场随着煤柱宽度增加出现明显的内、外应力场;构造应力对沿空巷道顶板水平应力的分布也有影响,煤柱宽度为4.0~8.0 m时,巷道顶板水平应力自褶曲背向斜交界处向背、向斜轴部呈递减趋势,煤柱宽度为9.0~16.0 m时,呈递增趋势;褶曲对巷道围岩变形量的影响在煤柱宽度较窄时较为明显,在煤柱宽度4.0~10.0 m时,褶曲背、向斜中心对称位置巷道围岩变形量呈"分别相似"特征,煤柱宽度大于10.0 m后褶曲背、向斜中心对称位置巷道围岩变形量变化特征趋于一致。

关键词：地应力数值模拟沿空掘巷窄煤柱宽度优化

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山脚树煤矿强采动巷道围岩加固关键技术研究

矿业安全与环保 2023年第2期50卷 7-13,20页

作者：郑行行马振乾梁旭超贵州大学矿业学院贵州贵阳550025

为解决强采动巷道围岩变形破坏、难以维护的问题,以山脚树煤矿1200运输平巷为研究对象,采用数值模拟、钻孔窥视和现场工业性试验等研究方法,分析了强采动巷道围岩内部裂隙发育特征、巷道围岩塑性区分布与演化特征、巷道表面位移的变化情... 详细信息

为解决强采动巷道围岩变形破坏、难以维护的问题,以山脚树煤矿1200运输平巷为研究对象,采用数值模拟、钻孔窥视和现场工业性试验等研究方法,分析了强采动巷道围岩内部裂隙发育特征、巷道围岩塑性区分布与演化特征、巷道表面位移的变化情况,并结合现场实际条件提出了“二次强力锚注”支护方案。研究结果表明,受工作面多次采动影响,巷道围岩裂隙扩展,形成了较大的塑性区,范围在3.00 m左右;当工作面回采至巷道正上方时,采动应力将加剧巷道围岩破坏,导致顶板、左帮及右帮的变形量急剧增大。现场试验表明,采用该巷道支护优化方案后,巷道平均宽度为5.07 m,与未优化段相比,收缩了2.5%;顶底板平均距离为3.40 m,与未优化段相比,收缩了3%。该支护方案能够有效控制巷道变形。

关键词：强采动巷道钻孔窥视数值模拟变形量现场试验支护方案

构造破碎区沿空掘巷偏应力分布特征与控制技术

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采矿与安全工程学报 2017年第1期34卷 24-31页

作者：马振乾姜耀东宋红华李彦伟贵州大学矿业学院贵州贵阳550025 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083 中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院北京100083

以黄岩汇煤矿15111轨道巷为工程背景,采用数值模拟、实验室试验及现场实测等方法,研究了构造破碎区沿空掘巷围岩偏应力分布特征及控制技术。结果表明:随着煤柱宽度的增加,巷道围岩偏应力峰值及峰值位置均有较大变化,偏应力峰值变化幅度... 详细信息

以黄岩汇煤矿15111轨道巷为工程背景,采用数值模拟、实验室试验及现场实测等方法,研究了构造破碎区沿空掘巷围岩偏应力分布特征及控制技术。结果表明:随着煤柱宽度的增加,巷道围岩偏应力峰值及峰值位置均有较大变化,偏应力峰值变化幅度由大到小为煤柱帮(20 MPa)、顶板(4.6 MPa)、底板(2.6 MPa)、实体煤帮(2.5 MPa);峰值位置变化幅度由大到小为底板(4.25 m)、顶板及煤柱帮(3 m)、实体煤帮(0.25 m);沿空掘巷巷道开挖引起的偏应力在15 MPa以上,在其作用下围岩发生大范围剪切破坏,构造破碎区围岩易崩解破碎,更加剧了巷道失稳,支护不合理时容易出现顶板冒落、煤帮垮塌和强烈的底鼓现象。据此,提出了包括高密度长锚索控制顶板稳定、大直径短锚索替代帮部锚杆、设置帮角加强锚杆及破碎煤体的锚注加固在内的综合控制技术。现场应用表明该技术能有效控制巷道变形,实现构造破碎区沿空巷道的稳定性控制。

关键词：构造破碎区沿空掘巷偏应力控制技术

干湿循环作用下红页岩力学特性与能量特征研究

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矿业安全与环保 2023年第4期50卷 47-54页

作者：冯小磊马振乾陈安民贵州大学矿业学院贵州贵阳550025

为揭示红页岩破坏的力学特性和能量演化规律,通过电液伺服机对红页岩进行三轴压缩试验,研究不同干湿循环作用下红页岩试样峰值强度特征、力学特性和能量演化规律。结果表明:干湿循环次数对红页岩的抗压强度有显著的影响,并呈负相关关系... 详细信息

为揭示红页岩破坏的力学特性和能量演化规律,通过电液伺服机对红页岩进行三轴压缩试验,研究不同干湿循环作用下红页岩试样峰值强度特征、力学特性和能量演化规律。结果表明:干湿循环次数对红页岩的抗压强度有显著的影响,并呈负相关关系;干湿循环作用会使岩样破坏阶段的脆性减弱,延性增强,降低其物理力学特性;对比干湿循环作用前后试样的变形特征曲线图,红页岩原试样的变形量大于干湿循环作用后的试样变形量,约为后者的1.7倍;红页岩破坏后,原试样的耗散能增长速率为干湿循环作用后试样的2.4倍,因为干湿循环作用会软化红页岩岩石内部结构,使其破坏时体积应变变化缓慢,从而导致耗散能相比于原试样增长较慢。

关键词：红页岩干湿循环三轴压缩峰值强度能量演化

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动压影响半煤岩上山变形机制及修复技术

中国安全科学学报 2020年第3期30卷 67-73页

作者：高林王家臣孔德中吴桂义马振乾贵州大学矿业学院贵州贵阳550025 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083 贵州大学喀斯特地区优势矿产资源高效利用国家地方联合工程实验室贵州贵阳550025

为解决动压影响下巷道围岩控制难题,以贵州某矿半煤岩运煤上山为工程背景,基于现场调研,明确此类巷道围岩变形的主要特征;通过数值模拟分析,得出近距离煤层群重复采动下半煤岩上山围岩塑性区、应力场与位移场的时空分布特征;通过理论分... 详细信息

为解决动压影响下巷道围岩控制难题,以贵州某矿半煤岩运煤上山为工程背景,基于现场调研,明确此类巷道围岩变形的主要特征;通过数值模拟分析,得出近距离煤层群重复采动下半煤岩上山围岩塑性区、应力场与位移场的时空分布特征;通过理论分析得出煤岩分界面剪切滑移错动的发生条件;基于"叠加拱承载结构"作用原理,分析得出原"锚网喷+锚索"支护的失效机制为主压缩拱消失和次压缩拱作用受限;针对性地提出巷道修复原则及以"套棚灌浆+非对称穿层斜拉锁棚锚索"协同控制为核心的修复方案。实践表明:所提修复方案可以有效控制巷道围岩非对称大变形。

关键词：重复采动半煤岩巷道煤岩分界面套棚灌浆锁棚锚索

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急倾斜松软煤层巷道变形特征与控制技术

采矿与安全工程学报 2016年第2期33卷 253-259页

作者：马振乾姜耀东杨英明张科学马植胜蔡来生中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院北京100083 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083 北京昊华能源股份有限公司北京102300

为了解决急倾斜松软煤层巷道的支护难题,采用数值计算方法研究了急倾斜煤层巷道围岩应力和位移分布特征。研究表明:急倾斜煤层巷道开挖以后,巷道顶部形成的自然平衡拱逐渐沿煤层倾斜面向上扩展,与巷道顶部垂直应力的分布形态相似,巷道... 详细信息

为了解决急倾斜松软煤层巷道的支护难题,采用数值计算方法研究了急倾斜煤层巷道围岩应力和位移分布特征。研究表明:急倾斜煤层巷道开挖以后,巷道顶部形成的自然平衡拱逐渐沿煤层倾斜面向上扩展,与巷道顶部垂直应力的分布形态相似,巷道顶部煤体及煤帮是支护的关键部位。基于以上研究,提出以锚、带、网、索主动支护为基础,配合高强度拱形梁的综合控制技术,旨在充分调动围岩的自承能力,使支护体系与围岩形成承载整体。现场应用表明,提出的支护方案可有效控制巷道稳定,巷道两帮变形量不足40 mm,为类似条件急倾斜煤层巷道支护提供了一定的借鉴。

关键词：急倾斜煤层变形特征拱形梁控制技术

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基于分形维数的巷道围岩裂隙演化规律研究

煤田地质与勘探 2021年第3期49卷 167-174页

作者：丁万奇马振乾祖自银谢红飞杨威陈川贵州大学矿业学院贵州贵阳550025 贵州盘江煤电集团技术研究院有限公司贵州贵阳550081

为探究泥质巷道受水平应力及动力扰动影响下的围岩裂隙演化规律,以盘州市山脚树矿226轨道石门为工程背景,综合运用现场调研、数值模拟、分形理论分析等研究方法,对动力扰动下泥质巷道的变形破坏特征、围岩裂隙演化规律、围岩裂隙分形演... 详细信息

为探究泥质巷道受水平应力及动力扰动影响下的围岩裂隙演化规律,以盘州市山脚树矿226轨道石门为工程背景,综合运用现场调研、数值模拟、分形理论分析等研究方法,对动力扰动下泥质巷道的变形破坏特征、围岩裂隙演化规律、围岩裂隙分形演化特征等问题展开研究。结果表明:动力扰动前,巷道裂隙区和塑性区扩展范围随侧压系数的增加而逐步增大,巷道发生较大变形;受扰动后,随侧压系数的增加,围岩裂隙密度逐步增大,浅部裂隙扩展贯通并逐步延展至深部,巷道裂隙区和塑性区呈现全面不规则扩展。在扰动影响下,巷道围岩裂隙的分形维数较扰动前表现出明显的升维现象,随着侧压系数的增加,裂隙网络更为复杂,浅部裂隙进一步向深部蔓延,使岩体破裂程度更大,导致巷道发生严重变形破坏。

关键词：泥质巷道数值模拟侧压系数分形裂隙动力扰动

混合酸溶-电感耦合等离子体发射光谱法测定粉煤灰样品中的微量元素镓

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环境化学 2020年第5期39卷 1427-1433页

作者：黄靖王英滨周冠轩马真乾中国地质大学(北京)数理学院北京100083

粉煤灰是我国最大的工业固体废弃物之一,准确测定粉煤灰中镓(Ga)的含量对实现粉煤灰的高附加值利用具有重要的意义.通常采用分光光度法测定粉煤灰样品中的Ga,需使用多种有机试剂,易造成环境污染.本文采用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP... 详细信息

粉煤灰是我国最大的工业固体废弃物之一,准确测定粉煤灰中镓(Ga)的含量对实现粉煤灰的高附加值利用具有重要的意义.通常采用分光光度法测定粉煤灰样品中的Ga,需使用多种有机试剂,易造成环境污染.本文采用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测定Ga,不使用有机试剂.通过考察HNO3、HCl、HF、HNO3-HCl、HNO3-HF-HClO4、HNO3-HF-HCl-HClO4的溶样效果,确定使用HNO3-HF-HClO4溶解样品.本方法的检出限为0.0042μg·g-1,相对标准偏差为1.8%,加标回收率为95.4%—106.0%.方法简便、快速,应用于粉煤灰中Ga的分析,结果与X射线荧光光谱法(XRF)的测定值相符.

关键词：粉煤灰镓电感耦合等离子体发射光谱法