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Evaluation method of underground water storage space and thermal reservoir model in abandoned mine

Rock Mechanics Bulletin 2023年第2期2卷 84-97页

作者： Pingye Guo Meng Wang Guanjie Dang Tianci Zhu Jie Wang manchao he State Key Laboratory for Geo-Mechanics and Deep Underground Engineering 100083BeijingChina School of Mechanics Architecture and Civil EngineeringChina University of Mining and Technology100083BeijingChina

A large number of mines are closed or abandoned every year in *** utilization is one of the important ways to efficiently reuse underground resources in abandoned *** to calculate the volume and distribution of underground water storage space is the key to accurately evaluate the sustainable geothermal production in abandoned *** this paper,according to the multi-scale characteristics of the underground space in abandoned mine,the flow and heat transfer equations in the multi-scale space are sorted out systematically,and the calculation methods of different secondary space volumes are derived in *** Jiahe abandoned mine as the background,the volume and distribution of underground secondary space are calculated,and three heat storage evaluation models considering different water storage spaces are established by using *** simulation results show that there are great differences among different models,and the results of the equivalent porous media model considering the multi-scale space are most consistent with the *** analyses of key parameters model results indicated that the heat production is closely related to not only the recharge flow rate but also the recharge temperature and operating ***,the energy saving and emission reduction benefits of geothermal utilization in abandoned mines are calculated,the results show that geothermal utilization of abandoned mines can effectively reduce energy consumption and CO_(2)emissions,and it has great economic benefits.

关键词： Abandoned mine Thermal reservoir model Underground water storage space heat production Sustainability

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西藏布达拉宫西印经院稳定性研究

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岩石力学与工程学报 2006年第9期25卷 1784-1789页

作者：何满潮韩雪刘成禹王树仁中国矿业大学力学与建筑工程学院北京科技大学北京100083

西藏布达拉宫建筑群是著名的世界文化遗产,西印经院是该古建筑群的重要组成部分,为保护布达拉宫建筑群的完整性,对西印经院的稳定性开展研究。在进行详细现场调查和工程地质勘察工作的基础上,分析结构破坏的特征和变形力学机制。应用三... 详细信息

西藏布达拉宫建筑群是著名的世界文化遗产,西印经院是该古建筑群的重要组成部分,为保护布达拉宫建筑群的完整性,对西印经院的稳定性开展研究。在进行详细现场调查和工程地质勘察工作的基础上,分析结构破坏的特征和变形力学机制。应用三维模拟技术,分析西印经院在结构荷载作用下的差异性沉降规律,研究西印经院在自重和地震组合作用下的破坏机制,验证对西印经院变形破坏力学机制分析的准确性。根据上述工作确定对结构稳定性进行定性分区评价的原则,研究结果可为该文物建筑工程的防护对策提供科学依据。

关键词：数值分析结构变形力学机制稳定性

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深部中厚煤层切顶留巷关键技术参数研究

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中国矿业大学学报 2018年第3期47卷 468-477页

作者：何满潮马资敏郭志飚陈上元深部岩土力学与地下工程国家重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083

为保证切顶卸压沿空留巷技术在深部中厚煤层的应用取得成功,结合理论分析、数值模拟及现场实测等方法对深部高应力复合破碎顶板切顶留巷关键参数展开研究.结果表明:当埋深超过第一临界深度后,巷道围岩将呈现出非线性大变形的力学现象,... 详细信息

为保证切顶卸压沿空留巷技术在深部中厚煤层的应用取得成功,结合理论分析、数值模拟及现场实测等方法对深部高应力复合破碎顶板切顶留巷关键参数展开研究.结果表明:当埋深超过第一临界深度后,巷道围岩将呈现出非线性大变形的力学现象,表现在巷道围岩变形量大且稳定时间长,冒落矸石呈现流变特征,同时,预裂爆破会对原有支护造成扰动破坏.在此基础上确定了切缝钻孔间距为600mm,深8m,角度为15°,切缝孔装药结构为4+3+2+0;恒阻锚索靠近切缝线分两列布置,长10m;超前支护距离40m,滞后临时支护距离240m.此外通过对原有挡矸结构进行优化,设计了一种新型可缩U型钢挡矸结构.最终研究成果在城郊煤矿21304工作面成功实施,围岩变形可控,成巷效果好.

关键词：深部开采中厚煤层切顶卸压沿空留巷关键参数

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不同层理倾角砂岩单向双面卸荷岩爆弹射速度实验研究

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岩石力学与工程学报 2021年第3期40卷 433-447页

作者：何满潮李杰宇任富强刘冬桥中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室北京100083 辽宁科技大学土木工程学院辽宁鞍山114051

为探究单向双面岩爆碎屑弹射速度与层理倾角的关系,利用自主研发的真三轴岩爆实验系统开展了7组不同层理倾角砂岩的单向双面卸荷岩爆实验。通过图像粒子测速方法对不同层理倾角砂岩双面卸荷岩爆双自由面的弹射速度进行分析,结果表明:双... 详细信息

为探究单向双面岩爆碎屑弹射速度与层理倾角的关系,利用自主研发的真三轴岩爆实验系统开展了7组不同层理倾角砂岩的单向双面卸荷岩爆实验。通过图像粒子测速方法对不同层理倾角砂岩双面卸荷岩爆双自由面的弹射速度进行分析,结果表明:双自由面岩爆碎屑弹射现象不完全相同,岩爆持续时间也不相同,但是2个自由面的平均速度变化过程均可分为4个阶段,分别为:颗粒弹射或碎屑剥离、岩块折断、碎屑弹射和弹射后期。双面卸载岩爆过程中2个自由面的平均最大速度以及最大初速度随层理倾角的变化过程均为上凹的抛物线,当层理倾角为60°和0°时分别取最小和最大值。岩爆峰值应力与岩爆时刻的最大主应力下降速率随层理倾角的变化过程同样也呈先减后增的上凹型抛物线。就岩爆发生的难易程度而言,当层理倾角为60°时最易发生,但其对应的岩爆烈度最弱,水平层理时最不易发生岩爆,若发生则为强烈岩爆。不同层理倾角砂岩岩爆烈度的差异受其脆性程度与岩爆峰值应力共同影响。

关键词：岩石力学岩爆实验双面卸荷层理倾角脆性特征碎屑弹射速度

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深部花岗岩试样岩爆过程实验研究

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岩石力学与工程学报 2007年第5期26卷 865-876页

作者：何满潮苗金丽李德建王春光中国矿业大学力学与建筑工程学院

利用自行设计的深部岩爆过程实验系统,对深部高应力条件下的花岗岩岩爆过程进行实验研究。岩爆实验过程可模拟实际工程的开挖条件:对加载至三向不同应力状态下的板状花岗岩试样,快速卸载一个方向的水平应力,保持其他两向应力不变或保持... 详细信息

利用自行设计的深部岩爆过程实验系统,对深部高应力条件下的花岗岩岩爆过程进行实验研究。岩爆实验过程可模拟实际工程的开挖条件:对加载至三向不同应力状态下的板状花岗岩试样,快速卸载一个方向的水平应力,保持其他两向应力不变或保持其中一向应力不变增加另外一向应力。实验过程中采集3个方向应力随时间的变化数据,获得花岗岩岩爆全过程应力曲线。根据实验结果,将花岗岩岩爆全过程分为平静期、小颗粒弹射、片状剥离伴随着颗粒混合弹射及全面崩垮4个阶段;将花岗岩岩爆的破坏形式分为颗粒弹射破坏、片状劈裂破坏和块状崩落破坏;分析发生岩爆后花岗岩试样的微观结构破坏特征;根据卸载后发生岩爆的最大主应力与岩石单轴抗压强度的比值对岩爆强度进行分类;根据卸载后至发生岩爆现象的时间,将岩爆分为滞后岩爆、标准岩爆和瞬时岩爆,并对花岗岩岩爆发生机制进行初步探讨。

关键词：岩石力学岩爆过程深部岩爆类型花岗岩

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基于和分解有限变形力学理论的深部软岩巷道开挖大变形数值模拟分析

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岩石力学与工程学报 2010年第A02期29卷 4050-4055页

作者：何满潮郭宏云陈新张春韩六平中国矿业大学力学与建筑工程学院北京100083 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室北京100083

在深部软岩工程大变形力学分析中,存在2种几何非线性大变形力学理论:和分解有限变形力学理论和极分解有限变形力学理论。介绍自主开发的有限元应用程序"深部软岩工程大变形力学分析设计系统"中和分解增量分析计算模块,给出基于和分解有... 详细信息

在深部软岩工程大变形力学分析中,存在2种几何非线性大变形力学理论:和分解有限变形力学理论和极分解有限变形力学理论。介绍自主开发的有限元应用程序"深部软岩工程大变形力学分析设计系统"中和分解增量分析计算模块,给出基于和分解有限变形力学理论的有限元计算方程,并参照Hoek-Brown关于地应力与深度的函数关系,应用该程序中的和分解增量分析计算模块,对某巷道在不同的埋深下进行开挖的巷道围岩大变形进行数值模拟。计算结果表明:巷道围岩顶底板移近量的最大值要远大于巷道两帮收缩量的最大值;顶底板移近量最大值、两帮最大收缩量与埋深均具有良好的线性关系;相对于两帮的收缩速率顶底板移近量的增大速率为大。

关键词：岩石力学深部软岩工程和分解大变形

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冲击地压机制的细观实验研究

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岩石力学与工程学报 2007年第5期26卷 901-907页

作者：姜耀东赵毅鑫何满潮彭苏萍中国矿业大学力学与建筑工程学院

在国内外现有研究成果的基础上,总结冲击地压发生特征,结合我国最新冲击地压案例,分析冲击地压的诱发因素。基于非平衡态热力学和耗散结构理论,阐述冲击地压孕育过程中“煤体–围岩”系统内能量集聚及耗散特征;同时,研究煤体细观结构参... 详细信息

在国内外现有研究成果的基础上,总结冲击地压发生特征,结合我国最新冲击地压案例,分析冲击地压的诱发因素。基于非平衡态热力学和耗散结构理论,阐述冲击地压孕育过程中“煤体–围岩”系统内能量集聚及耗散特征;同时,研究煤体细观结构参数及有机组分分布等因素与煤体冲击倾向性的内在关系。通过煤样断裂过程的细观实验,探讨煤岩体在采动等外界因素影响下内部微裂纹快速成核、贯通、扩展进而诱发煤体整体失稳的机制。

关键词：采矿工程冲击地压细观结构冲击倾向性能量耗散

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激光位移监测恒阻大变形锚杆SHTB试验研究

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岩石力学与工程学报 2018年第A02期37卷 3926-3937页

作者：宫伟力张自翔高霞何满潮孙雅星中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室北京100083 中国矿业大学力学与建筑工程学院北京100083 鞍山钢铁学院

选取在切顶卸压自成巷无煤柱开采技术中使用工作阻力为130kN恒阻大变形锚杆样品,利用何满潮研制的改进型霍普金森冲击拉伸试验系统进行冲击试验,试验中采用激光位移传感器测量冲击位移的非接触测量技术,以期获得恒阻大变形锚杆准确的冲... 详细信息

选取在切顶卸压自成巷无煤柱开采技术中使用工作阻力为130kN恒阻大变形锚杆样品,利用何满潮研制的改进型霍普金森冲击拉伸试验系统进行冲击试验,试验中采用激光位移传感器测量冲击位移的非接触测量技术,以期获得恒阻大变形锚杆准确的冲击位移时程曲线,从而得到动力学响应特性。试验中,还采用石英压电式力传感器对恒阻大变形锚杆的冲击力进行监测,获得130kN恒阻大变形锚杆的动力学响应特性。试验结果表明:冲击荷载下,恒阻大变形锚杆能迅速响应,在0.5ms内冲击力和锚杆伸长速度都达到峰值;不同的冲击速度下,恒阻大变形锚杆的冲击力和变形速度都是一个波动衰减的时间发展过程。恒阻大变形锚杆的变形是一个弹性-滑移-弹性恢复的过程。

关键词：岩石力学恒阻大变形锚杆冲击拉伸试验激光位移监测系统

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基于落锤冲击试验的恒阻大变形锚杆动力学特性

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岩石力学与工程学报 2018年第11期37卷 2498-2509页

作者：宫伟力孙雅星高霞何满潮齐鹏中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室北京100083 中国矿业大学力学与建筑工程学院北京100083

为了优化岩爆、冲击地压等动力学灾害条件下的岩体支护设计,选取在切顶卸压自成巷无煤柱开采技术(110工法)中广泛使用的恒阻大变形锚杆样品进行了落锤冲击试验研究。利用应力波与弹性动力学理论建立恒阻大变形锚杆临界冲击高度、冲工作... 详细信息

为了优化岩爆、冲击地压等动力学灾害条件下的岩体支护设计,选取在切顶卸压自成巷无煤柱开采技术(110工法)中广泛使用的恒阻大变形锚杆样品进行了落锤冲击试验研究。利用应力波与弹性动力学理论建立恒阻大变形锚杆临界冲击高度、冲工作击力与冲击位移的理论模型;对锚杆样品进行在不同落距下的落锤冲击试验。锚杆单次落锤冲击全程时域波形曲线由多个冲击峰值组成,第一个冲击峰值高于锚杆的静态恒阻力P_0,其余的峰值由于透射与反射形成的卸载波的叠加,其峰值均小于恒阻力P_0,直至将冲击载荷衰减至0;将第一个冲击峰值的时间尺度放大后的波形特征分析表明:恒阻大变形锚杆冲击载荷的衰减模式为第一阶段冲击工作阻逐渐减小的多周期黏滑运动,第二阶段为快速衰减的摩擦滑动,表明恒阻大变形锚杆具有良好抗冲击性能。将建立的理论模型代入试验条件得到的理论预测值与落锤冲击试验值相比较,两基本吻合,验证了理论模型的正确性。

关键词：采矿工程落锤试验动力学响应应力波恒阻大变形锚杆

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某水电站高边坡在地震作用下的稳定性分析

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地震工程与工程振动 2006年第3期26卷 248-251页

作者：王成虎何满潮刘墨山中国地震局地壳应力研究所北京100085 中国矿业大学北京100083 中国地质大学

某水电站地处地质构造活动强烈的地带,坝址区边坡BT20高度达130m,其稳定性严重影响了水电枢纽工程的安全。作者利用M sarm a法中准静态地震作用原理,通过引入水平地震系数Kc分析在各种烈度地震作用下边坡的稳定性系数、边坡稳定性对地... 详细信息

某水电站地处地质构造活动强烈的地带,坝址区边坡BT20高度达130m,其稳定性严重影响了水电枢纽工程的安全。作者利用M sarm a法中准静态地震作用原理,通过引入水平地震系数Kc分析在各种烈度地震作用下边坡的稳定性系数、边坡稳定性对地震作用的敏感性,还分析了高边坡BT20蓄水前、后在各种烈度的地震作用下的稳定性系数。通过分析可知,边坡在Ⅷ度地震作用时处于临界平衡状态,地震作用是高边坡BT20稳定的重要影响因素。

关键词：地震作用高边坡稳定性分析 MSARMA法

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