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Master crack types and typical acoustic emission characteristics during rock failure

International Journal of Coal Science & Technology 2023年第1期10卷 73-86页

作者： Tongbin Zhao Pengfei Zhang Yaxun Xiao weiyao guo Yulong Zhang Xiufeng Zhang State Key Laboratory of Mining Disaster Preventionand Control Co-founded By Shandong Provinceand the Ministry of Science and Technology ShandongUniversity of Science and TechnologyQingdao 266590China College of Energy and Mining Engineering ShandongUniversity of Science and TechnologyQingdao 266590China State Key Laboratory of Geomechanics and GeotechnicalEngineering Institute of Rock and Soil MechanicsChineseAcademy of SciencesWuhan 430071China Research Center for Rock Burst Control Shandong EnergyGroup Co.Ltd.Jinan 250014China

Acoustic emission(AE)signals contain substantial information about the internal fracture characteristics of rocks and are useful for revealing the laws governing the release of energy stored *** here is the evolution of rock failure with diferent master crack types as investigated using Brazilian splitting tests(BSTs),direct shear tests(DSTs),and uniaxial compression tests(UCTs).The AE parameters and typical modes of each fracture type were obtained,and the energy release characteristics of each fracture mechanism were *** the observed changes in the AE parameters,the rock fracture process exhibits characteristics of staged *** scale and energy level of crack activity in the BSTs were signifcantly lower than those in the DSTs and *** proportion of tensile cracks in the BSTs was 65%–75%,while the proportions of shear cracks in the DSTs and UCTs were 75%–85%and 70%–75%,*** the rock loading process under diferent conditions,failure was accompanied by an increased number of shear *** amplitude,duration,and rise time of the AE signal from rock failure were larger when the failure was dominated by shear cracks rather than tensile ones,and most of the medium-and high-energy signals had medium to low *** calculating the proposed energy amplitude ratio,the energy release of shear cracks was found to exceed that of tensile cracks at the same fracture scale.

关键词： Rock failure Fracture mechanism Acoustic emission Master crack type Energy release

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广播电视与电力保障系统

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广播与电视技术 2006年第11期33卷 107-108页

作者：郭伟跃中央广播电视塔

广播电视电力保障系统包括:电力外线、高低压设备配置、不间断电源(UPS)和备用发电机系统。一个安全、稳定、可靠的电力保障系统对于编播制作和传输发射系统都是极其重要的,对广播电视各个系统的运行起到强有力的支撑。本文探讨了广播... 详细信息

广播电视电力保障系统包括:电力外线、高低压设备配置、不间断电源(UPS)和备用发电机系统。一个安全、稳定、可靠的电力保障系统对于编播制作和传输发射系统都是极其重要的,对广播电视各个系统的运行起到强有力的支撑。本文探讨了广播电视电力保障系统如何安全、稳定和可靠地运行,做到无论是平时还是突发事件时都能保障广播电视各系统的正常运行。

关键词：广播电视电力保障

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Theoretical framework for stress relief-support reinforcement cooperative control of rock bursts in deep coal mining

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Geohazard Mechanics 2024年第1期2卷 49-57页

作者： Tongbin Zhao weiyao guo Dongxiao Zhang Yunliang Tan Yanchun Yin Yan Tan Yujing Jiang Jinpeng Yao College of Energy and Mining Engineering Shandong University of Science and TechnologyQingdao266590China State Key Laboratory of Mining Disaster Prevention and Control Cofounded by Shandong Province and the Ministry of Science and Technology Shandong University of Science and TechnologyQingdao266590China Graduate School of Engineering Nagasaki UniversityNagasaki852-8521Japan

With the increasing depth of coal mining each year,rock burst has emerged as one of the most severe dynamic disasters in deep *** research status of rock burst prevention and control theory is *** on deep coal mining,the major issues encountered in researching the prevention theory of rock bursts are ***,the scientific connotation theory of stress relief-support reinforcement cooperative prevention and control of rock bursts in deep coal mines is ***,the mechanisms underlying the major research directions of the theory of stress relief-support reinforcement coordinated prevention and control and present a preliminarily theoretical framework for stress relief-support reinforcement coordinated prevention and control are *** tackle the key scientific problems in the coordinated prevention and control of rock bursts on relief and support in deep mine,the in-depth research based on the synergetic theory is *** involved exploring the principles of near-field coal mass stress relief,near-field roof andfloor stress relief,and anchor ***,the stress-energy evolution processes of the roadway near-field surrounding rock structure under various stress relief and anchor support modes be ***,a mechanical model for the optimized matching of stress relief surrounding rock and anchor support is established,with the control of the rock burst energy source at its ***,the principle of collaborative prevention and control of deep mining rock burst stress relief and support from the perspectives of structural synergy,strength synergy,and stiffness synergy is *** insight is expected to provide theoretical support for the research and development of designs and techniques for deep mining rock burst prevention and control.

关键词： Deep mining Rock burst Stress relief Support Collaborative prevention and control

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深部煤巷帮部失稳诱冲机理及“卸-固”协同控制研究

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煤炭学报 2020年第1期45卷 66-81页

作者：谭云亮郭伟耀赵同彬孟祥军山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地山东青岛266590 山东科技大学矿业与安全工程学院山东青岛266590 山东科技大学矿业工程国家级实验教学示范中心山东青岛266590 兖矿集团有限公司山东邹城273500

采用室内试验、理论分析、数值模拟和工程实践相结合的综合研究方法,研究了“煤体”自身能量释放型和“煤体+顶底板”共同能量释放型两类煤巷帮部失稳诱冲机理,分析了深部煤巷帮部不同破坏类型的能量释放特征,揭示了深部煤巷帮部“卸-... 详细信息

采用室内试验、理论分析、数值模拟和工程实践相结合的综合研究方法,研究了“煤体”自身能量释放型和“煤体+顶底板”共同能量释放型两类煤巷帮部失稳诱冲机理,分析了深部煤巷帮部不同破坏类型的能量释放特征,揭示了深部煤巷帮部“卸-固”协同控制机理,研发了深部煤巷帮部失稳“卸-固”协同控制技术。结果表明:①顶底板及煤体内积聚弹性变形能共同释放是导致深部煤巷帮部发生冲击破坏的基本力学机制;②深部煤巷帮部按破坏程度由弱到强依次为产生宏观裂缝、轻微帮鼓片帮、严重片帮和帮部整体抛出共4类破坏形态;③产生宏观裂缝和轻微帮鼓片帮破坏驱动能量主要来自煤体本身,而严重片帮和帮部整体抛出破坏驱动能量来自煤体和顶底板共同作用;④深部煤巷帮部冲击地压防控应从“卸”和“固”两方面入手,包括巷帮浅部破裂区煤体加固和巷帮深部完整区煤体及顶底板卸压,实现煤巷帮部冲击地压“卸-固”协同控制。如何提升巷道锚固支护系统与围岩结构耦合吸能水平,构建冲击地压灾害"卸-固"协同控制理论与技术体系,是深部开采冲击地压防治工程中需重点研究内容之一。

关键词：深部开采煤巷冲击地压能量释放卸压支护协同控制

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卸压开采影响下回采巷道支护强度量化计算方法探讨

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采矿与安全工程学报 2016年第3期33卷 460-466页

作者：于凤海赵同彬谭云亮郭伟耀山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地山东青岛266590 山东科技大学矿业与安全工程学院山东青岛266590 安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室安徽淮南232001

为实现卸压开采状况下回采巷道支护强度的定量化确定，采用理论分析、数值模拟及现场试验相结合的方法，探讨了卸压开采状况下底板应力分布特征，提出了卸压开采影响系数，给出了卸压开采影响下回采巷道支护强度量化确定方法，并进行了... 详细信息

为实现卸压开采状况下回采巷道支护强度的定量化确定，采用理论分析、数值模拟及现场试验相结合的方法，探讨了卸压开采状况下底板应力分布特征，提出了卸压开采影响系数，给出了卸压开采影响下回采巷道支护强度量化确定方法，并进行了现场工程实践。研究结果表明：卸压开采后煤层底板可划分为底板破裂区（弧形）、应力降低区（抛物线形）、应力增高区（椭圆形）和原岩应力区，应力降低区深度为采空区宽度的60%～70%，应力增高区宽度为3.0倍外应力场宽度，深度范围约为5.0倍外应力场宽度。卸压开采影响系数取值范围为0～1.0，卸压开采影响重点区域为底板40 m 深度范围内。通过现场监测表明，受卸压开采影响，下层煤回采巷道所需支护强度降低，当支护间距由600 mm 增加至800 mm，顶底板移近量反而减小了46.5%，两帮移近量减小了46.7%。考虑卸压开采影响，使得回采巷道支护强度确定更加合理。

关键词：卸压开采回采巷道卸压开采影响系数支护强度定量化

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巷道近场围岩能量释放规律及诱冲机制

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煤炭学报 2021年第S02期46卷 609-620页

作者：谭彦郭伟耀谭云亮赵同彬肖亚勋陈洋山东科技大学能源与矿业工程学院山东青岛266590 山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地山东青岛266590 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 山东能源集团有限公司山东济南250014

针对冲击地压发生伴随大量能量释放这一特征,通过理论分析和数值模拟建立了巷道近场围岩能量释放模型,分析了巷道近场围岩能量释放规律,揭示了巷道近场围岩动能释放致冲机制,并进行了工程案例验证。结果表明:冲击体破坏释放的动能大小... 详细信息

针对冲击地压发生伴随大量能量释放这一特征,通过理论分析和数值模拟建立了巷道近场围岩能量释放模型,分析了巷道近场围岩能量释放规律,揭示了巷道近场围岩动能释放致冲机制,并进行了工程案例验证。结果表明:冲击体破坏释放的动能大小随应力集中系数、冲击体宽度增加呈非线性增大趋势,但随塑性区宽度增加呈非线性减小趋势;当支承压力影响范围一定时,弹性区煤体驱动冲击体动力破坏的能量随塑性区煤体宽度增加呈非线性减小趋势;顶底板驱动冲击体动力破坏的能量随冲击体宽度、顶底板厚度增加而增大,但随塑性区煤体宽度增大而减小;随着顶底板弹性模量增大,其驱动冲击体动力破坏的能量减小并趋于稳定,但此时弹性区煤体的驱动能量呈线性增大趋势;近场围岩能量释放过程中,巷帮煤体各区域的能量调整不协调,造成煤体内部高能量梯度的产生,使煤体更易向巷道临空面释放冲击能量。近场围岩的冲击体宽度增加,不仅冲击体自身释放能量增加,而且弹性区煤体和顶底板的驱动能量均增加,极易使冲击体储存的弹性应变能与弹性区煤体及顶底板的驱动能量之和与冲击体破坏消耗的能量之比大于1,达到冲击地压灾害发生的临界值。

关键词：冲击地压巷道近场围岩能量释放能量驱动诱冲机制

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工作面回采速度影响下煤层顶板能量积聚释放分析

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煤炭科学技术 2018年第10期46卷 37-44页

作者：赵同彬郭伟耀韩飞顾士坦山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地山东青岛266590 山东科技大学矿业工程国家级实验教学示范中心山东青岛266590 兖州煤业股份有限公司东滩煤矿山东邹城273500

为了揭示工作面回采速度与顶板弯曲变形能相关性,采用理论分析、数值模拟和现场实测方法,首先研究了回采速度效应下顶板能量积聚规律,然后分析了顶板能量释放特征,最后探讨了回采速度影响下顶板能量积聚释放机制。结果表明:随着加载速... 详细信息

为了揭示工作面回采速度与顶板弯曲变形能相关性,采用理论分析、数值模拟和现场实测方法,首先研究了回采速度效应下顶板能量积聚规律,然后分析了顶板能量释放特征,最后探讨了回采速度影响下顶板能量积聚释放机制。结果表明:随着加载速率增大,岩梁的抗拉强度呈线性增大趋势,而积聚能量呈指数型增加趋势;随着回采速度增加,顶板释放能量也呈指数型增加趋势;工作面回采速度为5.0～6.0 m/d时,微震活动为高能量低频次,而保持在4.0 m/d左右时,微震活动为低能量高频次;回采速度由慢变快时,顶板积聚能量增加的本质是受到的加载速率增大,而能量释放的本质是增加的弹性能致使煤岩系统的非稳定动态平衡被打破,从而诱发冲击地压。

关键词：回采速度顶板能量积聚能量释放微震

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深部巷道动静载试验系统研制及初步应用

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岩石力学与工程学报 2022年第8期41卷 1513-1524页

作者：谭云亮郭伟耀赵同彬张东晓谷雪斌谭彦山东科技大学能源与矿业工程学院山东青岛266590 山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地山东青岛266590

为研究动静载作用下深部巷道围岩破坏失稳机制,自主研发一套新型深部巷道动静载试验系统。该系统由主体框架、箱体、移动平台、静态加载系统、动载扰动系统和巷道反力装置组成,可实现“高静载+动载扰动”复杂应力加载条件。本文以深部... 详细信息

为研究动静载作用下深部巷道围岩破坏失稳机制,自主研发一套新型深部巷道动静载试验系统。该系统由主体框架、箱体、移动平台、静态加载系统、动载扰动系统和巷道反力装置组成,可实现“高静载+动载扰动”复杂应力加载条件。本文以深部巷道围岩应力演化过程为依据,初步开展验证性试验。结果表明:该试验系统框架结构紧凑、箱体移动便利、系统操作简便;静态加载系统可实现轴向与侧向分级同步均匀加载,且具备长时间保载功能;动载扰动系统中的作动器可根据预设波形进行循环加卸载扰动,轴向落锤扰动装置和侧向摆锤扰动装置可进行单次锤击扰动;巷道反力装置虽然一定程度可模拟巷道开挖卸荷行为,但不便于观测巷道围岩变形破坏过程,后续将以人工开挖巷道方式开展相关研究;巷道围岩应力分布规律与现场实际相符,试验系统能够较好地还原地下工程中动静叠加复杂应力环境。研发的试验系统可开展大尺度深部巷道物理相似模型试验,对于研究深埋巷道动静载叠加诱冲机制、复杂应力环境下巷道围岩变形破坏规律、卸-支协同防冲作用原理以及远场能量传播衰减机制等具有重要价值与意义。

关键词：采矿工程深部巷道试验系统动静载应力扰动围岩应力相似模拟

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深部巷道应变型冲击地压能量模型及近场围岩供能规律研究

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煤矿安全 2023年第7期54卷 34-40页

作者：赵同彬姚金鹏郭磊郭伟耀张玉宝山东科技大学能源与矿业工程学院山东青岛266590 山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地山东青岛266590

近场围岩弹性变形能的积聚及突然释放是深部巷道应变型冲击地压发生的本质。为了进一步认识近场围岩能量对冲击地压灾害的作用机理,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,建立应变型冲击地压“供能体-冲击体”模型,提出应变型冲击地压发... 详细信息

近场围岩弹性变形能的积聚及突然释放是深部巷道应变型冲击地压发生的本质。为了进一步认识近场围岩能量对冲击地压灾害的作用机理,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,建立应变型冲击地压“供能体-冲击体”模型,提出应变型冲击地压发生的能量分阶段作用过程,揭示了不同因素下应变型冲击地压能量源对冲击体的供能规律。结果表明:应变型冲击地压发生过程中,供能体能量占近场围岩系统总能比例与供能体-冲击体刚度比呈负相关;顶底板弹性模量越高,深部煤体供能占比越高,顶底板供能占比越低;冲击深度越大,对应深部煤体供能占比越低,顶底板供能占比越高;在顶底板岩层较硬的条件下,应变型冲击地压的防治在于降低深部煤体储能,减小深部煤体供能;在顶底板岩层较软条件下,应变型冲击地压的防治应加强顶板支护与底板卸压,减小顶底板供能;顶底板岩层是强应变型冲击地压的主要能量源,深部煤体能量对弱应变型冲击起到主导作用。

关键词：应变型冲击地压能量源冲击体弹性模量冲击深度

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不同倾角断层滑移失稳机制试验研究

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采矿与安全工程学报 2024年第4期41卷 749-758页

作者：谭彦郭伟耀王浩谭云亮赵同彬张东晓方恒宇山东科技大学能源与矿业工程学院山东青岛266590 长崎大学工学研究科日本长崎852-8521 山东能源集团有限公司山东济南250014

提出了断层摩擦滑移室内试验方法,研究了不同倾角断层摩擦滑移过程中应力、应变、声发射、温度场等演化规律,探讨了断层倾角影响下断层滑移失稳的能量机制。研究结果表明:随着断层倾角增加,断层面阻滑特性及摩擦破坏程度均减小;在断层... 详细信息

提出了断层摩擦滑移室内试验方法,研究了不同倾角断层摩擦滑移过程中应力、应变、声发射、温度场等演化规律,探讨了断层倾角影响下断层滑移失稳的能量机制。研究结果表明:随着断层倾角增加,断层面阻滑特性及摩擦破坏程度均减小;在断层滑移失稳之前,断层面不同位置应变均产生分化现象,其中垂直断层面应变产生分化现象早于平行断层面,但随着断层倾角增大,断层面不同位置应变在滑移失稳之前协同性增强。声发射信号强度随着断层倾角增大而减小,尤其在滑移失稳阶段声发射b值随着断层倾角增大而显著增加,大尺度微破裂减少;随着断层倾角增大,断层滑移过程中释放的热量及滑移失稳阶段温度增幅均显著减小。大倾角断层不利于积聚能量,但易发生滑移且多次释放能量,易诱发断层⁃煤体结构失稳型冲击地压,而小倾角断层利于积聚能量,单次失稳滑移释放能量更多,更易诱发断层强动载扰动型冲击地压。

关键词：冲击地压断层滑移声发射(AE) 温度场

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