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Stability analysis of rib pillars in highwall mining under dynamic and static loads in open‑pit coal mine

International Journal of Coal Science & Technology 2022年第3期9卷 120-135页

作者： haoshuai wu Yanlong Chen Haoyan Lv Qihang Xie Yuanguang Chen Jun Gu State Key Laboratory for Geomechanics and Deep Underground Engineering China University of Mining and TechnologyXuzhou 221116China School of Mechanics and Civil Engineering China University of Mining and TechnologyXuzhou 221116China

The retained coal in the end slope of an open-pit mine can be mined by the highwall mining ***,the instability mechanism of the reserved rib pillar under dynamic loads of mining haul trucks and static loads of the overlying strata is not clear,which restricts the safe and efcient application of highwall *** this study,the load-bearing model of the rib pillar in highwall mining was established,the cusp catastrophe theory and the safety coefcient of the rib pillar were considered,and the criterion equations of the rib pillar stability were *** on the limit equilibrium theory,the limit stress of the rib pillar was analyzed,and the calculation equations of plastic zone width of the rib pillar in highwall mining were *** on the Winkler foundation beam theory,the elastic foundation beam model composed of the rib pillar and roof under the highwall mining was established,and the calculation equations for the compression of the rib pillar under dynamic and static loads were *** results showed that with the increase of the rib pillar width,the total compression of the rib pillar under dynamic and static loads decreases nonlinearly,and the compression of the rib pillar caused by static loads of the overlying strata and trucks has a decisive *** simulation and theoretical calculation were also performed in this *** the numerical simulation,the coal seam with a buried depth of 122 m and a thickness of 3 m is mined by highwall mining *** to the established rib pillar instability model of the highwall mining system,it is found that when the mining opening width is 3 m,the reasonable width of the rib pillar is at least 1.3 m,and the safety factor of the rib pillar is *** numerical simulation results are in good agreement with the results of theoretical calculation,which verifes the feasibility of the theoretical analysis of the rib pillar *** research provides a reference for the st

关键词： Open-pit coal mine Dynamic and static loads Highwall mining Rib pillar Catastrophe instability

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Bolt-grouting combined support technology in deep soft rock roadway

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International Journal of Mining Science and Technology 2016年第5期26卷 777-785页

作者： Chen Yanlong Meng Qingbin Xu Guang wu haoshuai Zhang Guimin State Key Laboratory for Geomechanics and Deep Underground Engineering China University of Mining & Technology Department of Mining Engineering & Metallurgical Engineering Western Australian School of Mines Curtin University School of Mechanics and Civil Engineering China University of Mining & Technology

Analyzing the mineral composition, mechanical properties and ground stress testing in surrounding rock,the study investigated the failure mechanism of deep soft rock roadway with high stress. The boltgrouting combined support system was proposed to prevent such failures. By means of FLAC3D numerical simulation and similar material simulation, the feasibility of the support design and the effectiveness of support parameters were discussed. According to the monitoring the surface and deep displacement in surrounding rock as well as bolt axial load, this paper analyzed the deformation of surrounding rock and the stress condition of the support structure. The monitor results were used to optimize the proposed support scheme. The results of field monitors demonstrate that the bolt-grouting combined support technology could improve the surround rock strength and bearing capacity of support structure, which controlled the great deformation failure and rheological property effectively in deep soft rock roadway with high stress. As a result, the long term stability and safety are guaranteed.

关键词： Deep soft rock roadway Bolt-grouting support Numerical simulation Similar material simulation High stress

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露天矿端帮开采下的支撑煤柱突变失稳机理研究

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中国矿业大学学报 2016年第5期45卷 859-865页

作者：陈彦龙吴豪帅中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学力学与建筑工程学院江苏徐州221116

利用端帮采煤机工艺对我国大型露天矿开采后残存的大量端帮滞留煤进行开采时,保留的支撑煤柱的失稳机理尚未明确,已成为制约该工艺安全、高效应用的突出难题.基于端帮开采中支撑煤柱的承载模型,结合尖点突变理论,同时考虑煤柱安全系数... 详细信息

利用端帮采煤机工艺对我国大型露天矿开采后残存的大量端帮滞留煤进行开采时,保留的支撑煤柱的失稳机理尚未明确,已成为制约该工艺安全、高效应用的突出难题.基于端帮开采中支撑煤柱的承载模型,结合尖点突变理论,同时考虑煤柱安全系数的要求,建立了支撑煤柱保持稳定的判据公式;通过对煤柱的极限应力进行分析计算,得到了采硐两侧煤柱的屈服区宽度计算公式.根据建立端帮开采下由煤柱及顶板构成的弹性地基梁模型,得出了煤柱在载荷作用下的压缩量计算公式.利用端帮开采下的支撑煤柱的稳定性模型,可对煤柱的合理宽度进行理论分析,对端帮开采工艺的应用具有重要的指导意义.

关键词：端帮开采支撑煤柱突变失稳机理

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考虑循环载荷初始损伤效应的煤样动态力学特性试验研究

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煤炭学报 2023年第5期48卷 2123-2137页

作者：陈彦龙李明浦海巨峰张凯吴豪帅中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221116 浙江广厦建设职业技术大学建筑工程学院浙江东阳322100

近水平露天煤矿开采时在端帮边坡上通常布置运输平盘,大型重载卡车的往复运输作业会对边坡覆岩产生显著的循环加卸载效应,导致煤岩体产生一定的初始损伤。同时,露天开采时大规模爆破产生的强冲击动载荷使煤岩体的力学性能进一步劣化,极... 详细信息

近水平露天煤矿开采时在端帮边坡上通常布置运输平盘,大型重载卡车的往复运输作业会对边坡覆岩产生显著的循环加卸载效应,导致煤岩体产生一定的初始损伤。同时,露天开采时大规模爆破产生的强冲击动载荷使煤岩体的力学性能进一步劣化,极易诱发边坡大面积失稳。因此,开展循环加卸载损伤条件的煤岩动态力学特性试验研究,对露天煤矿边坡稳定及安全开采具有重要意义。利用分离式霍普金森压杆试验系统及扫描电镜测试系统,对循环加卸载初始损伤状态下煤样的动态力学特性及其损伤断裂机理进行了系统分析。研究结果表明:①随着加载应变率的增大,煤样动态抗压强度与弹性模量快速增加,应变率对试样动力学特性的强化效应显著;固定应变率条件下,随着初始损伤的增大,动态抗压强度与弹性模量则呈线性快速降低,表明初始损伤对煤样动力学性能具有弱化效应;②煤样自然状态下存在尺度较小的原生裂纹及孔洞缺陷,损伤的产生导致其内部萌生出新的裂隙及孔洞,并且随着损伤程度的提高,缺陷尺度及数量逐渐增大并快速扩展,这是导致其力学性能弱化的根本原因;③随着初始损伤及应变率的增大,煤样破坏方式从张拉破坏向剪切破坏转变,同时其破坏程度、破坏过程中的耗散能及耗能能力呈快速增加的趋势;④损伤煤样动态破坏主要以脆性破坏为主,但在初始损伤较高的条件下,其局部能够观测到显著地滑移分离及韧性断口形貌,这也是初始损伤较大状态下煤样耗能较高的主要原因。

关键词：露天煤矿循环加卸载初始损伤动力学特性能量耗散

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煤层厚度与层间岩性对上保护层开采效果的影响研究

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采矿与安全工程学报 2016年第4期33卷 578-584页

作者：陈彦龙吴豪帅张明伟吴宇张后全张桂民中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室力学与建筑工程学院江苏徐州221116

采用数值分析的方法,建立了保护煤层开采厚度、被保护煤层赋存厚度及层间岩性对上保护层开采保护效果影响的计算模型。结果表明,当上保护煤层开采厚度增加但小于下部被保护煤层赋存厚度,或者上保护煤层开采厚度不变而被保护煤层赋存厚... 详细信息

采用数值分析的方法,建立了保护煤层开采厚度、被保护煤层赋存厚度及层间岩性对上保护层开采保护效果影响的计算模型。结果表明,当上保护煤层开采厚度增加但小于下部被保护煤层赋存厚度,或者上保护煤层开采厚度不变而被保护煤层赋存厚度增加时,保护效果逐渐增加;但当上保护煤层开采厚度大于被保护煤层赋存厚度时,保护效果基本一致。同时,当上保护煤层与下部被保护煤层间的岩层岩性越硬时,被保护煤层煤体单元的塑性变形量和应力减小量越小,保护效果越差。在实体煤岩内,岩性差异大的区域内水平应力降也较大。采空区下方不均衡分布的垂直应力的垂向挤压与水平应力的横向剪切作用,是底板煤岩体单元发生偏心失稳进而产生塑性变形和破坏的重要原因。

关键词：煤层厚度层间岩性上保护煤层开采应力变化与塑性影响数值分析

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Influence of the Area of the Reflux Hole on the Performance of a Self-Priming Pumnp

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Fluid Dynamics & Materials Processing 2019年第3期15卷 187-205页

作者： Jiegang Mou Fengye Zhang haoshuai Wang Denghao wu Department of Mechanical Engineering Zhejiang University of TechnologyHangzhou310014China

The self-priming process of a pump involves a complex gas-liquid two-phase *** the distribution of gas and water and the evolution of their flow in the pump is of great importance to optimize this process and shorten the pump self-priming *** the present study,a standard k-εturbulence model and a multiphase flow model have been used to simulate the self-priming pump process considering four different reflux hole areas.A comparison of the distribution of air and water distribution on the axial surface and inside the volume have been carried out for the different considered *** pattern formed by the streamlines at different times during the whole self-priming process has also been *** results show that the velocity at the trailing edge of the impeller outlet is the *** flow in the pump cavity *** by the formation of *** number,shape and location of the vortices change depending on the considered configuration.

关键词： Self-priming pump self-priming process reflux hole numerical simulation

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污水自吸泵固体颗粒的流动及分布规律研究

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水力发电学报 2018年第7期37卷 48-57页

作者：牟介刚王浩帅吴登昊任芸施郑赞简捷赵李盼浙江工业大学机械工程学院杭州310014 浙江工业大学之江学院浙江绍兴312030

为了研究不同颗粒直径下污水自吸泵内固体颗粒的流动及分布规律,以65ZW30-40污水自吸泵为研究对象,基于Mixture多相流模型和RNG k-ε湍流模型,对污水自吸泵全流体域进行了固液两相流数值模拟分析。随颗粒直径的增加,泵的扬程和效率逐渐... 详细信息

为了研究不同颗粒直径下污水自吸泵内固体颗粒的流动及分布规律,以65ZW30-40污水自吸泵为研究对象,基于Mixture多相流模型和RNG k-ε湍流模型,对污水自吸泵全流体域进行了固液两相流数值模拟分析。随颗粒直径的增加,泵的扬程和效率逐渐下降,当颗粒直径d=0.20 mm时,扬程下降13.76%,效率下降12.14%,泵的性能显著变差。同时,分析了不同颗粒直径下自吸泵内固体颗粒的分布情况。结果表明:固体颗粒主要分布于叶片吸力面尾缘,泵体外缘以及回流孔底部区域。研究进一步揭示了当回流孔尺寸较大时,泵内颗粒分布较均匀,回流孔尺寸较小时,颗粒主要分布于回流孔两侧,叶片尾缘及叶片出口靠近压水室的区域,随回流孔尺寸的增大,颗粒体积分数较大的区域向压水室侧迁移,回流孔中心区域颗粒体积分数逐渐减小。

关键词：自吸泵固液两相流数值模拟回流孔颗粒分布

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污水自吸泵固液两相流非定常研究

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浙江工业大学学报 2018年第6期46卷 633-638页

作者：牟介刚王浩帅吴登昊任芸施郑赞简捷赵李盼浙江工业大学机械工程学院浙江杭州310014 浙江工业大学之江学院浙江绍兴312030

选取65zw30-40污水自吸泵为研究对象,基于Mixture多相流模型和RNGk—ε湍流模型,采用Fluent软件对包含腔体在内的污水自吸泵全流体域进行非定常模拟。结果表明:叶片吸力侧的沙粒体积分数明显高于压力侧,叶轮入口及叶片尾缘处沙粒的体积... 详细信息

选取65zw30-40污水自吸泵为研究对象,基于Mixture多相流模型和RNGk—ε湍流模型,采用Fluent软件对包含腔体在内的污水自吸泵全流体域进行非定常模拟。结果表明:叶片吸力侧的沙粒体积分数明显高于压力侧,叶轮入口及叶片尾缘处沙粒的体积分数较高;涡室内沙粒主要分布于涡室外缘靠近叶轮前盖板侧,随时间的增加涡室内沙粒体积分数较大的区域随叶轮的转动发生变化;腔体的沙粒主要分布于腔体的外缘,内部沙粒分布较为均匀。随时间的增加,污水自吸泵内两相的流动情况及沙粒的分布趋于稳定。随沙粒直径增加,输送流体阻力增大,自吸泵内流体的最大速度逐渐减小。计算域中引入了腔体流体域,与泵在实际运行时的情况更加符合,使结果更加准确。

关键词：自吸泵两相流非定常流动

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食土奶牛和健康奶牛行为与饲粮、粪便、土壤和血液中矿物元素含量关系的比对研究

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畜牧与兽医 2022年第4期54卷 47-52页

作者：贾梦可李运杰吴建国李豫何昕潘洁谷豪帅钱文熙塔里木大学动物科学学院新疆阿拉尔843300 新疆天润沙河牧业有限公司新疆阿拉尔843015 新疆建设兵团塔里木畜牧科技重点实验室新疆阿拉尔843300

试验旨在研究奶牛食土原因与饲粮、粪便、土壤和血液中矿物元素的关系。通过对食土奶牛进行观察和分组,按照产奶量、泌乳天数等条件分组,食土奶牛为试验组,正常奶牛为对照组,每组6头奶牛。采集饲粮、粪便及土壤样品,测定样本中微量元素... 详细信息

试验旨在研究奶牛食土原因与饲粮、粪便、土壤和血液中矿物元素的关系。通过对食土奶牛进行观察和分组,按照产奶量、泌乳天数等条件分组,食土奶牛为试验组,正常奶牛为对照组,每组6头奶牛。采集饲粮、粪便及土壤样品,测定样本中微量元素(Fe、Zn、Mn、Cu)、常量元素(K、Ca、Mg、P)和粗蛋白质(CP)的含量。结果表明:1)饲粮中P、Zn、Mn、Cu的含量能满足奶牛营养需要量,其中Zn、Cu显著高于营养需要量(P0.05),Ca、Fe、Zn、Cu、P含量均高于对照组,差异不显著(P>0.05)。3)食土组奶牛粪便中各元素含量均高于对照组;其中K、Ca、Mg显著高于对照组(P<0.05)。4)血液中K、Fe、Zn、Cu元素含量均高于对照组;其中K和Fe显著高于对照组(P<0.05)。结论:奶牛饲粮中K、Ca、Mg、Fe和CP不能满足奶牛的营养需要量时可能会导致奶牛食土。

关键词：奶牛食土矿物元素微量元素

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