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近距离下层煤开采区段煤柱合理错距研究

煤炭工程 2024年第5期56卷 24-30页

作者：毛华晋山西大同大学建筑与测绘工程学院山西大同037003

为了研究近距离煤层群开采形成的煤柱群合理错距问题,以山西甘庄煤矿8~#和11~#煤层为研究背景,采用理论计算的方法,构建了煤柱群合理错距的力学计算模型,利用数值模拟研究了区段煤柱的应力扰动特征和合理错距长度,并通过现场应用验证了... 详细信息

为了研究近距离煤层群开采形成的煤柱群合理错距问题,以山西甘庄煤矿8~#和11~#煤层为研究背景,采用理论计算的方法,构建了煤柱群合理错距的力学计算模型,利用数值模拟研究了区段煤柱的应力扰动特征和合理错距长度,并通过现场应用验证了研究的科学合理性。研究表明,煤柱群应力扰动范围可分为3个区,分别为应力集中区、应力扰动区、应力叠加区,应力分布范围受煤柱应力传递角、层间距和上煤柱留设宽度影响,且与层间距成线性关系,与煤柱应力传递角成三角函数关系,层间距对煤柱合理错距长度的影响最大。由数值模拟和理论计算得到,区段煤柱的合理错距长度为40 m,同时采用YHY30本安型钻孔应力计对现场展开监测,监测数据与理论分析结果接近,验证了研究的准确性。

关键词：近距离煤层群区段煤柱合理错距应力传递煤柱群

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遗留煤柱边界下方撤面巷道合理位置确定研究

中国安全生产科学技术 2024年第1期20卷 50-57页

作者：张明刘同达于正兴魏全德杨世纪温经林田鑫安徽理工大学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 中国安全生产科学研究院北京100012 华北科技学院应急技术与管理学院河北廊坊065201

为了确定遗留煤柱边界下方撤面巷道合理布置位置,以内蒙古某矿为研究对象,基于遗留煤柱覆岩空间结构,探究应力在底板的传递规律,通过构建“上煤层遗留煤柱传递应力-下煤层巷道掘进应力”应力叠加计算模型,分析外错距离与撤面巷道围岩安... 详细信息

为了确定遗留煤柱边界下方撤面巷道合理布置位置,以内蒙古某矿为研究对象,基于遗留煤柱覆岩空间结构,探究应力在底板的传递规律,通过构建“上煤层遗留煤柱传递应力-下煤层巷道掘进应力”应力叠加计算模型,分析外错距离与撤面巷道围岩安全稳定之间的关系。研究结果表明:在遗留煤柱的“支撑”作用下,煤柱煤体及其上覆岩层近似成“T”型空间结构;10 m外错距离满足现场安全生产和巷道围岩控制的要求。研究结果可为相似开采条件下的巷道稳定评估和合理位置确定提供参考。

关键词：采矿工程遗留煤柱应力传递围岩稳定安全错距

呼吉尔特矿区邻空巷对掘致冲风险分析及防治技术研究

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煤炭工程 2024年第3期56卷 75-83页

作者：段玉清韩刚郝晓琦赵乾中煤能源研究院有限责任公司陕西西安安710054 中煤冲击地压与水害防治研究中心内蒙古鄂尔多斯017200 中天合创能源有限责任公司门克庆煤矿内蒙古鄂尔多斯017000

为研究呼吉尔特矿区厚硬顶板条件下小煤柱沿空掘巷贯通期间冲击地压机理,以门克庆煤矿11-3107回风巷贯通期间矿压显现为工程背景,建立了邻空巷贯通期间应力分布模型及FLAC3D数值模型,对比了距贯通点不同距离掘进工作面应力演化特征,揭... 详细信息

为研究呼吉尔特矿区厚硬顶板条件下小煤柱沿空掘巷贯通期间冲击地压机理,以门克庆煤矿11-3107回风巷贯通期间矿压显现为工程背景,建立了邻空巷贯通期间应力分布模型及FLAC3D数值模型,对比了距贯通点不同距离掘进工作面应力演化特征,揭示了邻空巷贯通期间冲击地压机理,并通过十字布点法、应力、微震等多种监测手段对巷道围岩变形、煤体应力进行了实测。基于机理分析和现场实测,提出卸压-支护一体化技术。结果表明:由于煤层顶板上方存在厚硬岩层,巷道开挖后,厚硬岩层通过应力传递作用于巷道围岩,使得滞后于掘进工作面的巷道顶底板及帮部发生较大变形;随着邻空巷掘进工作面距离贯通点越近,巷道变形量逐渐增大,通过巷道变形量的增加速率明确了距贯通点约160 m时,巷道变形量开始突增;微震事件主要集中在距贯通点190~60 m以内的巷道贯通区域,理论计算与现场矿压显现相符。

关键词：巷道贯通邻空巷道应力传递巷道支护厚硬顶板

石墨烯基功能化多孔气凝胶复合材料的可控制备及其应用研究

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石墨烯基功能化多孔气凝胶复合材料的可控制备及其应用研究

作者：胡训祥中南林业科技大学

学位级别：硕士

石墨烯气凝胶以其优异的力学性质、电学性能和高稳定性被广泛应用于可穿戴电子、抗冲击材料、软体机器人、生物医学和人体活动监测等领域。然而,石墨烯气凝胶作为一种多孔材料,其力学性能强烈依赖于孔隙的数量,这导致石墨烯气凝胶在低... 详细信息

石墨烯气凝胶以其优异的力学性质、电学性能和高稳定性被广泛应用于可穿戴电子、抗冲击材料、软体机器人、生物医学和人体活动监测等领域。然而,石墨烯气凝胶作为一种多孔材料,其力学性能强烈依赖于孔隙的数量,这导致石墨烯气凝胶在低密度属性下无法同时实现高弹性、耐久性和良好的导电性。为此,本研究通过二次自组装策略,将二胺分子引入到石墨烯层间,实现了低密度石墨烯气凝胶导电性的有效调控和提高。而且,通过模仿螳螂卵鞘的多尺度蜂窝微结构,制备出具有多尺度蜂窝微结构的低密度石墨烯气凝胶,实现了低密度石墨烯气凝胶在纳米、微米、毫米尺度下结构的精细调控,促使低密度石墨烯气凝胶实现高弹性和耐久性。以下是主要研究内容和结果:(1)采用二次自组装将二胺分子引入石墨烯气凝胶层间,成功制备了层间距可调(石墨烯层间距可在10.10—13.24 (?)间调控)低密度三维石墨烯气凝胶。通过调整二胺分子的结构特征、浓度等参数,实现低密度石墨烯气凝胶电导率在2.56—6.61 S/cm范围内的有效调控。理论计算与实验结果证明,具有小分子尺寸的乙二胺可以作为分子桥,为低密度石墨烯气凝胶提供隧穿电流通道,因此显著提高石墨烯气凝胶的电导率。相反,具有较大分子尺寸的丁二胺,其会撑大石墨烯气凝胶的层间距,限制隧穿电流的产生,从而抑制低密度石墨烯气凝胶的电导性。而对苯二胺,因可以通过自身苯环与石墨烯气凝胶产生π-π相互作用力,实现低密石墨烯气凝胶电导率的中等水平调控。(2)受到螳螂卵鞘的多尺度蜂窝微结构的形成机理与结构启发,制备出具有多尺度蜂窝微结构的石墨烯气凝胶,实现了低密度石墨烯气凝胶的高弹性与耐久性。扫描电镜结果显示,石墨烯气凝胶具有多尺度蜂窝微结构,其结构特征为具有圆弧度与对称性的毫米级孔隙孔径达到1.47 mm,有序排列的微米级孔隙孔径13.91 μm。(3)具有多尺度蜂窝微结构的低密度石墨烯气凝胶(密度为7.8 mg/cm3)实现了高弹性与耐久性,单位体积强度达到284.6 kPa cm3/mg。在经历3.569 m/s的小球冲击后,低密度石墨烯气凝胶可以在10 ms内恢复其初始形状,而且在80%应变下经历20,000个循环后保持97.2%的样品高度。实验分析和有限元模拟结果显示,多尺度蜂窝微结构赋予气凝胶特殊的双阶段应力传递机制。首先,石墨烯气凝胶的毫米级蜂窝微结构承受并传递应力到周围区域,随后是微米级蜂窝微结构的变形,将应力动能转化为弹性势能。多尺度蜂窝微结构的双阶段应力传递机制能够有效减缓局部应力集中与局部的结构坍塌,从而提供优异高弹性和耐久性。

关键词：石墨烯气凝胶多尺度结构调控应力传递电导率低密度

基于实桥测试的大跨径混合梁钢梁-混凝土梁结合段传力机理

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山东交通学院学报 2024年第2期32卷 60-66,73页

作者：于祥坤赵伟申港王先宣王保群宋军董旭日照公路建设有限公司山东日照276825 山东交通学院交通土建工程学院山东济南250357

为研究大跨径混合梁钢梁-混凝土梁结合段的传力性能和纵桥向应力传递路径,以韩庄运河特大桥为工程背景,通过实桥测试与数值模拟相结合的方式,分析主梁钢梁-混凝土梁结合段应力分布与传递规律。对钢板和混凝土进行应变监测,获取其应力分... 详细信息

为研究大跨径混合梁钢梁-混凝土梁结合段的传力性能和纵桥向应力传递路径,以韩庄运河特大桥为工程背景,通过实桥测试与数值模拟相结合的方式,分析主梁钢梁-混凝土梁结合段应力分布与传递规律。对钢板和混凝土进行应变监测,获取其应力分布与传递规律;采用软件ABAQUS建立钢梁-混凝土梁结合段精细化有限元计算模型,对比分析实桥数据与计算模型分析结果。结果表明:在钢梁-混凝土梁结合段应力从承压板传递到混凝土梁的过程中,随距承压板距离的增大,应力逐渐减小,混凝土梁段应力最小;承压板的最大应力出现在预应力锚固处,越接近承压板中心和承压板边缘,应力越小;承压板顶部整体应力在吊装阶段较大,底部应力在张拉阶段较大,现场采集数据与有限元模型应力传递规律一致。

关键词：大跨径混合梁钢梁-混凝土梁结合段应力传递承压板有限元分析实桥测试

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考虑流固耦合效应的砂土注浆加固机理分析

黄河科技学院学报 2024年第8期26卷 59-66页

作者：秦鹏飞晋芳毕琼媛王莉黄河科技学院工学部河南郑州450063

砂土层具有典型的非均质性和原位变异性,注浆过程存在浆液与砂层的流固耦合效应。将随机性与分形理论结合,基于Diamond-square算法构建考虑砂土力学性能参数空间变异性的物理模型,采用精细化的流固耦合多物理场模型,对浆液在砂土介质中... 详细信息

砂土层具有典型的非均质性和原位变异性,注浆过程存在浆液与砂层的流固耦合效应。将随机性与分形理论结合,基于Diamond-square算法构建考虑砂土力学性能参数空间变异性的物理模型,采用精细化的流固耦合多物理场模型,对浆液在砂土介质中的扩散规律进行分析,并探讨注浆前后砂土在荷载作用下的应力和变形特性。研究表明构建的砂土随机分形模型,能够反映地层地质信息条件的差异性,可以准确揭示复杂应力、结构状态下,砂土注浆的基本规律和特征。浆液沿孔深呈不规则形状扩散,不同深度处浆液有效扩散半径各不相同,浆液扩散变化、有效填充范围,与砂土分形结构呈现高度一致性。注浆加固前砂土结构松散,应力传递方式单一,加固后砂土胶凝形成二次结构,荷载传递过程中产生应力集中现象,砂土承载潜力得到充分发挥。注浆加固减小了砂土层的沉降变形,显著提升了砂土的物理力学性能。

关键词：天然砂土注浆加固流固耦合扩散特性应力传递有限元计算

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纤维复合材料剪滞理论的改进与参数分析

水电与新能源 2024年第2期38卷 36-39页

作者：谷胜杰詹程远何吉陈俊涛武汉大学水利水电学院湖北武汉430072 长江科学院湖北武汉430010

对于纤维复合材料,传统剪滞理论没有考虑基体轴向应变的影响,导致无法反映基体在应力传递中的作用。通过对剪滞理论的改进,解决了上述问题,推导了纤维轴向应力、纤维轴向变形、基体轴向应力、基体轴向变形、纤维/基体界面剪应力、纤维/... 详细信息

对于纤维复合材料,传统剪滞理论没有考虑基体轴向应变的影响,导致无法反映基体在应力传递中的作用。通过对剪滞理论的改进,解决了上述问题,推导了纤维轴向应力、纤维轴向变形、基体轴向应力、基体轴向变形、纤维/基体界面剪应力、纤维/基体相对滑移量的分布公式,分析了界面弹性模量对应力传递机制的影响,结果符合现有研究成果。经与有限元分析结果对比,验证了改进理论的合理性。

关键词：水泥基纤维复合材料剪滞理论应力传递基体变形界面滑移

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切顶卸压自动成巷技术实践

中国煤炭工业 2024年第8期 62-63页

作者：缑江华河北冀中邯峰矿业有限公司

切顶卸压成巷技术不仅能够减少巷道掘进工程量、缓解采掘接替紧张、提高煤炭资源回收率,而且可以简化留巷处理方式,改善留巷周边应力环境。冀中能源邯矿集团矿山管理分公司鑫峪沟项目部结合岩性特点,采用预裂定向切缝爆破方式,在局部范... 详细信息

切顶卸压成巷技术不仅能够减少巷道掘进工程量、缓解采掘接替紧张、提高煤炭资源回收率,而且可以简化留巷处理方式,改善留巷周边应力环境。冀中能源邯矿集团矿山管理分公司鑫峪沟项目部结合岩性特点,采用预裂定向切缝爆破方式,在局部范围切断了工作面顶板应力传递,实现了预留巷道顶板完整。同时,利用恒阻大变形锚索进行补强加固,控制了顶板下沉速度,减少了巷道变形量。

关键词：恒阻大变形锚索切顶卸压顶板下沉巷道掘进工作面顶板爆破方式矿山管理应力传递

围岩释放应力对岩壁吊车梁受拉锚杆受力性能的影响

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水利学报 2014年第12期45卷 1435-1441页

作者：刘晓春卫军余志武中南大学土木工程学院湖南长沙410075 高速铁路建造技术国家工程实验室湖南长沙410075

地下厂房岩壁吊车梁受拉锚杆的分析和设计是否应考虑及如何考虑围岩的释放应力与吊车轮压应力的叠加,是目前水电工程界争论较多的问题之一。利用经典力学平衡理论,分析了岩壁吊车梁受拉锚杆的围岩释放应力及吊车轮压应力的形成机理,揭... 详细信息

地下厂房岩壁吊车梁受拉锚杆的分析和设计是否应考虑及如何考虑围岩的释放应力与吊车轮压应力的叠加,是目前水电工程界争论较多的问题之一。利用经典力学平衡理论,分析了岩壁吊车梁受拉锚杆的围岩释放应力及吊车轮压应力的形成机理,揭示了各个不同受力阶段岩壁吊车梁受拉锚杆的承载机理和应力传递规律,在此基础上分析了围岩释放应力对岩壁吊车梁承载能力极限状态和正常使用极限状态的力学性能的影响机制。结果表明,围岩的释放应力相当于加载之前对受拉锚杆施加了预应力,它能改善岩壁接合面的开裂及梁体变形性能,但不会对岩壁吊车梁的承载能力极限状态产生正面或负面影响;由岩壁吊车梁极限平衡条件得出的受拉锚杆的吊车轮压应力不应与围岩的释放应力相叠加。上述研究成果可为岩壁吊车梁受拉锚杆的设计提供理论依据和技术支持。

关键词：岩壁吊车梁受拉锚杆围岩释放应力平衡状态应力传递承载能力极限状态