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国企 2015年第1期 42-45页

作者：弋永杰山东能源淄矿集团

淄矿集团风景这边独好,秘诀就是建立起了以＂轻资产、精用工、市场化、均量高＂为主要特征的＂内涵模式＂

关键词：集团发展内涵矿业淄博能源山东解析淄矿集团

布孔参数对导向缝槽-静态膨胀协同致裂效果的影响规律研究

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煤矿安全 2024年

作者：亓佳利李伟清和志永韩金明张建张假妮卢绪涛王怀远李长青山东能源鲁西矿业集团有限公司山东能源集团西北矿业有限公司山东科技大学能源与矿业工程学院

为进一步提升静态膨胀致裂技术顶板弱化能力，探究施工参量对钻孔周围应力分布的影响规律，基于弹性力学、断裂力学揭示了导向缝槽-静态膨胀协同致裂力学机制；采用PFC2D离散元法建立了相应静态膨胀致裂数值模型，通过设置不同施工参量... 详细信息

为进一步提升静态膨胀致裂技术顶板弱化能力，探究施工参量对钻孔周围应力分布的影响规律，基于弹性力学、断裂力学揭示了导向缝槽-静态膨胀协同致裂力学机制；采用PFC2D离散元法建立了相应静态膨胀致裂数值模型，通过设置不同施工参量来进行双向围压与静态膨胀耦合作用下的数值模拟研究。结果表明：相较于常规单孔无围压静态膨胀致裂，导向缝槽可有效提升静态膨胀致裂效果，距离孔心越远的位置提升作用越明显；离散元法可有效模拟静态膨胀致裂过程中应力分布情况，静态膨胀力、孔径以及导向缝槽长度与环向应力呈现正相关关系，导向缝槽角度、应力系数以及埋深与环向应力呈现负相关关系；布孔参量敏感参数排序为：孔径>缝槽角度>缝槽长度，实际应用时应尽量增大孔径与缝槽长度，减小缝槽角度；导向缝槽改变了环向应力分布特征，但缝槽的引导作用存在局限性，缝槽尖端与钻孔周边存在竞争起裂、扩展行为。

关键词：顶板弱化静态膨胀致裂导向槽数值模拟应力分布

掘进巷道直流电法四极装置超前探测的模拟及应用研究

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地球物理学进展 2024年第1期39卷 412-420页

作者：高卫富王立栋訾建潇韩腾腾郭玉成王乃军山东科技大学能源与矿业工程学院青岛266000 山东科技大学资源学院泰安271000 鲁西矿业集团梁宝寺能源有限责任公司济宁272100 鲁西矿业集团单县能源有限责任公司菏泽274300 山东科技大学泰安271000

为研究矿井直流电法四极装置在掘进巷道超前探测中的效果,本文以矿井直流电法超前探测原理为基础,通过分析COMSOL Multiphysics点电源正演模型模拟值与理论值的误差,验证了COMSOL Multiphysics研究直流电法超前探测的可靠性与可行性;建... 详细信息

为研究矿井直流电法四极装置在掘进巷道超前探测中的效果,本文以矿井直流电法超前探测原理为基础,通过分析COMSOL Multiphysics点电源正演模型模拟值与理论值的误差,验证了COMSOL Multiphysics研究直流电法超前探测的可靠性与可行性;建立巷道超前探测三维地电模型,通过正演模拟,分析了巷道空腔对数据的影响,对比了二极、三极装置与四极装置的探测效果及对不同距离低阻体的响应特征;基于相似性原理构建物理模拟实验,绘制了超前探测视电阻率等值线图,研究了四极装置对迎头前方不同形状、距离异常体的实际探测效果.研究结果表明:直流电法四极装置能够对迎头前方低阻体产生异常响应,探测数据剔除巷道空腔影响后,能够精准识别出异常体的横向位置;并且相较于板状异常体,四极装置对球状异常体的超前探测效果更好.通过将直流电法四极装置超前探测应用于工程实例中,经钻探验证与探测效果一致,说明该技术具有很强的实用性和推广性.

关键词：巷道超前勘探直流电法四极装置正演模拟物理模拟异常响应

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煤体成分及微结构与卸荷弹射相关性分析

采矿与安全工程学报 2024年第3期41卷 570-578页

作者：成云海许文涛李峰辉张修峰胡兆锋安徽理工大学矿业工程学院安徽淮南232001 山东能源集团山东济南250014 山东新巨龙能源有限责任公司山东菏泽274918

选取内蒙古自治区鄂尔多斯煤田煤层(易弹射煤样,简称T⁃e)与山东菏泽煤田煤层(不易弹射煤样,简称T⁃d)进行对比分析,从煤的固有属性出发,开展真三轴压缩条件下高应力卸荷力学试验,分析煤的强度特征、破坏过程以及破坏断口的微观破裂特征... 详细信息

选取内蒙古自治区鄂尔多斯煤田煤层(易弹射煤样,简称T⁃e)与山东菏泽煤田煤层(不易弹射煤样,简称T⁃d)进行对比分析,从煤的固有属性出发,开展真三轴压缩条件下高应力卸荷力学试验,分析煤的强度特征、破坏过程以及破坏断口的微观破裂特征与弹射程度差异相关性。结果表明:T⁃d中O含量少,Al含量高,细化晶粒,断裂及抗拉强度和冲击韧性显著增强,是影响弹射差异的成分因素;T⁃e内部存在明显的裂缝、层理结构等微结构,具有微结构发育、强骨架特征,是影响弹射差异的结构原因;煤固有属性的差异导致不同的力学显现,T⁃e峰值强度低、弹性模量较小,应变率大,在张拉和剪切应力相互作用下,宏⁃微观破坏呈现出复合破坏特征,破坏充分且剧烈,弹射明显;T⁃e的AE事件数及累积的能量剧烈增加,呈现3阶段特征,不稳定波动阶段表现为高能量释放。研究内容为探究煤体内在因素与卸荷弹射破坏相关性提供一种研究思路,为评价煤层冲击倾向性提供一种新的实验佐证,为针对性防治弹射提供一种防冲依据。

关键词：弹射微结构真三轴卸荷冲击地压

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冲击地压主控因素及孕灾机制

煤炭学报 2024年第1期49卷 367-379页

作者：谭云亮张修峰肖自义范德源尹延春陈洋刘学生山东科技大学能源与矿业工程学院山东青岛266590 山东能源集团有限公司山东济南250101 国家矿山安全监察局山东局山东济南250031

随着我国煤矿逐步向深部开采转移,冲击地压灾害日趋严重。在冲击地压从机理认知走向防冲工程进程中,首要的任务是厘清冲击地压孕灾主控因素,并进行风险程度判识。在上百个冲击地压矿井致灾评价分析基础上,提出了导致冲击地压发生的4类... 详细信息

随着我国煤矿逐步向深部开采转移,冲击地压灾害日趋严重。在冲击地压从机理认知走向防冲工程进程中,首要的任务是厘清冲击地压孕灾主控因素,并进行风险程度判识。在上百个冲击地压矿井致灾评价分析基础上,提出了导致冲击地压发生的4类客观主控因素:煤岩冲击倾向性、开采深度、坚硬顶板、地质构造,以及3类人为主控因素:煤柱、采空区及采掘卸荷,并对各主控因素对冲击地压孕灾的力学机制进行了分析讨论。在客观主控因素方面,煤岩冲击倾向性是煤岩积聚变形能进而诱发冲击破坏的自身属性;开采深度与巷道围岩内积聚的变形能呈正相关关系,是冲击地压发生的必要条件;坚硬顶板大尺度周期断裂形成的冲击动载及动能是诱发冲击地压的“导火索”;地质构造对冲击地压的影响显著,对于断层构造而言,断层两盘将在开采扰动造成的突发卸荷影响下产生相对“回弹”;煤层变薄区等效弹性模量变大,超前支承压力呈“双峰值”分布,使得冲击影响范围扩大。在人为主控因素方面,煤柱作为高应力集中区,其尺寸、倾角及相对位置等将直接影响冲击地压发生的概率和强度;采空区会诱发超前支承压力集中区内围岩积聚弹性能的突然释放,尤其是在采高较大、顶板垮落不充分的情况下;采掘卸荷会导致应力集中区快速“迁移”,引发煤体内弹性应变能的大量释放,是造成冲击地压的重要外因条件。在此基础上,对山东新汶、山东鲁西、内蒙古鄂尔多斯、陕西彬长、新疆和甘肃等矿区冲击地压孕灾主控因素差异性,进行了对比分析,强调按层次对矿井、采区和工作面进行冲击地压主控因素及其影响程度判识重要性,构建了从降能、释能、阻能到抗能的冲击地压治理工程路径。

关键词：冲击地压主控因素孕灾风险判识递进式防治

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底板动压巷道压裂弱结构体应力转移控制技术

煤炭科学技术 2024年第1期52卷 106-116页

作者：陈绍杰刘江伟李亚康吕华山东科技大学能源与矿业工程学院山东青岛266000 淮北矿业(集团)有限责任公司袁店一矿安徽淮北235100

为了满足煤矿安全生产的需要,许多巷道都会布置在煤层底板中,如部分运输大巷、排水巷道、瓦斯抽采巷道等。采动应力容易造成底板巷道围岩应力升高,加剧底板巷道围岩变形,造成支护永久失效、顶板下沉、巷道底鼓、两帮收敛等破坏。针对此... 详细信息

为了满足煤矿安全生产的需要,许多巷道都会布置在煤层底板中,如部分运输大巷、排水巷道、瓦斯抽采巷道等。采动应力容易造成底板巷道围岩应力升高,加剧底板巷道围岩变形,造成支护永久失效、顶板下沉、巷道底鼓、两帮收敛等破坏。针对此,提出了在应力传递路径上实施水力压裂,在指定的区域制造出一定空间形态的水压裂缝网,形成压裂弱结构体,实现区域范围内的应力转移,从而降低巷道区域范围内的应力,控制巷道的围岩稳定性的控制技术,并通过理论分析及现场工程验证等方式,揭示了底板动压巷道压裂弱结构体应力转移的力学机制,建立了相应的力学模型,对压裂弱结构体的合理位置、范围等影响因素进行了求解。得出:(1)压裂弱结构体使局部应力场发生明显变化,出现应力升高区和应力降低区,应力降低区主要分布在弱结构体与采动应力连线的方向上,主要集中在一个拱形的范围内;由于膨胀效应,在与应力来源垂直的方向上产生应力集中,出现应力升高区。(2)最大主应力变化幅度与压裂弱结构体的长轴长L、短轴长H、到巷道的距离P、与巷道连线的水平夹角β、压裂层的强度C及内摩擦角α、压裂的损伤变量D等有关。其中到巷道的距离P对卸压效果影响最大,损伤变量D对卸压效果影响最小。(3)采用提出的计算方法设计了淮北矿业集团袁店一矿的103运输集中巷的卸压方案,工程应用结果表明,底板动压巷道变形速率明显减缓,验证了底板强动压巷道压裂弱结构体应力转移模型的合理性。

关键词：采动应力弱结构体水力压裂卸压切顶围岩控制

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破碎围岩巷道锚注支护参数优化及应用

煤矿安全 2024年第3期55卷 181-189页

作者：刘森虎宁建国史新帅张文刘尚明解小光山东科技大学能源与矿业工程学院山东青岛266590 山东新河矿业有限公司山东济宁272200 枣庄矿业集团新安煤业公司山东微山277500

针对新河矿业730采区南部轨胶联络巷围岩松散破碎、变形严重情况,利用Comsol Multiphysics有限元分析软件探讨了不同注浆参数对浆液扩散的影响;并在此基础上,研究不同注浆锚索布置形式对注浆效果的影响。结果表明:浆液扩散半径会随着注... 详细信息

针对新河矿业730采区南部轨胶联络巷围岩松散破碎、变形严重情况,利用Comsol Multiphysics有限元分析软件探讨了不同注浆参数对浆液扩散的影响;并在此基础上,研究不同注浆锚索布置形式对注浆效果的影响。结果表明:浆液扩散半径会随着注浆压力增大、注浆时间延长而逐渐增大,每增大1 MPa注浆压力浆液扩散半径平均增长率为30.95%,每延长1 min注浆时间,浆液扩散半径平均增长率为25.67%;注浆锚索的布置形式决定了注浆加固圈的范围,当采用“六边形”布置方式时,其注浆加固圈范围相对较大,且顶板两侧不会出现漏浆的情况。基于数值模拟结果,确定了新河矿业南部轨胶联络巷锚注支护的注浆压力为4 MPa、注浆时间为8 min,注浆锚索布置方案为“六边形”式。工程应用表明:优化后的注浆参数有效地控制了巷道围岩的变形与破坏,取得了良好的工程效果,同时也为此类巷道的注浆加固提供了有效依据。

关键词：破碎围岩锚注支护注浆加固围岩控制数值模拟浆液扩散注浆锚索

冲击地压矿井充填工作面超前采动应力对充填体充实率的反馈机制

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煤炭学报 2024年第4期49卷 1804-1818页

作者：王兆会陈明振李强王伟李增强徐德生郑晓晨孙少龙吴传平郭心洋安君琦中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083 济宁市能源局山东济宁272000 兖矿能源集团股份有限公司山东煤炭科技研究院分公司山东济南250117 山东东山古城煤矿有限公司山东济宁272000 冀中能源峰峰集团有限公司梧桐庄矿河北邯郸056011

高应力是深部矿井冲击地压灾变频率走高的主要原因,充填开采则是控制岩层运动,缓解采动应力集中程度,降低围岩破坏和冲击风险的有效手段。为研究采空区充填体对超前采动应力的控制能力,以山东古城煤矿1123充填工作面为工程背景,采用理... 详细信息

高应力是深部矿井冲击地压灾变频率走高的主要原因,充填开采则是控制岩层运动,缓解采动应力集中程度,降低围岩破坏和冲击风险的有效手段。为研究采空区充填体对超前采动应力的控制能力,以山东古城煤矿1123充填工作面为工程背景,采用理论分析、室内试验、现场实测手段探究充填开采工作面采动应力分布规律,揭示超前采动应力对充填体充实率的反馈机制,指导冲击地压矿井充实率确定。结果表明:工作面开采初期充填体充实率低于80%,坚硬顶板下沉量大,超前采动影响范围大于30 m,应力集中系数达到1.5,断层影响区采动应力影响范围和集中系数分别增至60 m和1.65,片帮冒顶等围岩失稳现象增多;实测了采空区充填体承载应力全程动态演化特征,承载应力分布曲线划分为“快速降低—短暂稳定—快速升高—缓慢降低—二次稳定”5个阶段,低充实率条件下采空区上、中、下3个区域承载应力稳定值分别为1.9、5.2、2.8 MPa;将采空区充填体划分为非充分压实区和充分压实区,构建了充填体支撑作用下坚硬顶板连续沉降模型,得到了坚硬顶板“ʅ”型沉降曲线,非充分压实区范围随充实率近似呈线性减小;试验得到充填体弹性模量和单轴抗压强度随凝固时间的演化曲线,结合顶板沉降曲线和推进速度得到工作面前后采动应力全区域分布曲线;建立了超前采动应力集中程度与充填体承载能力的负指数函数关系,揭示了超前采动应力对充填体充实率的负向反馈机制,实现充填开采降载防冲效果的定量评价;提出了充填体充实率“三位一体”协同提升措施,将1123工作面充实率升高至90%,增强了充填体承载能力,超前采动应力集中系数降至1.3,厚顶煤膨胀变形量减少至50 mm,坚硬顶板破断致冲风险显著降低。

关键词：冲击地压充填开采坚硬顶板采动应力反馈机制

基于振动信号的岩石单轴抗压强度钻进预测实验研究

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岩石力学与工程学报 2024年第6期43卷 1406-1424页

作者：郝建刘河清刘建康吕家庆郑义宁刘建荣山东科技大学能源与矿业工程学院山东青岛266590 山东能源集团鲁西矿业有限公司郭屯煤矿山东菏泽274700 内蒙古上海庙矿业有限责任公司院士专家工作站内蒙古鄂尔多斯016299

为了研究钻进振动信号与岩体地质力学参数之间的响应关系,准确、快速地感知、预测岩石单轴抗压强度,开展基于钻进振动信号的岩石单轴抗压强度预测研究。以室内钻取花岗岩、石灰岩、砂岩和煤四类原岩(煤)试件实验为基础,结合傅里叶变换... 详细信息

为了研究钻进振动信号与岩体地质力学参数之间的响应关系,准确、快速地感知、预测岩石单轴抗压强度,开展基于钻进振动信号的岩石单轴抗压强度预测研究。以室内钻取花岗岩、石灰岩、砂岩和煤四类原岩(煤)试件实验为基础,结合傅里叶变换和振动信号降噪方法构建GA-BP神经网络模型,并对比分析降噪前后以及不同降噪方法模型的预测性能。结果表明:钻进振动信号与岩石单轴抗压强度之间有响应关系,应用钻进振动信号可预测岩石单轴抗压强度;采用Adobe Audition软件对振动信号进行降噪处理的GA-BP神经网络预测模型决定系数R2为0.838,均方根误差为7.063 MPa,平均绝对误差为5.347 MPa,其结果优于原始预测模型和一般降噪方法预测模型;与原始预测模型相比,最优降噪模型在预测精度上提升了6.3%,均方根误差减小1.954 MPa,平均绝对误差减小1.621 MPa;同一预测模型中不同岩性的预测效果存在一定差异。降噪信号GA-BP神经网络预测模型对单轴抗压强度有较优秀的预测能力,所用方法可为在岩体地质力学参数随钻测量方面提供基础。

关键词：岩石力学钻进振动信号单轴抗压强度傅里叶变换信号降噪人工神经网络

深井跨采巷道群开采扰动模拟分析与围岩控制对策研究

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煤炭工程 2024年第4期56卷 60-66页

作者：席天乐杨建飞宗琳琳胡志强高广慧秦忠诚山东科技大学能源与矿业工程学院山东青岛266590 济宁矿业集团有限公司安居煤矿山东济宁272200

针对工作面开采扰动下底板巷道围岩控制难题,以安居煤矿1315工作面跨采底板巷道群为研究背景,通过数值模拟及现场实践的方法,分析了上覆工作面回采过程中巷道围岩的应力和塑性区分布特征。研究结果表明:工作面推进至终采线100 m时,超前... 详细信息

针对工作面开采扰动下底板巷道围岩控制难题,以安居煤矿1315工作面跨采底板巷道群为研究背景,通过数值模拟及现场实践的方法,分析了上覆工作面回采过程中巷道围岩的应力和塑性区分布特征。研究结果表明:工作面推进至终采线100 m时,超前支承压力在水平方向影响范围约35.8 m,在竖直方向影响范围约37.8 m。底板巷道按照到工作面距离的大小先后受到回采影响,具有过程性。针对3_(上)煤底板巷道群围岩受扰动变形等特点,提出“锚网索+T型钢带+金属网”联合支护技术方案。现场监测表明,支护方案对底板巷道群围岩变形量控制效果显著,确保了工作面下覆巷道群在回采期间的稳定使用。

关键词：跨采巷道巷道群数值模拟支护参数围岩控制