检索结果-南通市图书馆

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

低刚度加载诱发煤样冲击破坏特征及其机制

岩石力学与工程学报 2024年第6期43卷 1455-1467页

作者：卢志国高富强鞠文君娄金福白刚董双勇孙卓越杨磊李建忠中煤科工开采研究院有限公司北京100013 煤炭智能开采与岩层控制全国重点实验室北京100013 煤炭科学研究总院开采研究分院北京100013 辽宁工程技术大学安全科学与工程学院辽宁阜新123000

冲击地压刚度理论认为加载刚度降低是煤柱冲击的必要条件之一,为量化低刚度加载对煤体力学性质及破坏特征的影响,选取不同弹性模量岩石材料与煤样构成不同刚度比组合试样,岩石作为煤样的直接加载体,实现对煤样的低刚度加载,获取煤岩组... 详细信息

冲击地压刚度理论认为加载刚度降低是煤柱冲击的必要条件之一,为量化低刚度加载对煤体力学性质及破坏特征的影响,选取不同弹性模量岩石材料与煤样构成不同刚度比组合试样,岩石作为煤样的直接加载体,实现对煤样的低刚度加载,获取煤岩组合试样各项力学参数,并分析其宏、细观破坏特征;收集煤样破坏后碎屑,量化碎屑尺度及散落空间分布特征,利用高速相机记录煤样碎屑弹射过程,获取弹射碎屑的体积、速度、动量及动能等参量描述其弹射特征,以碎屑尺度、散落空间分布及弹射特征,定量评价组合试样中煤样破坏烈度。利用黏贴于试样表面应变片获取加载过程变形特征,结合试验机记录载荷数据,计算能量演化,从能量角度分析组合试样中煤样冲击破坏机制。研究发现:(1)组合试样中煤样均发生冲击破坏,加载阶段岩石被压缩而积累弹性应变能,当煤样破坏时,所积累能量中超过90%随岩石回弹变形而释放对煤样做功,导致煤样冲击破坏。(2)组合试样轴向变形是岩石和煤样变形的综合,峰值强度时刻煤样轴向变形量相对恒定,不同组合模式下,组合试样轴向变形量的差异主要取决于岩石,峰值强度时刻岩石轴向应变随弹性模量增大而减速降低。(3)随岩石弹性模量降低,峰前变形量呈反比例函数增大,弹性应变能积累量增加,峰后能量释放量急速增大,导致煤样破坏烈度随岩石弹性模量降低而非线性加剧。(4)峰值强度时刻岩石轴向应变、煤样破坏烈度等参量随组合试样中岩石弹性模量演化规律的非线性特征突出:当岩石与煤样弹性模量处于同一量级时,各参量对岩石弹性模量变化响应显著;当岩石弹性模量显著高于煤样时,各参量对岩石弹性模量响应程度减弱。

关键词：岩石力学煤岩组合试样冲击破坏力学性质变形特征能量演化破坏烈度

基于连续实测的煤巷围岩掘–采期间采动应力演化与破坏模式分析

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

岩石力学与工程学报 2024年

作者：苏超康红普姜鹏飞刘畅刘跃东伊康太原理工大学矿业工程学院中煤科工开采研究院有限公司煤炭智能开采与岩层控制全国重点实验室

采动应力是煤矿开采各类地质灾害的根本驱动力之一，为掌握煤巷围岩掘进和回采期间采动应力演化规律，采用空心包体应力测量技术，在陕西陕煤曹家滩矿业有限公司122110工作面辅运巷首次通过连续监测获取了煤巷围岩掘-采期间采动应力演... 详细信息

采动应力是煤矿开采各类地质灾害的根本驱动力之一，为掌握煤巷围岩掘进和回采期间采动应力演化规律，采用空心包体应力测量技术，在陕西陕煤曹家滩矿业有限公司122110工作面辅运巷首次通过连续监测获取了煤巷围岩掘-采期间采动应力演化数据，提出了基于空心包体应变计连续监测计算应力全量的方法，并基于莫尔-库伦准则对实测数据进行了有效性判定，揭示了掘进与回采影响下巷道围岩采动应力的动态变化规律，并通过应力比K对巷道围岩破坏模式进行了讨论，研究结果表明：掘进及回采期间的超前采动应力影响范围分别为8和110 m，最大与最小主应力差值分别提升0.17倍和1.58倍，回采期间提升值为掘进期间的9.3倍；掘进期间围岩破坏模式主要为表层围岩张拉破坏，回采期间则发生较大范围的塑性破坏，其中浅部围岩主要发生张拉破坏，中浅部围岩发生拉-剪复合破坏，深部区域一般较少发生破坏；结合实测数据、钻孔窥视结果与现场破坏特征，验证了应力比K则能够较好的反应巷道围岩应力状态与破坏模式之间的关系。

关键词：采矿工程煤巷采动应力掘–采期间破坏模式

孔隙率对煤样力学性质及变形破坏特征影响机制研究

在线全文

同方期刊数据库

学校读者我要写书评

暂无评论

采矿与岩层控制工程学报 2024年

作者：李建忠魏炯原贵阳石垚煤炭智能开采与岩层控制全国重点实验室中国矿业大学(北京)能源与矿业学院中煤科工开采研究院有限公司

为揭示孔隙对煤样力学性质及变形破坏特征的影响,采用UDEC-Trigon开展了不同孔隙率煤样单轴压缩数值模拟试验,分析了不同孔隙率煤样的力学性质和变形破坏特征,研究了孔隙对其宏观变形破坏、微裂隙及声发射演化的影响,阐明了孔隙尖端拉... 详细信息

为揭示孔隙对煤样力学性质及变形破坏特征的影响,采用UDEC-Trigon开展了不同孔隙率煤样单轴压缩数值模拟试验,分析了不同孔隙率煤样的力学性质和变形破坏特征,研究了孔隙对其宏观变形破坏、微裂隙及声发射演化的影响,阐明了孔隙尖端拉应力集中驱动尖端裂隙产生扩展并贯通导致煤样力学性质及变形破坏变化的影响机制,探讨了孔隙特征对其宏微观力学表现的影响。研究结果表明:(1)随孔隙率的增大,煤样UCS和残余强度呈指数规律递减,弹性模量和变形模量逐渐减小,但泊松比逐渐增大;(2)孔隙影响下煤样内部微观张拉裂隙更易起裂、扩展,随孔隙率的增大,煤样失稳由拉剪脆性破坏向张拉延性破坏转变;(3)孔隙影响下煤样声发射信号由突然急剧增加向缓慢增加演化转变;(4)孔隙尖端拉应力驱动微观张拉裂隙产生并扩展延伸,孔隙率越高拉应力分布范围越广、量值越大,微观裂隙大量起裂扩展并更易贯通,宏观裂纹分布范围越广、数量越多;(5)煤样内部拉应力分布及演化受孔隙结构特征影响显著,影响孔隙尖端微裂隙产生、扩展及贯通,导致煤样力学性质和变形破坏特征产生明显变化。研究成果可为煤矿巷道钻孔卸压防治冲击地压提供参考。

关键词：孔隙率数值模拟力学性质微裂隙拉应力

外因火灾通风网络风量风质失效模型与数值解算方法

在线全文

同方期刊数据库

学校读者我要写书评

暂无评论

煤炭科学技术 2024年

作者：李伟刘彦青张浪煤科通安(北京)智控科技有限公司煤炭科学技术研究院有限公司智能开采与岩层控制全国重点实验室

为了尽可能复现火灾时期通风网络内风量波动、风流逆转、风温异常、有毒有害气体蔓延、氧浓度降低等灾变过程，构建了外因火灾通风网络风质风量失效物理模型，采用时序化分析方法进行了解耦处理。通过风阻、火风压、风流密度关键通风参... 详细信息

为了尽可能复现火灾时期通风网络内风量波动、风流逆转、风温异常、有毒有害气体蔓延、氧浓度降低等灾变过程，构建了外因火灾通风网络风质风量失效物理模型，采用时序化分析方法进行了解耦处理。通过风阻、火风压、风流密度关键通风参量计算模型，将基于质量流量守恒的通风网络回路风压平衡方程、通风网络风流-围岩热量交换-传播控制方程、有毒有害气体弥散-扩散控制方程、氧气消耗-运移控制方程进行联立，构建了外因火灾通风网络“风量风向-风温-有毒有害气体浓度-氧气浓度”非稳定多场耦合数学模型。采用回路风量牛顿法求解通风网络风量风向变化，采用迎风离散格式的有限差分法求解通风网络内风流传热-传质过程，建立了火灾时期全风网“节点-分支-网络”风量风质失效多物理场耦合解算方法，构建了多物理场间接耦合解算流程，编写了解算程序。通过在角联结构试验巷道内开展外因火灾实验，初步验证了模型的准确性与适用性，在此基础上分别模拟了进风区分支与用风区分支火源位置情况下复杂通风网络内风量变化、风流逆转、风温异常、有毒有害气体蔓延、氧浓度波动的动态变化过程。模拟结果表明，火源位置在进风井条件下风量显著变化分支达到通风网络分支总数的61%，风流逆转分支数量占通风网络分支总数的11%，风温显著变化分支数量达到通风网络分支总数的76%，CO侵入分支数量达到通风网络分支总数的84%，氧浓度显著变化分支数量达到通风网络分支总数的41%，进风井分支发生外因火灾造成的灾害影响范围和影响强度均明显大于其它分支。

关键词：通风网路回路风量法风流质量流量守恒有限差分法传热传质节点元素分支元素

随掘地震地质构造精细监测在山西王坡煤矿的应用

在线全文

同方期刊数据库

学校读者我要写书评

暂无评论

煤田地质与勘探 2024年第6期52卷 137-144页

作者：赵会波覃思陈超关奇赵星伟车建航山西天地王坡煤业有限公司山西晋城048021 中煤科工西安研究院(集团)有限公司陕西西安710077 煤炭智能开采与岩层控制全国重点实验室陕西西安710077

【目的】传统巷道地震超前探技术受限于炸药使用、停掘需求、预报速度、探测范围及能力等方面的不足,难以满足智能掘进工作面的高精度地质构造探测需求。【方法】随掘地震以掘进机截割煤壁的震动为震源,采用数据实时上传、自动处理及动... 详细信息

【目的】传统巷道地震超前探技术受限于炸药使用、停掘需求、预报速度、探测范围及能力等方面的不足,难以满足智能掘进工作面的高精度地质构造探测需求。【方法】随掘地震以掘进机截割煤壁的震动为震源,采用数据实时上传、自动处理及动态成像的工作模式,充分利用信息技术和软件支撑,借助于海量数据支撑下的实时连续超饱和叠加,大幅提升了对掘进工作面前方地质异常体的成像精细度。以山西王坡煤矿为研究对象,在2条掘进巷道中部署了随掘地震监测系统,开展地质构造精细探查。【结果和结论】实际工作中,利用监测作业开展后48 h内积累的数据,即可对掘进工作面前方200 m范围内地质异常体成像。在3217工作面回风巷中,成功揭示了掘进工作面前方97 m的矸石挤压带反射异常,预报误差1 m;在3303工作面运输巷中,揭示了掘进工作面前方39 m的陷落柱,预报误差2 m;在3303工作面运输巷中,揭示了2处煤层破碎带异常区,其中,一处位于掘进工作前方148 m,预报误差1 m,另一处位于掘进工作面前方211 m外,在前序陷落柱和煤层破碎带遮挡下,依然足以形成较强的成像结果,预报误差3 m。结果表明:该技术探测精度高、探测距离远且探测能力强,可为瓦斯灾害的防治提供技术支持,为煤矿巷道安全高效掘进提供可靠的地质保障。

关键词：矿井安全随掘地震地质构造煤层破碎带挤压带陷落柱

预制孔洞煤样冲击力学特性及能量耗散试验研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

煤炭科学技术 2024年第2期52卷 92-103页

作者：何杰吴拥政孙卓越李军臣煤炭科学研究总院有限公司开采研究分院北京100013 中煤科工开采研究院有限公司北京100013 天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013 煤炭科学研究总院煤炭智能开采与岩层控制全国重点实验室北京100013

为研究冲击载荷下预制孔洞煤样力学特性及能量耗散规律,制备含轴向孔洞的直径50 mm,高50 mm圆柱体煤样,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,开展8个孔洞尺寸和3个冲击气压水平的加载试验研究,借助平面场应变测量技术(VIC-2D)和高速摄像机... 详细信息

为研究冲击载荷下预制孔洞煤样力学特性及能量耗散规律,制备含轴向孔洞的直径50 mm,高50 mm圆柱体煤样,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,开展8个孔洞尺寸和3个冲击气压水平的加载试验研究,借助平面场应变测量技术(VIC-2D)和高速摄像机,分析了冲击加载过程中试件动态应力、动态应变、裂纹演化、破坏失效及能量耗散特性。结果表明:①在试验涉及的孔洞直径范围内,冲击载荷下完整与孔洞煤样动态应力-应变过程均呈现微裂隙压密阶段、弹性阶段、塑性阶段和破坏阶段。同一冲击气压下,随孔径增大,煤样动态抗压强度、动态峰值应变均降低;孔径由0增大至8 mm时,煤样动态抗压强度和峰值应变下降出现快-慢分区特征。与完整煤样以拉伸裂纹破坏为主不同,孔洞煤样主要以拉伸裂纹-剪切裂纹复合破坏为主,且随着孔径增加,试件内部裂纹扩展能力变弱。②揭示了冲击载荷下孔洞煤样的能量耗散规律:孔洞煤样透射能、吸收能与孔径呈负相关,反射能与孔径呈正相关,这主要由孔洞改变试件过波面积造成。随孔径增大,煤样过波面积降低,其吸收能和透射能随之降低,与冲击载荷下孔洞煤样破碎度与孔径负相关结论相一致。研究成果有利于明晰冲击地压巷道钻孔卸压机理,为冲击地压防治提供理论支持。

关键词：岩石动力学分离式霍普金森压杆孔洞力学特性能量耗散

坚硬主控覆岩预裂弱化控制导水裂缝带高度机制研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

岩石力学与工程学报 2024年第S1期43卷 3363-3373页

作者：张玉军肖杰李友伟宋业杰煤炭科学研究总院开采研究院北京100013 中煤科工开采研究院有限公司北京100013 天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013 煤炭智能开采与岩层控制全国重点实验北京100013

煤矿顶板水害防控与水资源保护的核心是控制导水裂缝带发育高度,降低煤层开采对上覆含水层扰动。基于覆岩破坏控制技术和顶板预裂弱化控制矿山压力显现方面研究现状,提出通过主动预裂弱化坚硬主控岩层,在不影响开采效率和资源回收率的... 详细信息

煤矿顶板水害防控与水资源保护的核心是控制导水裂缝带发育高度,降低煤层开采对上覆含水层扰动。基于覆岩破坏控制技术和顶板预裂弱化控制矿山压力显现方面研究现状,提出通过主动预裂弱化坚硬主控岩层,在不影响开采效率和资源回收率的情况下控制采动导水裂缝带发育高度的低损害开采技术构想。采用相似模拟,理论分析和数值模拟分析相结合的研究方法探究预裂弱化坚硬主控岩层控制导水裂缝带发育高度作用机制,并根据数值模拟结果提出含水层下坚硬覆岩预裂层位确定方法。研究结果表明:坚硬岩层相较于软弱岩层采动破断块度较大,采动破坏后整齐堆积于采空区,采动破坏膨胀量较小;不同层位坚硬岩层预裂弱化条件下采动响应存在显著差异,因此预裂层位选择将直接决定预裂弱化控制导水裂缝带高度效果;数值模拟结果显示中位岩层预裂和中、低位岩层同时预裂时导水裂缝带发育高度控制效果较好。研究成果为含水层下煤炭资源安全、高效和绿色开采提供了新的技术途径。

关键词：采矿工程导水裂缝带控制预裂弱化坚硬主控岩层水害防治水资源保护

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

动载扰动巷道再现冲击地压模拟试验研究

采矿与岩层控制工程学报 2024年第3期6卷 53-62页

作者：杨磊高富强卢志国娄金福王晓卿中煤科工开采研究院有限公司北京100013 煤炭智能开采与岩层控制全国重点实验室北京100013 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083

为解决巷道冲击地压模拟试验难以再现的问题,研发了一套简便的动载扰动巷道冲击地压模拟试验系统和相应的低强度类煤岩模拟材料,并开展了验证性试验。试验结果表明:系统成功在实验室再现冲击地压,且操作简单便捷,动静载施加灵活,模型材... 详细信息

为解决巷道冲击地压模拟试验难以再现的问题,研发了一套简便的动载扰动巷道冲击地压模拟试验系统和相应的低强度类煤岩模拟材料,并开展了验证性试验。试验结果表明:系统成功在实验室再现冲击地压,且操作简单便捷,动静载施加灵活,模型材料满足需求;借助多源信息监测系统,实现了动载扰动下巷道冲击地压的全过程模拟与监测。研发的低强度类煤岩材料,以模型石膏粉、GRG石膏粉、水解树脂与水为主要原料,强度控制在6~9 MPa,制样与试验周期缩短至21 d。静态加载过程中的围岩应变与声发射信号互相吻合,能够反映模型试样经历的压密、弹性变形与微破裂发展等阶段;动载扰动对巷道围岩的变形破坏影响存在方向性,顶板的变形响应最为显著,在巷道周向产生较大的应变振荡与塑性弯曲变形,但冲击显现主要发生在巷道两帮,两次动载扰动在巷道同一区域均成功诱发了巷道的冲击地压现象,且第2次动载扰动引发的冲击显现程度趋于强烈,揭示了动载扰动对冲击发生的影响作用。研究结果表明该试验系统与模型材料稳定可靠,能够较好地模拟动载扰动下巷道的冲击失稳过程,可为研究巷道动静载组合致冲机理、动载扰动巷道的支护防控机制等提供参考。

关键词：巷道冲击地压动载扰动试验系统物理模拟试验

同方期刊数据库博看期刊

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

煤下铝土矿逐巷充填护顶与置换开采方法

采矿与安全工程学报 2024年第1期41卷 212-220页

作者：陈勇黄炳香姚达吴占伟陈大勇韩晓克王昌张清秋王云昌王乐中国矿业大学煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室江苏徐州221116 山西华兴铝业有限公司山西吕梁033000

我国煤下铝土矿资源储量极其丰富,约占全国铝土矿储量的50%以上,随着国内浅地表铝土矿资源逐渐消耗殆尽,地下铝土矿特别是煤下铝开采将成为铝资源开发的发展趋势和必然选择。针对目前煤铝共采过程中存在的岩层活动相互影响问题,提出煤... 详细信息

我国煤下铝土矿资源储量极其丰富,约占全国铝土矿储量的50%以上,随着国内浅地表铝土矿资源逐渐消耗殆尽,地下铝土矿特别是煤下铝开采将成为铝资源开发的发展趋势和必然选择。针对目前煤铝共采过程中存在的岩层活动相互影响问题,提出煤下铝土矿逐巷充填护顶与置换开采方法:将每个铝土矿柱划分为多条采巷,采巷开采完毕后立即充填以达到及时护顶与控制岩层活动的目的,每条采巷按设计顺序依次进行开采与充填作业,实现铝土矿柱与充填体的置换开采,最终保障铝土矿与上部煤层均正常开采。研究成果成功应用于山西华兴铝业有限公司奥家湾铝土矿,充填接顶效果良好,顶底板位移量控制在20 mm以内,可有效控制铝土矿采后的岩层活动,保障上覆煤层连续性,实现煤下铝土矿对上覆煤层的保护性开采;充填后能及时有效护顶,提高采场整体稳定性,解决常规铝土矿软弱直接顶控顶的技术难题;铝土矿采出率由45%提高至78%,矿石贫化率控制在5.06%,且充填设备小型化、便携化,安装在井下,占地面积小,成本低,整体技术经济效益显著。形成了一套适应于现场的完整的逐巷充填护顶与置换开采技术体系,技术可行、经济性好,可为实现煤铝共采提供技术支持,具有较大的推广应用前景。

关键词：煤系煤下铝土矿逐巷充填矿柱回收煤铝共采协调开采