国家自然科学基金(51379116)
- 作品数：25 被引量：297H指数：9
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- 相关机构：山东科技大学晋煤集团山东大学更多>>
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- 不同含水率条带煤柱稳定性研究被引量：15
- 2016年
- 煤层的富水性明显影响高应力作用下条带煤柱的稳定性,为研究含水率对条带煤柱蠕变特性的影响,首先对不同含水率的煤样进行蠕变试验,结果表明,含水率对煤样蠕变特性具有明显的影响,含水率越大,煤样的蠕变变形量越大,其蠕变门槛值、蠕变强度及蠕变系数越低。蠕变试验拟合结果表明,采用改进的Burgers模型能够较好地描述煤的蠕变力学特性。以蠕变试验结果为基础,采用FLAC^(3D)数值模拟软件对不同含水率条带煤柱的蠕变特性及稳定性进行了模拟分析。随含水率增大,应力峰值距煤壁距离增加,煤柱塑性区增大;同时,煤柱垂直应力变小,蠕变变形量增大,其承载能力降低,煤柱进入长期稳定状态的时间加长。数值模拟结果表明,在其他条件相同的情况下,煤柱含水率为0.78%,1.07%及1.36%时,煤柱塑性区宽度分别为10,12,16 m,其进入长期稳定状态的时间分别为18,24及36个月。
- 杨永杰赵南南马德鹏张福俊
- 关键词：含水率蠕变试验数值模拟条带煤柱稳定性
- 济北矿区地应力测量及分布特征研究被引量：5
- 2015年
- 地应力是影响巷道围岩稳定性的重要因素,为得到济北矿区的地应力分布特征,在济北矿区选取了9个具有代表性的原岩应力测点,采用应力解除法对该矿区进行三维地应力测量。测试结果表明：济北矿区最大水平应力、最小水平应力和垂直应力均随深度增加呈线性增加,最大与最小水平应力比值为1.83~2.68,最大与最小应力之差较大,导致岩体内部剪应力增大;最大主应力方向近似NW-SE向,倾角近水平方向;矿区中西部的局部区域受褶曲影响,地应力近东西方向,最大水平应力为垂直应力的1.36~1.82倍,且构造应力对矿区西部区域的影响高于东部区域。基于地应力测量结果,可以合理布置济北矿区井下巷道,巷道掘进方向应为NW-SE向,并局部地点巷道应根据相应的测试结果进行调整。
- 吕卫东杨永杰马金宝马德鹏孙文亮
- 关键词：地应力地质构造巷道布置
- 含水和不含水岩体隧洞群爆破开挖的震动比较
- 2015年
- 一般地下岩体中都含有孔隙水,孔隙水的存在对于隧洞爆破工程有着重要影响。多条隧洞爆破开挖时,含水隧洞围岩在爆破激励作用下,巷道之间也会互相影响。采用现场爆破监测和数值计算相结合的方法,对含水、不含水2种不同的工况进行了计算研究:对隧洞群的爆破开挖进行了监测,提取其中较强的震动信号,根据最不利工况的选择,把它加载到根据实际情形建立的地下隧洞群模型上,模拟某次实际的爆破过程。提取计算时程中不同巷道部位较危险位置围岩点的震动数据加以分析,得到饱和水围岩在爆破震动下的变化规律,对含水围岩的安全趋势做出研判,对同类工程的安全施工作业具有参考价值。
- 逄焕东高文乐郭得福师传志魏征
- 关键词：巷道稳定爆破震动围岩位移
- 煤与瓦斯突出的“霰弹”模型及其变化规律被引量：1
- 2015年
- 煤与瓦斯突出是地应力、瓦斯作用下,瓦斯携带煤块向自由面冲出的过程,该过程的参数变化反映了煤与瓦斯突出变化的规律。由于煤炭开采的周期来压作用和含煤地层力学性质的各向异性,含煤地层中不同区域的瓦斯集中程度不同。这些高压瓦斯加剧了煤体破裂,形成的裂隙也为瓦斯的宣泄创造了通道。一旦有距离合适的自由面,瓦斯就会冲破阻力,携带大量煤块向自由面急剧冲出,形成煤与瓦斯突出。此过程与"霰弹"发射相似,因此采用"霰弹"模型描述。结合瓦斯突出的动力学过程与数值计算结果分析发现,要避免煤与瓦斯突出,阻止"霰弹"发射,提出了防治瓦斯突出的措施:破坏"炮弹",即改变煤体块度,尽量降低煤块颗粒直径;破坏"枪筒",利用爆破制造煤与瓦斯突出区域的排出通道,降低瓦斯密集度;阻止扣动"扳机",利用爆破方法改变煤与瓦斯突出倾向区域的地应力传递。
- 逄焕东高文乐杨永杰
- 关键词：煤与瓦斯突出
- 爆破方法改变分区破裂巷道围岩应力传递被引量：4
- 2015年
- 深部开采中的高地应力对巷道围岩的稳定造成很大的影响。地应力的大小虽然不可以改变,但是其分布却可以通过爆破方式,人为干预的方法,造成的局部的改变。笔者提出了一种新的解决高地应力下解决巷道围岩稳定的方法:通过巷道外部围岩内的装药结构,引爆后通过装药的内部作用在巷道顶部的装药区域贯通,造成分区破裂;分区破裂的强度降低,在周围高应力作用下,起到"孔洞"的作用,改变局部地应力的传递路径,一定程度上起到应力"间隔"的作用。计算结果表明,分区破裂的"孔洞"效应,改变了地应力在局部的传递路径,改变了地应力对巷道围岩的作用,使得巷道围岩及其支护趋于安全。本文提出的方法对维持巷道的安全、稳定具有很大的实用价值。
- 逄焕东高文乐郭得福师传志魏征
- 关键词：应力分布爆破围岩
- 注水抑制煤与瓦斯突出的作用研究
- 2015年
- 结合煤与瓦斯突出现象,通过数值计算方法揭示了水对突出的抑制作用。煤炭开采的周期来压作用,相当于给含煤地层的不同区域施加了时空变化的受力条件,部分区域因为应力集中积聚了大量弹塑性能量。由于地应力和瓦斯的交互作用,煤体破裂成为煤块、煤粉,形成的裂隙也为瓦斯的宣泄创造了通道。针对此过程进行计算,定量探讨了水对瓦斯突出的抑制作用。结果表明瓦斯在煤层中产生的位移大,积蓄的弹性应变能大,对煤与瓦斯突出的作用更大,更具危险性和破坏性,而水对瓦斯突出起到抑制作用;瓦斯在煤层上部1/2~1/3处造成的位移最大,该处成为了抽放瓦斯的有利位置;合理利用水,注水降低煤体中积蓄的变形能,可以降低煤与瓦斯突出的风险。
- 逄焕东高文乐杨永杰
- 关键词：瓦斯突出孔隙压力围岩位移
- 基于能量释放的深井巷道断面形状优化被引量：10
- 2015年
- 选取矩形、直墙拱形、梯形、圆形和椭圆形共5种典型断面形状的巷道,基于UDEC程序分析巷道的围岩能量释放特征、应力及塑性区分布规律,并分析水平构造应力对它们的影响。研究结果表明:巷道围岩稳定性受断面形状影响显著,巷道边界线越光滑,能量释放量越低,主应力差不均匀区域及塑性区范围越小;深井巷道的最优断面形状为圆形及椭圆形。针对围岩的不同应力状态选择不同的断面形状,能够有效减少围岩塑性区及主应力差分布不均匀区域的范围,降低巷道的冲击危险性。
- 马德鹏杨永杰曹吉胜邢鲁义
- 关键词：水平应力数值模拟
- 周期载荷下煤岩疲劳损伤破坏演化机理及声发射前兆特征研究
- 煤炭地下开采过程中,房柱、条带煤柱、区段保护煤柱以及断层保护煤柱等各类工程煤体在重复采动应力作用下必定产生损伤累积,直至出现疲劳破坏失稳现象。开展煤岩在周期载荷作用下疲劳损伤破坏演化的声发射基础试验,系统研究煤岩疲劳损伤...
- 邢鲁义
- 关键词：周期载荷声发射前兆特征
- 文献传递
- 基于双承载拱的巷道再生顶板控制机理被引量：7
- 2017年
- 为实现对巷道再生顶板的有效控制,基于再生顶板现场观测和"三带"高度的理论计算,建立巷道再生顶板修正普氏拱力学模型和数值模型,推导了修正普氏拱的曲线方程及矢高的表达式,模拟分析了再生顶板下巷道断面的优势形状及锚喷支护效果,并对现场锚喷支护巷道进行了顶底板移近量观测。结果表明:无留顶掘巷后若短期内无支护,再生顶板下沉后出现第一承载拱,即修正普氏拱,拱的矢高b是岩石坚固性系数f和侧向压力p的减函数,是巷道半跨度a的增函数;再生顶板下留顶掘巷的断面形状宜为直墙圆拱,锚喷支护与巷道拱顶组合形成第二承载拱,"双拱"结构有效控制了再生顶板的变形破坏,具有让抗结合、协调变形的控制机制;现场试验后巷道顶板收敛变形较小,可满足正常生产需要。
- 马文强王同旭江东海曲孔典
- 关键词：再生顶板锚喷支护控制机理
- 基于块体理论的大倾角节理巷道支护角度优化被引量：1
- 2015年
- 为解决节理巷道支护设计对结构面产状及块体破坏特点考虑不足的问题,采用块体理论赤平投影法及3DEC数值模拟方法,考虑结构面及块体因素影响,对大倾角节理巷道支护方案做局部支护角度优化。结果表明:局部支护角度优化后,块体Ⅰ附近锚索最大轴力降低29.58%,块体最大位移降低了21.43%;块体Ⅱ附近锚索最大轴力降低了48.38%,块体最大位移降低了25.74%。通过对关键块体局部锚杆(索)支护角度的优化,关键块体稳定性提高,锚杆(索)受力状态得到改善,有效提高了锚固安全性能。
- 王建昌王同旭马德鹏张学朋
- 关键词：块体理论大倾角巷道支护
