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2010年11月19日

【期刊论文】含吸附煤层气煤的有效应力分析

赵文, 吴世跃,

岩石力学与工程学报,2005,24(10):1674~1678,-0001,():

摘要

煤层中的气体(煤层气)主要呈吸附状态,固体煤和吸附气体之间的相互作用关系是目前人们关心的问题,它与煤矿瓦斯防治和煤层气开采有关。根据表面物理化学和弹性力学原理,推导了煤吸附膨胀变形、吸附膨胀应力及有效应力计算公式,理论计算结果和试验结果基本一致。分析表明,裂隙中自由气体的压力对煤层中的应力状态影响很小,在煤层内部吸附膨胀应力和吸附膨胀变形规律服从虎克定律。

关键词: 采矿工程 含吸附煤层气煤, 煤的孔隙结构, 表面张力, 吸附膨胀应力, 孔隙气体压力, 有效应力

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2009年09月18日

【期刊论文】综放顶煤放出规律与放煤步距的离散元仿真研究

蒋金泉, 曲华, 谭云亮

岩石力学与工程学报,2004,23(18):3070~3075,-0001,():

摘要

综放开采的合理放煤步距是研制综放工作面成套技术装备的基础,是提高综放工作面采出率与煤质的关键之一。对颗粒状散体介质离散元软件进行再开发时,单元的接触关系采用弹性及阻尼元件,以适应煤矸放出过程的力学特性,基于Windows 环境进行封装处理,通过添加虚拟壁功能实现分层散体介质的仿真处理。在低位综放支架、放煤口水平投影宽度为0.8m 条件下,对不同采煤步距(0.6,0.8,1.0,1.2 m)的顶煤放出规律进行了离散元仿真研究,从顶煤损失与含矸率两个方面分析得到综放合理放煤步距为1.0 m,较合理的放煤步距为0.8m,即分别稍大于或等于放煤口水平投影宽度。综放工作面采煤机截深、支架及运输机前移步距应按合理或较合理放煤步距设计。据此研制成功综放成套设备(步距为0.8m),实现了适应顶煤放出规律的一采一放、平行作业的采放工艺,大幅度提高顶煤综放开采的高产高效水平。

关键词: 采矿工程 离散元, 综放, 顶煤, 放出规律, 放煤步距

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2009年08月07日

【期刊论文】巨厚薄层状顶板回采巷道围岩裂隙演化规律的相似模拟试验研究*

康天合, 郜进海, 靳钟铭, 郑铜镖

岩石力学与工程学报,2004,23(19):3292~3297,-0001,():

摘要

运用相似模拟试验和分形几何理论,研究了受采动影响的回采巷道围岩裂隙产生-扩展-贯通-破坏的演化规律。巷道两帮围岩裂隙呈弧形向巷帮深处扩展,并按幂函数规律衰减;两帮顶板裂隙呈二次曲线演化规律;巷道上方顶板裂隙主要集中在巷帮上方。用裂隙密度分形维数定量描述了巷道围岩裂隙的分布和演化。研究结果有利于了解巷道围岩内部破裂的发生与发展规律,为选择巷道锚固方案和优化锚固设计参数提供了依据。

关键词: 采矿工程 相似模拟, 围岩裂隙, 分形演化, 裂隙密度, 分形维数

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2009年08月07日

【期刊论文】综放开采预注水弱化顶煤的理论研究及其工程应用*

康天合, 张建平, 白世伟

岩石力学与工程学报,2004,23(15):2615~2621,-0001,():

摘要

提高顶煤放出率是综放开采的一个重大课题,预注水弱化顶煤是解决这一问题的有效方法之一。从理论上研究了超前开采工作面注入煤体的水在裂隙和孔隙中的渗透运动和水对煤体的弱化机理;从试验上得出了注水压力对煤体变形模量的弱化规律和注水含水率对煤的抗压强度的弱化规律;提出了预注水超前工作面的位置、时间、注水含水率、注水量、注水润湿半径、注水孔间距、注水持续时间、注水压力和注水孔布置等工程参数的确定方法。将理论研究结果应用于潞安王庄矿4309综放开采工作面,取得了显著的技术经济效益和社会效益。

关键词: 采矿工程综放开采, 预注水, 弱化顶煤, 应用

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2009年06月27日

【期刊论文】放炮震动诱发煤矿巷道动力失稳机理分析

姜耀东, 赵毅鑫, 宋彦琦, 刘文岗, 朱道建

岩石力学与工程学报,2005,24(17):1858~1862,-0001,():

摘要

发展了J. Litwiniszyn关于震动波诱发巷道动力失稳理论,分析了炮采震动诱发煤层巷道稳定性的影响,从理论上解释了放炮震动诱发冲击地压的根本原因。结合赵各庄矿实际生产情况,利用有限差分软件FLAC2D,对比分析了无支护和两种不同柔性支护条件下,巷道受放炮震动影响后的变形破坏情况。研究表明:放炮震动不仅增加了巷道围岩荷载,同时震动波的传播在围岩内产生了裂纹并在煤层和顶底板间诱发摩擦滑动,从而降低了围岩体的承载能力;柔性支护能有效吸收放炮震动的能量,降低巷道变形量;炮采影响下的防冲柔性支护,“U”型钢可缩支架略优于锚网支护。

关键词: 采矿工程 巷道, 稳定性, 震动, 稀疏波, 数值模拟

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2009年06月27日

【期刊论文】深采煤层巷道平动式冲击失稳三维模型研究

姜耀东 , 赵毅鑫, 刘文岗, 祝捷

岩石力学与工程学报,2005,24(17):1858~1862,-0001,():

摘要

在Lippmann H关于冲击地压基本理论的基础上,建立了深采煤层巷道平动式冲击失稳三维准静态模型,模型可适用于顶底板为岩石的煤巷或半煤巷中发生煤层整体冲击失稳的机理分析。该模型考虑了煤层内部滑动摩擦对煤层突出的阻碍作用,分析了煤层整体突出前临界状态下的应力分布情况,得出了更合理的煤层突出范围度量指标及煤层整体突出倾向性的判定方法。结合赵各庄矿实际生产情况,分析了深部开采条件下煤层巷道动力失稳灾害的发生机理以及突出区域相关几何量之间的关系。

关键词: 采矿工程 巷道, 冲击地压, 模型, 失稳

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2009年06月27日

【期刊论文】深部开采中巷道底鼓问题的研究*

姜耀东, 赵毅鑫, 刘文岗, 李琦

岩石力学与工程学报,2004,23(14):2396~2401,-0001,():

摘要

巷道围岩控制是深部资源开采中的关键问题,而要攻克深井软岩巷道支护的难关,就必须首先研究底鼓的机理及其防治措施。在大量现场研究、实验室模拟实验和数值计算的基础上,探讨了巷道底鼓的基本特征,分析了4种类型底鼓的机理及影响因素,综述了我国近年来防治底鼓的有关研究成果,最后介绍了2个防治巷道底鼓 的实例。

关键词: 采矿工程,, 深部开采,, 巷道底鼓,, 防治方法

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2009年06月27日

【期刊论文】一种新型真三轴巷道模型试验台的研制*

姜耀东, 刘文岗, 赵毅鑫

岩石力学与工程学报,2004,23(21):3727~3731,-0001,():

摘要

介绍了一种新型真三轴巷道平面模型试验台的设计原理和技术特征。该试验台采用6 个液压枕加载,最大 施加载荷为10MPa,具有整体刚度好、柔性加载、受载均匀、伺服稳定等特点,能够实现效果较好的真三轴巷道 模型试验。同时,介绍了与之配套的相似材料技术和有关巷道稳定性模拟试验的部分研究成果。

关键词: 采矿工程,, 模型试验,, 巷道稳定性,, 巷道底鼓,, 试验技术

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2009年06月29日

【期刊论文】云驾岭煤矿无烟煤的动态本构特性试验研究

单仁亮, 程瑞强, 徐慧玲, 喻华华

岩石力学与工程学报,24(1):4658~4662,-0001,():

摘要

利用大直径单轴分离式霍普金森压杆装置对云驾岭煤矿无烟煤进行了冲击压缩试验。试验发现云驾岭煤矿无烟煤的动态本构曲线总体上可以分为4个阶段:(1)初始非线性加载段:(2)塑性屈服段:(3)应变强化段;(4)最终的卸载破坏段。具有相应的初始弹性模量、屈服强度与极限强度3个特征参数,并且3个特征参数都随着应变率的增加而提高,但屈服强度与应变率的相关性最好。

关键词: 采矿工程 无烟煤, 分离式霍普金森压杆, 动力学特性, 应变率效应

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2009年01月29日

【期刊论文】迎采动工作面沿空掘巷预拉力支护及工程应用

张农, 李学华, 高明仕

岩石力学与工程学报,2004,23(12):2100~2105,-0001,():

摘要

迎采动工作面留小煤柱沿空掘巷受邻近工作面侧向顶板破断、转动及稳定的全过程动压影响后,顶板煤体离层,小煤柱破裂,围岩稳定性急剧恶化。为了保持巷道形状,防止大变形状态下的支护结构失效成为支护的关键。常规锚杆支护、锚杆与锚索联合支护等不能维持其稳定;而预拉力钢绞线桁架系统是控制顶板离层的有效支护方式,结合高性能预拉力锚杆、M型钢带、小孔径预拉力短锚索等,形成预拉力组合支护技术,可以较好地解决该类问题。针对三河尖矿的典型试验对此作了详细说明。

关键词: 采矿工程 沿空掘巷, 预拉力支护, 预拉力桁架, 高性能锚杆, 小孔径锚索, M型钢带

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2007年03月22日

【期刊论文】开采对底板岩体渗透性的影响

高延法, 李兴高

岩石力学与工程学报2003年7月第22卷第7期/Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering July, 2003, 22 (7): 1078-1082,-0001,():

摘要

受奥灰水威胁,煤层“带压开采”的关键是必须搞清底板岩体的破坏机理,确定底板岩体的破坏深度。而确定底板岩体的破坏深度通常是依据其渗透性的改变进行的。底板岩体渗透性的改变和底板岩体的应力场密切相关。利用现场实测数据、岩石力学参数和位移反分析的方法,确定了赵各庄矿l237工作面的底板应力场,进而确定了底板岩体的渗透系数,最后,具体分析了底板应力场和渗透系数的关系。

关键词: 采矿工程 底板破坏机理, 位移反分析, 岩体渗透系数

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2007年03月22日

【期刊论文】开采沉陷动态数值仿真研究

高延法, 李新强, 张庆松

岩石力学与工程学报2004年1月第23卷第1期/Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Jan., 2004, 23 (1): 86-90,-0001,():

摘要

在充分分析采场上覆岩体内部移动变形规律的基础上,建立了开采沉陷的动态分析模型,认为岩体运动有四大要素控制,即工作面推进、上覆岩体结构演变、岩体流变和矸石压缩流变。水平或近水平煤层可视为平面应变问题,编制了有限元分析专用程序,并用于实际的开采沉陷预计与控制工程中。

关键词: 采矿工程 开采沉陷, 覆岩结构演变, 动态模型, 数值仿真

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2007年03月22日

【期刊论文】深部隔离煤柱对岩层与地表移动的影响规律

戴华阳, 王世斌, 易四海, 孔令义, 郜允兵

岩石力学与工程学报2005年8月第24卷第16期/Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Aug., 2005, Vol. 24, No. 16,-0001,():

摘要

焦坪矿区大采深、厚煤层综放开采条件F,地表下沉量较小,呈现非充分的采动影响现象。通过相似材料模型试验,分析了本区地质开采条件下工作面宽度、隔离煤柱尺寸、上覆岩层岩性与地表移动的内在关系,揭示了岩层移动的基本特征。研究证实了深部开采条件下工作面间留设一定宽度的隔离煤柱对地表沉降起到有效的控制作用,这可为本区及类似条件的其他矿井提供参考。

关键词: 采矿工程 深部开采, 隔离煤柱, 相似材料模型试验, 岩层与地表移动规律

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2007年03月22日

【期刊论文】基于倾角变化的最大下沉值计算方法

戴华阳, 蔡美峰, 王金庄

岩石力学与工程学报2003年7月第22卷第7期/Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering July, 2003, 22 (7): 1083-1087,-0001,():

摘要

最大下沉值是度量层状矿体(如煤层)开采引起的地表移动变形程度的重要参量。地表最大下沉值与开采工作面几何要素相关,基于倾角变化的最大下沉值计算模型综合反映了这些因素的影响关系,在一定程度上从岩层移动机理揭示了开采沉陷的层面效应和尺寸效应,为建立不同级别倾角煤层开采沉陷的统一模型打下了基础。

关键词: 采矿工程 最大下沉值, 基于倾角建模, 计算方法

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2005年11月29日

【期刊论文】基于尖点突变模型的煤层底板突水预测研究*

王连国, Wang Lianguo, Song Yang, Miao Xiexing

岩石力学与工程学报,2003,22(4):573~577,-0001,():

摘要

当煤层开采后,底板岩层承受的水压超过自身强度时,而发生的不连续的发散突变,即底板岩层失稳破坏形成底板突水的现象,属于突变理论研究的范畴,故煤层底板突水可以引用突变理论来研究。通过建立煤层底板突水的一个尖点(cusp)突变模型,对煤层底板失稳破坏发生突水的机理进行了分析。基于平衡曲面方程,可求得煤层底板水压应力比Ip。当Ip>l时,发生突水;当Ip<1时,不会发生突水。实例分析表明:尖点突变模型用于描述煤层底板水压应力比的发展规律是恰当的,用其进行煤层底板突水预测也是较准确的。

关键词: 采矿工程 煤层底板, 突水, 尖点突变模型, 机理

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2005年10月31日

【期刊论文】应力-损伤-渗流耦合模型及在深部煤层瓦斯卸压实践中的应用

杨天鸿, 徐涛, 刘建新, 唐世斌, 唐春安, 余启香, 石必明

岩石力学与工程学报,2005,24(16):2900~2905,-0001,():

摘要

根据瓦斯渗流与煤体变形的基本理论,引入煤体变形过程中应力、损伤与透气性演化的耦合作用方程,建立了含瓦斯煤岩破裂过程固气耦合作用模型,应用该模型拟分析了深部采动影响下瓦斯抽放过程中煤层透气性的演化和抽放孔周围瓦斯压力的变化规律,认清了开采卸压瓦斯瞬态渗流的力学机制。模拟结果表明,采动影响使得处于其上部67m的煤层卸压,透气系数增大了2000多倍,卸压范围70m左右,同现场实际观测结果比较吻合。这对于进一步深入理解开采过远程卸压瓦斯渗透性的演化、瓦斯抽放渗流的机制具有重要的理论和实践意义。

关键词: 采矿工程 含瓦斯煤, 透气性, 数值模拟, 应力-损伤-渗流耦合

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2005年11月16日

【期刊论文】覆岩主关键层对地表下沉动态的影响研究

许家林, XU Jia-lin, QIAN Ming-gao, ZHU Wei-bing

岩石力学与工程学报,24(5):788~791,-0001,():

摘要

在对岩体内部移动与地表沉陷实测资料进行对比分析的基础上,采用物理和数值模拟方法,就覆岩主关键层对地表下沉动态过程的影响进行了研究。研究结果证明,覆岩主关键层对地表移动的动态过程起控制作用,覆岩主关键层的破断将引起地表下沉速度和地表下沉影响边界的明显增大和周期性变化。在此基础上,提出将控制覆岩主关键层不破断失稳作为建筑物下采煤设计原则的观点。

关键词: 采矿工程 关键层, 岩层移动, 地表动态下沉, 绿色开采

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2005年03月07日

【期刊论文】超长综放工作面覆岩关键层破断特征及对采场矿压的影响*

缪协兴, 钱鸣高

Chinese Journal of Rock Mechancs and Engineering, 2003, (1): 45~47,-0001,():

摘要

从模拟试验和现场实测发现:随着综放工作面长度的增加,采场覆岩关键层的破裂块度将相应减小,因而采场来压均匀,便于顶煤破碎和放出,但会发生主关键层来压现象,必须采取相应措施,将其加以有效控制。

关键词: 采矿工程,, 超长综放工作面,, 采场矿压,, 关键层,, 主关键层来压

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2005年03月07日

【期刊论文】采动岩体的流变与控制技术1)

缪协兴

力学与实践,2001,23(3):7~12,-0001,():

摘要

指出采矿工程中岩体的稳定性研究焦点是破裂岩体的流变与控制技术,这给固体流变学研究带来严峻挑战和发展良机。本文较为全面地介绍了采矿工程中巷道围岩变形,采场覆岩运动。岩层移动与围岩突出中的流变现象,以及与之相应的传统理论与控制技术,并为岩石流变学研究指出了新的发展方向。

关键词: 采矿工程,, 采动岩体,, 流变,, 控制

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2005年06月28日

【期刊论文】煤层底板陷落柱突水模拟及机理分析*

尹尚先, 武强

岩石力学与工程第2004,23(15):2551~2556,-0001,():

摘要

岩溶陷落柱是中国北方型石炭二迭系煤田的一种特殊塌陷,广泛分布于20个煤田45个煤矿区,其导致的突水具有隐蔽性、突发性且与岩溶水有天然联系等特点,对煤矿安全生产危害极大。为研究煤层底板陷落柱破坏特征及突水机理采,用FLAC3D模拟分析了陷落柱影响下采面推进过程的不同阶段。数值模拟及实验显示,由于陷落柱的面积有限,矿压和水压力联合作用下使其发生弯曲并形成拉张破坏的可能性较小,一般产生剪切破坏虽然升降错动产生的剪应力上凸弯曲产生的拉应力和压应力的三重作用导致煤层底板岩层失稳破坏,但以剪应力作用为主:同时,陷落柱的存在改变了煤层底板的地质环境和岩体结构,底板有效隔水层厚度减小,岩体强度降低,应力应变分布不均,局部应力集中系数增大,使关键层的最小主应力进一步降低,一旦承压水压力,大于关键层的最小主应力承压水的渗水软化和压裂扩容即起作用,使底板岩层破坏裂隙沿最薄弱方向进一步扩展,导致裂隙贯通,最终形成管涌,发生突水。特别是,陷落柱的边壁、工作面底板压缩区与膨胀区的分界线重合在一条线上时,是底板岩层发生剪切破坏的最佳状态,最容易发生底臌突水。

关键词: 采矿工程,, 突水机理,, FLAC3D模拟,, 陷落柱,, 岩石破坏,, 煤层底板

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