山东省博士后创新项目(201301004)
- 作品数：12 被引量：135H指数：8
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- 相关机构：山东大学兖矿集团有限公司山东科技大学更多>>
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- 深部巷道U型约束混凝土拱架力学性能及支护体系现场试验研究被引量：17
- 2015年
- 针对处于深部、断层构造破碎带等条件下的难支护巷道,提出U型约束混凝土（UCC）拱架新型支护技术。对拱架的承载特性及变形规律等进行数值及室内试验研究,并明确新型拱架失稳破坏的关键部位,综合分析UCC拱架支护体系的作用机制。研究结果表明：UCC短柱具有较好的延性和后期承载能力,极限承载力相对U型钢短柱提高127%~196%;UCC拱架承载能力是对应U型钢拱架的2.16倍;UCC拱架支护体系作为一种新型的三维立体支护体系,围岩控制效果显著,该支护体系下巷道围岩变形量最大为53 mm,仅为U型钢拱架的20.6%,且UCC拱架能够提供高强支护阻力,有效保证支护体系的安全性。
- 王琦李为腾李术才江贝阮国强王德超张世国刘文江邵行
- 关键词：深部巷道拱架力学性能
- 深部巷道U型约束混凝土拱架力学性能研究及破坏特征被引量：12
- 2016年
- 为深入研究U型约束混凝土拱架的力学性能及破坏特征,以直腿半圆形拱架为例,考虑荷载、侧压力系数、节点刚度比、截面刚度、高-径比等影响因素,建立任意节数的U型约束混凝土拱架的力学模型,得到直腿半圆形拱架理论计算方法。综合分析了U型约束混凝土拱架的力学性能及破坏特征,开展地下工程约束混凝土拱架1∶1室内力学试验,结合理论计算、数值试验和实体比例室内试验,证明了任意节数U型约束混凝土拱架理论计算的正确性。研究表明:内力受荷载、侧压力系数和高-径比的影响较大;理论计算中内力最大的两个部位为直腿3/4高度位置和拱顶位置;在均压情况下,直腿半圆形拱架的变形形态为"拱顶上升,拱腿内敛,整体变瘦高"。研究成果可为深部巷道U型约束混凝土拱架力学性能及破坏特征研究提供理论和试验依据,为现场工程设计实践提供指导。
- 李术才王新王琦李为腾王富奇杨为民
- 关键词：拱架内力计算
- 封板与砼参数对U型约束砼拱架的影响研究被引量：1
- 2015年
- 为研究封板厚度与混凝土强度对矿用U型约束砼拱架的影响规律,设计了U型约束砼短柱轴压模拟方案。从短柱破坏形态、应力应变曲线、极限承载力等方面进行对比分析,结果表明,封板厚度、混凝土强度均对试件应力应变曲线基本特征、弹性模量无明显影响,但提高混凝土强度、增加封板厚度可以提高试件弹性极限值与极限承载力。
- 朱超祁王琦李为腾邵行王新
- 关键词：拱架深部软岩巷道有限元分析
- 基于价值分析法的U型约束砼拱架参数决策被引量：1
- 2015年
- 为确定U型约束砼拱架的最佳混凝土强度与封板厚度,借助Abaqus软件进行数值模拟、Matlab软件进行数据分析,得到其功能性指标和成本性指标,并将价值分析法运用其中以解决参数决策问题。结果表明,封板厚度对拱架功能性指标和成本性指标的影响程度比混凝土强度对其影响程度大;混凝土强度对每米材料造价所能提供承载力的影响程度要比封板厚度对其影响程度大;在保证安全前提下,应提高混凝土强度或减小封板厚度。
- 朱超祁邢聪聪王琦李为腾邵行王新
- 关键词：拱架
- 深井综放沿空掘巷围岩变形破坏机制及控制对策被引量：29
- 2014年
- 通过对赵楼煤矿综放沿空掘巷现场调查和变形监测,分析了巷道围岩变形破坏特征,深入揭示了围岩变形破坏机制,认为围岩强度低,地应力高,围岩松动破坏范围大,支护结构及参数不合理,巷道围岩应力环境复杂和断面尺寸大是围岩变形破坏的主要原因。基于强力让压耦合支护和关键部位加强支护的围岩控制原理,提出了顶板锚网带索、纵向钢带+两帮锚网梯索、纵向钢筋梯+窄煤柱帮部锚索加强和喷浆+实体煤帮钻孔卸压的支护对策并进行现场试验。结果表明:掘巷稳定后,巷道围岩控制效果良好;锚杆、锚索受力最大值均在其屈服范围内,并为回采期间留够了充足的余量。研究结果为类似复杂难支护巷道提供了借鉴。
- 王德超王琦李术才王富奇阮国强邵行刘文江王新
- 关键词：深井综放沿空掘巷控制原理
- 基于非连续变形分析方法的深部沿空掘巷围岩变形破坏及控制机制对比研究被引量：16
- 2014年
- 利用非连续变形分析方法(DDARF)对单节理锚固试件在单轴压缩条件下的变形破坏及裂隙扩展过程进行分析,并以深部厚顶煤综放沿空掘巷——赵楼煤矿11302工作面轨道巷为工程背景,应用DDARF对沿空巷道围岩的变形破坏及控制机制进行研究,同时利用地质力学模型试验及现场试验进行对比验证。重点分析了沿空巷道围岩裂隙演化规律,并定义裂隙率cR及裂隙减少率rR两个指标对DDARF计算中的沿空巷道裂隙演化规律进行定量分析。研究结果表明:采用DDARF方法对单节理试件在无锚和加锚条件下的单轴压缩试验计算与室内试验结果相吻合;对沿空掘巷过程中巷道围岩变形情况进行DDARF计算,结果显示,围岩变形呈现沿空帮>顶板>实体帮>底板的变化趋势,与模型及现场试验监测数据相符;根据cR及rR两个指标对计算得到的无锚和加锚沿空巷道围岩裂隙发育情况进行定量分析,结果显示,沿空巷道围岩破坏趋势为cI cII cIIIR?R?R,与变形趋势相一致;虽然锚固效果明显,但由于Ⅰ区、Ⅱ区本身围岩破碎严重,支护后裂隙率最大的cIR仍然是裂隙率最小的cIIIR的2.13倍,为了维护围岩稳定性,除了进行锚杆(索)非对称支护外,还应对Ⅰ区、Ⅱ区关键部位增加支护措施。DDARF方法关于沿空巷道围岩变形破坏的计算结果与实际工程相近,可有效开展裂隙演化与变形破坏机制研究,分析此类巷道的控制对策。
- 江贝李术才王琦朱维申王德超王富奇王洪涛阮国强邵行
- 关键词：沿空掘巷模型试验
- 深部厚顶煤巷道纵向让压锚梁支护系统现场试验
- 2014年
- 为有效控制深部厚顶煤巷道围岩变形,设计了纵向让压锚梁支护系统(锚梁在顶板中部纵向布置,并配备锚索让压环),通过现场试验与常规横向锚梁支护方案进行对比研究。监测结果分析表明:纵梁方案有效改善了巷道围岩控制效果,纵梁方案比横梁方案顶板沉降量和造价分别降低31.4%和16.8%;在回采之前横梁方案锚索受力逼近破断荷载(442kN),而由于让压作用,纵梁支护方案回采前锚索受力稳定在294kN,为后期工作面回采提供了强度储备,让压效果明显。最后,从厚顶煤巷道支护关键部位、支护体系整体性和高效让压三个方面对纵向让压锚梁的作用机制进行了分析。
- 李为腾王春雷黄福昌王琦
- 关键词：巷道支护布置方式
- 深部巷道方钢约束混凝土拱架力学性能及影响因素研究被引量：13
- 2015年
- 对全尺寸直腿半圆形拱架进行了室内试验和数值分析，室内试验表明：拱架的变形破坏呈现“拱腿内挤，拱顶外凸”的特点，拱腿和拱顶部位的钢材达到塑性状态，极限承载力Fe=1228kN．针对充填C30～C80强度混凝土以及壁厚4～12mm的SQCC拱架的数值分析表明：SQCC150－8－C30拱架的极限承载力为1217kN，拱架极限承载力差异率为0．89％，拱架变形破坏特征和钢材的应力应变状态都和室内试验结果吻合．通过数值分析可见钢管壁厚比核心混凝土强度对拱架极限承载力的影响更为显著；建议壁厚8mm，C30或C40核心混凝土强度的SQCC拱架较为适用．
- 李术才邵行江贝王琦王富奇任尧喜王德超丁国利
- 关键词：影响因素
- 深部厚顶煤巷道纵横钢带联合支护对比研究及机制分析被引量：6
- 2013年
- 针对常规锚网索带支护方式在深部煤巷支护中出现的问题,以山东赵楼煤矿11301工作面深部厚顶煤巷道为工程背景,设计纵向单带和纵向双带2种纵横钢带联合支护方案。通过数值模拟和现场试验研究发现:2种纵横钢带联合支护方案均能够有效改善围岩控制效果,且纵向单带方案优于纵向双带方案;巷道顶板围岩控制效果与支护阻力在顶板中形成的压应力值及范围正相关。根据顶板沉降、顶板弯曲变形、支护构件受力及顶板应力等试验结果综合分析,总结了纵横钢带联合支护方式围岩作用机制:(1)厚顶煤巷道巷中顶板是围岩控制的关键部位,巷中顶板纵向锚索钢带能够有效控制顶板的弯曲变形,实现顶板的刚性自稳;(2)纵向钢带扩大了护表面积,改善了支护阻力分布状态;(3)纵向钢带有效减小锚索预紧力损失,保证支护系统高初锚力及后期支护阻力达到较高水平;(4)纵向锚索钢带与横向锚杆钢带一起组成三维控制体系,提高支护系统的整体刚度与支护能力。纵横钢带联合支护方式扩展了煤巷锚网索带支护方式使用范围,提高了围岩控制效果,且施工简单,支护成本低。
- 李海燕李为腾王德超李术才张红军王琦王洪涛李智
- 关键词：布置方式
- 矿用U型约束混凝土拱架轴压短柱试验研究及应用被引量：21
- 2014年
- 为明确最新研发的矿用U型约束混凝土拱架的基本力学性能，设计了U型约束混凝土（UCC）短柱轴压试验方案，从变形破坏形态、荷载-应变曲线、极限承载力及声发射响应特征等方面，分析了其受力性能和变形破坏特性，同时研究了核心混凝土破裂机理。结果表明：UCC短柱呈现整体塑性失稳的破坏形态，对应的N-ε曲线为上升→平缓上升的4阶段形式；UCC短柱具有较好的延性和后期承载能力，极限承载力提高127%-196%，经济性得到提高；声发射活动先后经历了孕育期到消寂期4个阶段。分析得到了每个时期约束混凝土短柱的受力、变形、破坏行为及机理。现场应用效果显示，U型约束混凝土拱架为深部、软岩巷道提供了新型有效的支护形式，控制效果明显优于常规U型钢拱架。
- 李为腾王琦王德超李术才黄福昌王洪涛张红军邵行
- 关键词：拱架短柱轴压声发射
