中央高校基本科研业务费专项资金(2010YL07)
- 作品数：8 被引量：90H指数：6
- 相关作者：周宏伟薛东杰任伟光刘亚群王子辉更多>>
- 相关机构：中国矿业大学（北京）更多>>
- 发文基金：中央高校基本科研业务费专项资金中国博士后科学基金国家自然科学基金更多>>
- 相关领域：矿业工程建筑科学更多>>
- 浅埋煤层超大采高开采柱式崩塌模型及失稳被引量：9
- 2015年
- 为认清西部典型浅埋条件下覆岩致裂机理及定量分析失稳条件,基于相似模拟试验开展浅埋深薄基岩厚松散层超大采高采动裂隙演化研究。提出采动裂隙柱式结构并揭示柱式结构生成机制。基于支架工作阻力,指出周期来压期间,柱式结构的形成给支架带来了巨大的压力,波浪式特征明显,是导致压架发生的主要原因。依据破裂角演化规律,揭示切顶线破裂角较大,切落特征明显,易促成垂直柱式结构的形成。提出岩柱失稳的3种主要方式:拉裂式崩塌失稳、滑移失稳及倾覆失稳。推导了2种模式的不同失稳模型的稳定系数表达式。对于上覆软土、砂情况,最有可能发生的是拉剪混合型,然后是纯拉型;对于上覆硬土情况,最有可能发生的是纯剪型。从2种模型失稳模式可以看出,倾覆失稳的稳定系数最容易小于1,因此也是最容易发生的,其次是拉裂式崩塌失稳。
- 薛东杰周宏伟任伟光刘亚群陈超凡
- 关键词：浅埋深
- 基于Steiner最小树相似模拟裂纹扩展与能量传播的机理被引量：3
- 2015年
- 采矿工程中上覆岩层裂纹扩展及其分布规律一直是研究的难点,直接影响井下工作高效开展及安全,对于高瓦斯矿井还涉及到瓦斯抽采效率提高问题。基于Steiner最小树模型建立裂纹拓展与能量传播的关系,指出裂纹的贯通拓展是沿着耗能最小而最快释放能量的路径。并建立相似模型试验中的真实裂隙与数学裂隙模型,将问题定义为约束型的Steiner树问题。覆岩破坏形式遵循基于四点以离层裂隙为主导的模型。进一步开展室内三轴加载试验,表明理论和真实破裂角与赋存深度的关系并不明显。从力学机理上分析,局部岩石的破坏面可以由摩尔库仑准则解释,而从能量角度分析,众多不同岩性破裂面组合而成的路径也是最优路径。最后揭示了岩层移动角公式参数的内在涵义,指出修正公式是煤炭地下开采上覆不同部分岩层裂隙拓展的有机统一,是Steiner最小树原理的直接体现。
- 薛东杰周宏伟任伟光栗东平
- 采动岩体能量释放及灾变机制研究被引量：9
- 2014年
- 岩石硐室开挖或巷道掘进过程中,材料的采动力学行为取决于应力场的真实转换过程,是对应力场的真实响应,区别于材料本征力学行为。由此,设计采动力学试验,依据开挖过程中煤岩体支承压力与水平应力响应过程,从理论上与传统常规三轴试验材料本征力学行为结果对比,讨论采动力学行为下应变软化过程能量释放特性及突发性。进一步对地应力在能量存储的构成进行讨论,认为采动力学试验破坏所需要的能量远小于传统试验,合理解释煤岩体发生动力破坏的机制,浅部也有可能发生动力破坏,高地应力是能量聚集的主导因素,是发生动力破坏的必要条件而非充分条件。
- 薛东杰周宏伟钟江城黄亚明
- 关键词：岩石力学
- 浅埋煤层开采突水溃砂的颗粒流模拟研究被引量：9
- 2015年
- 为研究浅埋煤层开采下突水溃砂的覆松散层渗透破坏、水砂耦合流动及突涌规律,指导预防突水溃砂灾害的发生提供依据,采用二维颗粒流软件PFC2D分别对上覆松散层渗透变形破坏、水砂混合流运移过程进行数值模拟研究,建立了浅埋煤层开采突水溃砂的数值模拟模型。结果表明:上覆松散含水层的初始水压力与裂隙通道的宽度对松散层的渗透变形破坏过程有较大影响。当含水层初始水压力增加时,裂隙处流体的流速、颗粒间的接触应力均明显增加,且呈现出非线性增长趋势;水砂混合流的突出时间以及突出速度与裂隙通道的倾角、粗糙度相关。同时根据水砂混合流的Y方向突出速度大小的波动变化规律,预测了2种可能存在的水砂突出类型;含水层的初始水压力影响突水溃砂的发生及运移过程,由此提出了通过疏放松散层水来预防突水溃砂灾害发生的方法。
- 刘亚群周宏伟李翼虎易海洋薛东杰
- 关键词：浅埋PFC2D
- 上覆岩层裂隙演化逾渗模型研究被引量：7
- 2013年
- 基于裂隙聚团演化过程表现出的临界特征,利用逾渗理论,建立上覆岩层的逾渗模型,并分别分析沿走向和倾向条件下采动裂隙的逾渗特性.根据相似模拟试验结果,分析采动裂隙演化逾渗特性及周期来压之间的关系.结果表明:所建逾渗模型中逾渗概率、裂隙率、逾渗团大小、竖向破断裂隙概率、离层裂隙概率可以较为完备地定量描述裂隙特征,为建立裂隙与渗透率等相关参量的定量关系提供合适的数学载体.
- 薛东杰周宏伟王超圣郜海莲
- 关键词：裂隙演化渗透率
- 不同加载速率下煤岩采动力学响应及破坏机制被引量：33
- 2016年
- 研究煤岩在不同加载模式与不同加载速率下采动力学响应及破坏机制对认清煤矿动力灾害本质具有指导意义。基于塔山煤样,先后设计与开展了单轴拉伸与压缩、常规三轴及采动力学试验。获得了不同加载模式下煤样的力学特征参量和变形破坏特性。进一步对比分析了常规三轴试验与采动力学试验煤样变形特征的差异。得到煤样破坏前吸收能量密度随着轴向加载速率的关系,揭示了应力偏量是造成试样破坏强度和吸收能量密度提高的原因,是破坏产生的本质原因,但其受控于围压的临界值,及煤样损伤发生具有的时间效应。建立了采动力学条件下考虑加卸载过程中材料损伤的煤岩黏弹性模型屈服准则,包含有效体积应力的影响、应力差的影响、轴向加载速率的影响及围压卸载速率的影响,新的黏弹性模型屈服准则可以很好地解释加卸载速率引起的材料屈服强度变化。
- 薛东杰周宏伟王子辉任伟光张淼刘亚群
- 关键词：加载速率常规三轴试验能量密度
- 热力耦合作用花岗岩细观破坏强度及声发射规律被引量：4
- 2015年
- 利用SEM全数字液压高温疲劳实验系统开展花岗岩细观力学实验,采用多阈值分割法区分材料组成并构建细观数值模型,开展单轴拉伸条件下花岗岩热力耦合作用下的强度破坏特征与声发射规律研究。设计3种升温加载路径,路径Ⅰ:先升温到预定温度点后位移加载至破坏;路径Ⅱ:先加载到预定载荷点后升温至破坏;路径Ⅲ:以固定的载荷增量温度增量交替升温加载直至试件破坏。详细探讨了3种不同路径下声发射规律,在不同的温度强度区间,可分为3种类型。3种不同路径均表现为花岗岩的强度随温度的升高呈指数型衰减趋势,强度是温度的单值函数。细观模型中不同温度-载荷路径下的声发射特性主要取决于破坏时的温度和强度。
- 薛东杰周宏伟胡本任伟光
- 关键词：细观力学单轴拉伸热力耦合
- 浅埋深薄基岩煤层组开采采动裂隙演化及台阶式切落形成机制被引量：26
- 2015年
- 探索浅埋深薄基岩煤层组开采采动裂隙演化对认识溃水溃砂通道形成机制具有指导意义。基于大柳塔矿地质条件,设计相似模拟试验,首采1-2上煤层,充分开采后再采1-2煤层。由此,揭示采动裂隙演化规律,指出上煤层采动碎胀作用明显,下煤层采动地表下沉线性增长明显。利用分形与逾渗理论定量评价了采动裂隙的演化特征。上煤层开采,根据周期来压特征,分维变化划分2个线性阶段。下煤层开采,非线性受控于上覆煤层引起的分维变化,分形维数将趋于一个稳定值。进一步揭示了采动裂隙逾渗概率随推进度的线性关系的,得到整个煤层组开采覆岩裂隙非线性演化的2个临界状态。研究了切落式破坏形成机制,提出了岩层板簧效应并分析了崩塌式切落特征,指出拉破坏是典型切落式台阶形成的主要原因。
- 薛东杰周宏伟任伟光张博夫刘亚群赵宇峰
- 关键词：浅埋深分维
