国家自然科学基金(51379116)
- 作品数：25 被引量：316H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：18
- 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
- 薄煤层条件下沿空留巷优化研究被引量：5
- 2016年
- 针对沿空留巷施工过程中出现的围岩变形量过大等问题,通过对沿空留巷围岩变形的影响因素进行分析,认为留巷宽度过大是引起围岩变形的主要原因。基于此,提出了减小留巷宽度的优化方案并进行了现场工业性试验。试验结果表明,在围岩变形进入稳定阶段后,顶底板移近量降低了58%,两帮移近量降低了60%,有效地控制了巷道围岩变形。
- 胡永灿杨睿段会强
- 关键词：沿空留巷联合支护薄煤层
- 考虑长期稳定性的深井采区上山保护煤柱合理留设被引量：19
- 2017年
- 采区上山保护煤柱的长期稳定性对矿井安全生产具有重要影响,针对孔庄煤矿典型深部开采中IV1采区上山保护煤柱的蠕变变形及长期稳定性问题,采用现场实测、蠕变试验及数值模拟相结合的方法开展研究。现场实测表明,7433工作面超前支承压力明显影响范围为73 m。基于蠕变试验结果,采用改进的Burgers模型回归求得煤样蠕变参数,在此基础上,对煤柱的蠕变特性及长期稳定性进行了数值模拟计算。结果表明,当煤柱宽度大于85 m时,再增加煤柱宽度,其趋于稳定的时间及蠕变变形量相差不大,当煤柱宽度小于85 m时,随着煤柱宽度减小,煤柱趋于稳定的时间越来越长,变形量也逐渐增大。考虑深井煤柱的长期稳定性,IV1采区上山保护煤柱的合理宽度不应小于85 m。矿压监测结果表明,监测期内上山保护煤柱处于较好的稳定状态。
- 杨永杰段会强刘传孝郝以瑞
- 关键词：深井采区上山煤柱蠕变试验
- 复杂节理岩体巷道非均称底鼓机制及控制对策被引量：22
- 2018年
- 为分析复杂节理岩体巷道非均称底鼓机制并给出相应控制对策,通过现场节理参数调查、优势节理组蒙特卡罗模拟和FISH语言编程,建立复杂节理岩体巷道数值模型。通过现场底鼓观测和数值模拟分析巷道非均称底鼓机制,认为该类巷道底板中随机赋存着尺寸各异的倒棱锥块体,并将倒棱锥块体底面与巷道的位置关系分为3类,即底面于巷道内赋存、底面骑一帮赋存和底面跨两帮赋存。不同的赋存情况底鼓量波动较大,导致巷道非均称底鼓。针对该底鼓机制提出混凝土反底拱+预应力锚索的控制对策,数值模拟和现场试验结果均表明,该底板控制方案可将底鼓量控制在120 mm以下,并提高巷道整体稳定性,为同类条件下巷道及隧道底鼓机理和控制提供参考。
- 江东海李恭建马文强张明光王同旭
- 关键词：底鼓控制
- 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
- 周期荷载作用下煤的疲劳变形及能量演化特征被引量：6
- 2018年
- 为研究单向应力状态下周期荷载对煤疲劳破坏特性的影响,利用MTS815.02岩石力学试验系统进行了多级周期荷载试验.试验结果表明：（1）当周期荷载峰值应力低于煤样疲劳强度时,煤样变形具有初始和停滞两个发展阶段,耗散能呈L型演化规律;当周期荷载峰值应力超过煤样疲劳强度时,煤样变形具有初始、等速和加速3个发展阶段,耗散能呈U型演化规律;（2）对于煤样的疲劳破坏,环向变形和体积变形比轴向变形更为敏感;（3）常规单轴压缩试验时,煤样大致呈单斜面剪切破坏,局部伴随拉伸破坏;周期荷载试验时,煤样破坏后产生许多小碎块,偶尔可见较大块体;（4）只有当周期荷载峰值应力高于煤样的疲劳强度时,煤样内部微裂隙才开始大量萌生、扩展、贯通,这一过程将最终导致煤样发生疲劳破坏.
- 杨永杰段会强邢鲁义
- 关键词：周期荷载煤
- 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：5
- 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
