中央高校基本科研业务费专项资金(2009QM01)
- 作品数：22 被引量：358H指数：13
- 相关作者：赵毅鑫王浩姜耀东焦振华卢志国更多>>
- 相关机构：中国矿业大学（北京）中国矿业大学(北京)中国矿业大学更多>>
- 发文基金：中央高校基本科研业务费专项资金国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划更多>>
- 相关领域：矿业工程化学工程建筑科学更多>>
- 基于地应力反演的构造应力区沿空巷道窄煤柱宽度优化研究被引量：46
- 2018年
- 基于地应力测量和三维建模技术,对黄岩汇15111工作面褶曲构造应力场进行了反演,研究了构造应力区采空区边缘不同位置处煤层顶板垂直应力的分布特征,不同位置处护巷煤柱上垂直应力、巷道顶板水平应力、以及巷道围岩变形量随煤柱宽度增加而变化的规律,并据此探索了一种确定构造应力区沿空巷道合理窄煤柱宽度方法,确定该构造应力区窄煤柱宽度为6.5 m。研究发现:构造应力区采空区边缘应力集中系数减少量在背斜左翼、向斜右翼中部最为明显;处于背斜左翼、向斜右翼中心对称位置煤柱上垂直应力、巷道顶板水平应力曲线呈"分别相似"特征,且该特征随着煤柱宽度增加而变得明显;构造应力区窄煤柱上垂直应力峰值偏向巷道侧,且垂直应力场随着煤柱宽度增加出现明显的内、外应力场;构造应力对沿空巷道顶板水平应力的分布也有影响,煤柱宽度为4.0~8.0 m时,巷道顶板水平应力自褶曲背向斜交界处向背、向斜轴部呈递减趋势,煤柱宽度为9.0~16.0 m时,呈递增趋势;褶曲对巷道围岩变形量的影响在煤柱宽度较窄时较为明显,在煤柱宽度4.0~10.0 m时,褶曲背、向斜中心对称位置巷道围岩变形量呈"分别相似"特征,煤柱宽度大于10.0 m后褶曲背、向斜中心对称位置巷道围岩变形量变化特征趋于一致。
- 姜耀东宋红华马振乾宋红华马振乾
- 关键词：地应力数值模拟沿空掘巷窄煤柱
- 基于扰动状态理论的回采巷道稳定性分析被引量：26
- 2014年
- 为定量评价不同回采阶段对煤层巷道稳定性的影响,以宁东矿区任家庄矿11501和11503工作面回采巷道为研究对象,根据现场监测数据,引入扰动状态理论中扰动因子D的概念,探讨了回采巷道受本区段回采(一次扰动)、上区段和本区段回采(二次扰动)的影响情况,并基于数值模拟和高精度地质雷达对所研究回采巷道不同位置处的围岩松动圈进行了分析和实测.结果表明:基于围岩变形的扰动因子具有较好的物理意义,能够用于分析不同开采阶段不同巷道受扰动情况;扰动因子D越大,回采对巷道稳定性影响越大;当受一次扰动的回采巷道扰动因子D≥0.7时和受二次扰动的回采巷道扰动因子D≥0.6时,巷道稳定性均需加强安全预警.
- 赵毅鑫姜耀东张科学王宏伟田素鹏
- 关键词：扰动状态理论回采巷道稳定性松动圈
- 开采扰动下断层面库仑应力及诱发矿震时空演化特征被引量：17
- 2018年
- 为研究煤矿开采扰动下断层面库仑应力演化特征及诱发矿震时空分布规律,基于赵楼矿1303综放工作面生产地质条件,理论分析了断层面库仑应力影响因素,采用数值模拟及岩石力学试验方法,探讨了逆断层下盘工作面向断层开采过程中,断层面不同位置库仑应力变化规律,并分析了现场矿震监测数据时间统计特征及震源空间分布规律。结果表明:开采扰动因素σ_x,σ_y,τ_(xy)(等于τ_(yx)),断层倾角θ及断层面摩擦因数μ综合决定了断层面库仑应力f,当开采扰动及断层摩擦因数确定时,取df/dθ=0可确定断层活化失稳最危险角;断层构造破坏了采动应力扰动圈的对称性及位移扰动圈的连续性;岩石力学试验及数值模拟结果均表明沿断层面岩层高位点先于低位点受到采动影响,且过断层前随断层与工作面距离减少,断层面活化失稳危险先升高后降低;工作面过断层前后,矿震日震动频次由20次/d上升至35次/d,而日震动平均能量由22 kJ下降至4 kJ,表明工作面过断层前高能量矿震较多,对围岩扰动剧烈,过断层后扰动较平缓;同时工作面过断层前后,断层面上矿震震源集中区由高层位岩层向低层位岩层转移。
- 赵毅鑫赵毅鑫王浩卢志国
- 关键词：断层库仑应力矿震
- 单轴多级循环加载下原煤加卸载响应比演化特征被引量：13
- 2018年
- 煤矿井工开采往往对采场周边煤岩体产生周期性扰动,研究单轴多级循环加卸载条件下煤变形及破坏特征有助于深入认识煤柱损伤、劣化及失稳破坏机制,并为获取煤柱失稳前兆提供有效分析手段。通过开展原煤单轴多级循环加卸载实验,利用弹性模量变化量提取加卸载响应比以描述原煤破坏前兆特征;并基于声发射累计振铃计数定义加卸载响应比,探讨原煤破坏过程中内部损伤演化特征及破坏前兆。此外,通过对实验前、后煤样内部结构的CT扫描,结合逆向化建模方法,分析煤样破坏特征及模拟单元数量对加卸载响应比数值计算结果的影响。研究发现:基于实验获得的单轴循环载荷下原煤加卸载响应比存在3个变化阶段,且在每级应力水平下均呈周期性"W"型变化特征;当荷载水平逐渐升高时加卸载响应比呈下降趋势,当荷载水平较高且接近峰值荷载时,加卸载响应比先下降后急剧上升;而基于声发射累计振铃数计算的加卸载响应比则呈持续减小趋势,并在破坏前接近1。
- 赵毅鑫赵毅鑫滕腾龚爽杨志良陈恺
- 关键词：岩石力学循环加卸载加卸载响应比CT扫描
- 单轴压缩条件下砂岩的声热效应特征研究被引量：7
- 2019年
- 在单轴压缩条件下对鄂尔多斯盆地煤系地层中的中砂岩、细砂岩、粉砂岩进行声发射(AE)和红外辐射测试,分析加载过程中应力、声发射能量、平均红外温度(AIRT)与时间演化特征,研究不同颗粒砂岩在破裂过程中的声热效应特征。结果表明:同种砂岩不同区域AIRT在压密弹性阶段走势相同,在塑性及破坏阶段走势并不一致,总体呈波浪下降趋势,且砂岩中部的温度均高于上部和下部;不同砂岩破坏时温度变化与能量积聚、耗散状态相关,表面整体AIRT变化呈现波浪下降趋势;AE刚开始不明显,塑性阶段后期AE由相对平静状态进入突增状态,峰后仍有大量AE现象;红外辐射的前兆要先于AE,中砂岩的红外预警时间平均比AE提前20.533 s,细砂岩提前6.516 s,粉砂岩提前6.4 s,AE敏感性要高于红外辐射;砂岩的声热效应与颗粒大小密切相关,颗粒越大,声热效应越明显,依次为中砂岩、细砂岩、粉砂岩。
- 杨志良赵毅鑫杨东辉杨东辉刘斌
- 关键词：单轴压缩砂岩敏感性
- 矿震扰动下采区煤柱应力偏量集中区诱冲机制及防治方法被引量：15
- 2017年
- 以张双楼矿西一采区生产地质条件为工程背景,基于应力偏量、等效应力、Mises强度准则、能量释放速率分析了煤岩冲击失稳的充要判别准则,揭示了采区煤柱覆岩结构、应力偏量、矿震事件随工作面回采演化规律,并探讨了矿震扰动下采区煤柱冲击危险防治方法.结果表明:煤岩冲击失稳充要条件为开采活动及矿震扰动引起的应力偏量超过煤岩体强度极限,且单位时间内煤岩系统释放弹性能量与矿震应力波输入能量之和大于煤岩系统稳态破坏消耗能量;随着采区工作面持续开采,采区煤柱两侧覆岩形成"T"型悬臂结构并不断损伤破坏;以标量应力偏量第二不变量J2表征应力偏量σ′_(ij),煤柱区应力偏量前期呈"M"型分布并逐渐向单峰型转变,屈服破坏区逐渐向煤柱中部扩展;以矿震频次、能量、震源位置表征应力波扰动σ_(ij)~d,矿震扰动以低能量事件为主,且主要集中于正回采工作面及采区煤柱区域.根据分析结果,提出矿震扰动下采区煤柱切顶爆破、扩大采区煤柱宽度、跨上山开采、大直径钻孔卸压等防冲方法.
- 王浩赵毅鑫牟宗龙焦振华张旭卢志国
- 关键词：冲击地压矿震应力偏量覆岩结构
- 基于FLAC^(3D)的软岩巷道支护方式对比分析被引量：4
- 2013年
- 以辽宁铁法煤业集团小康矿为工程背景,通过分析该矿地质条件,提出一种能够有效控制围岩变形的高强高预紧力支护方式。运用FLAC^3D数值模拟软件,对地质条件复杂的软岩巷道S2N8工作面运输巷,按照实际尺寸分别建立新旧支护方式的数值计算模型。通过分析数值计算结果,对比新旧支护方式下巷道围岩位移和塑性圈范围,得出新型支护方式能够有效控制围岩变形和破坏。对模拟段巷道进行了现场工业试验,并对巷道围岩位移进行监测,证明模拟结果的可靠性。
- 刘帅武俊平
- 关键词：复杂地质条件FLAC^3D软岩巷道
- 逆断层下盘工作面回采扰动引发断层活化特征的试验研究被引量：24
- 2018年
- 为分析逆断层下盘工作面回采对断层面错动失稳影响,在双轴等压加载条件下,试验获得了逆断层下盘煤层回采扰动下断层活化失稳特征。结果表明:回采工作面围岩由内向外形成采动卸压区、支承升压区、原始应力区的动态演化将诱发断层构造错动活化,且逆断层构造更易受回采工作面扰动区影响;双向等压条件下逆断层下盘煤层开挖,垂直方向扰动与水平方向扰动载荷比由1逐渐增加至6,断层面发生离层或剪滑失稳的危险升高;断层构造面附近应变呈不均匀分布,且煤层处应变明显高于顶、底板岩层;煤层开挖引发的声发射事件84%能量分布在10-13~10-10 J,主要分布于煤层顶板岩层,且跨越断层面声发射事件较少,表明断层构造对应力扰动有阻断作用;开挖煤层与断层面交叉处是声发射事件集聚区域,发生错动失稳危险性较高。对比赵楼煤矿1303工作面实际矿震数据,矿震震源与试验声发射源空间分布特征具有一定相似性,佐证了类逆断层组合结构岩石试验方法的可行性。
- 赵毅鑫赵毅鑫王浩卢志国卢志国
- 关键词：逆断层声发射矿震冲击地压
- 复合动力灾害危险下被保护层回采巷道位置优化被引量：5
- 2017年
- 针对突出煤层中回采巷道围岩易受采动影响而产生应力集中,存在围岩冲击动力失稳危险,进而可能诱发冲击-突出复合动力灾害的难题,以淮南矿区朱集西矿保护层开采为工程背景,分析了影响煤岩冲击-突出复合动力灾害的主要因素,计算了被保护层卸压范围,模拟分析了被保护层中回采巷道布置在不同位置时其围岩应力峰值、塑性区范围及峰值点煤岩应力梯度的变化特征,确定了被保护层回采巷道复合动力灾害防治优化区及局部预警防治措施。结果表明:采深、煤岩力学性质、煤岩结构、构造应力是影响煤岩复合动力灾害的主要因素;保护层开采可降低被保护层煤岩冲击-突出复合动力灾害危险性;保护层回采后,被保护层中回采巷道位置从外错向内错变化时,其围岩应力峰值、峰值点处煤岩应力梯度逐渐降低,围岩塑性范围先增大后减小;确定被保护层回采巷道内错17~30 m范围为防治煤岩复合动力灾害优化区。
- 王浩赵毅鑫焦振华李思乾易恩兵
- 关键词：保护层开采煤与瓦斯突出
- 不同沉积年代砂质泥岩拉伸力学特性研究被引量：3
- 2020年
- 为分析不同沉积年代对西部弱胶结砂质泥岩拉伸力学特性的影响,以白垩系志丹群组、侏罗系直罗组和延安组砂质泥岩为研究对象,基于矿物成分和微观分析,开展巴西劈裂声发射试验,研究其在劈裂过程中的峰值能率、破坏形态、声发射特征、损伤变量演化以及拉伸力学特征.结果表明:志丹群组、直罗组、延安组红庆河顶板和底板砂质泥岩的微观形貌分别为叠层状、蠕虫状、团窝状和散粒状,其抗拉强度分别为1.78,2.38,6.13和5.27 MPa,峰值能率分别为420.9,571.1,2419.5和1420.0 J/m^2;志丹群组砂质泥岩破坏形态单一,无裂纹分叉,直罗组砂质泥岩出现粗裂纹,延安组砂质泥岩出现主裂纹分叉,甚至撕开,呈多种破坏形态;延安组砂质泥岩声发射累计撞击数、累积能量均高于志丹群组、直罗组;延安组砂质泥岩损伤变量D呈台阶式陡增,志丹群组和直罗组呈渐变式特征,具有明显差异.
- 杨志良张村宋红华杨东辉马斌杰
- 关键词：声发射
