杨磊
- 作品数：17 被引量：157H指数：8
- 供职机构：煤炭科学研究总院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金中国煤炭科工集团有限公司科技创新基金更多>>
- 相关领域：矿业工程化学工程建筑科学更多>>
- 接触角测定仪在无梯粉状硝铵炸药配方研制中的应用
- 2011年
- 通过对基本型接触角测定仪进行改进,增加电热控温装置,使其适宜于高熔点蜡油的进样及测量。利用改进后的接触角测定仪对改性硝酸铵与油相材料包覆后的接触角进行测量,并结合炸药爆炸性能测试,结果表明此仪器可用于表征硝酸铵的改性效果,指导无梯粉状炸药的配方研制。
- 杨磊
- 不同冲击倾向性煤体声发射能量特征与时空演化规律研究被引量：11
- 2020年
- 为了弄清声发射与冲击倾向性的关联性,对具有强、弱和无冲击倾向性的煤体开展单轴压缩下的声发射试验,分析了煤体的声发射能量特征与定位事件的时空演化规律。结果表明:强冲击倾向性煤体在受载前期和中期,声发射能率与总能量数均很低,临近峰值强度时开始急剧增长;弱、无冲击倾向性煤体声发射能量在整个阶段表现较活跃,尤其在受载的中后期,呈阶梯式逐步增长趋势;不同冲击倾向性煤体均在临近破坏时出现大量高能量声发射信号。声发射能率和总能量数趋于活跃可作为煤体破坏的前兆信息,随着冲击倾向性的增强,声发射能量趋于活跃越滞后。声发射空间定位演化结果直观反映了煤体内部声发射源位置与破裂发展状况,其空间分布与聚集位置可对应于煤体内部应力集中与宏观破坏区域;随着煤体冲击倾向性的增强、受载应力水平的增大,声发射定位事件数量逐步增加,临近峰值强度时,声发射定位事件急剧增长。声发射总能量数、定位事件数与冲击倾向性呈正相关关系,从一定程度上揭示了煤体积聚和释放弹性能的能力。
- 杨磊
- 关键词：煤体声发射
- 煤岩组合体的能量演化规律与破坏机制被引量：45
- 2019年
- 为研究煤岩组合结构受压过程中的能量演化规律与破坏机制,对煤、岩石及3组煤岩组合体进行了单轴一次加载与循环加卸载试验,分析了煤岩组合体输入能密度、弹性能密度、耗散能密度以及弹性模量与单轴抗压强度等力学参数的演化规律,得到了不同试样的储能特性,基于煤岩组合体的力学响应、能量演化与变形破坏特征,建立并探讨了煤岩组合体破坏的能量驱动机制。结果表明:煤岩组合体峰前阶段的输入能密度、弹性能密度及耗散能密度随轴向应力的增加呈明显的非线性增长特征,峰前阶段的能量密度-应力曲线可分为压密段、弹性变形段和非稳定破裂发展阶段,整个过程储存在试样内部的弹性能较高,耗散能较少,试样达到屈服后,耗散能所占比例开始增加。煤岩组合体的单轴抗压强度与弹性模量介于纯煤和岩石试件中间,更接近于纯煤试件,随着岩石强度的增大,组合体力学性能稍有增强,但幅度有限,煤体是控制组合体强度等力学特性的主要因素。煤岩组合体破坏的能量驱动机制可概括为:煤岩组合体受压过程中,煤、岩开始不断储存弹性应变能,煤体储能速度快,内部弹性能达到其储能极限时,煤体率先发生破坏,破碎程度高,主要呈X状共轭斜面剪切破坏,破坏瞬间释放的能量传递至岩石,达到岩石的储能极限时,煤体中裂纹扩展贯通至岩石内部,在弹性能的驱动下岩石发生张拉破坏。
- 杨磊杨磊王晓卿高富强
- 关键词：循环加卸载非线性储能
- 开挖诱导锁固断层滑移的实现方式及影响因素被引量：1
- 2021年
- 国家重大科研仪器研制项目“煤矿巷道断层滑移型冲击地压模拟试验系统”旨在研制大型三维断层滑移型冲击地压物理模拟仪器,断层滑移的诱导实现是项目面临的首要难题。为获得开挖诱导断层滑移的合理实现方式,提出了包含锁固段的断层结构形式,设计了单断层和双断层布置条件下开挖诱导断层滑移的试验方案,开展了相似模拟试验和数值模拟试验,系统研究了加载板摩擦、断层倾角和围压对断层滑移和锁固段破断的影响,给出了仪器设计的初步建议。研究结果表明:(1)断层滑移型冲击地压物理模拟仪器适合采用“三向四面”加载方式,模型体可采用单断层布置或双断层布置,断层结构可采用岩桥型锁固段。(2)在三维加载条件下,断层上盘底部瞬时开挖可成功诱导断层滑移。开挖后开挖空间上方模型体发生局部破坏,断层主滑方向边界应力降低;断层主滑方向边界应力恢复对残留断层上盘形成加载,导致断层在锁固段处滑移、锁固段被剪断。(3)断层滑移行为受加载板摩擦、断层倾角与围压的共同影响。加载板摩擦因数应不超过0.2;单断层布置时,断层倾角应不小于50°,双断层布置时(边界断层倾角为45°),滑移断层倾角应不小于60°;断层主滑方向边界应力应远大于断层倾向方向边界应力,断层走向方向边界应力应大于断层倾向方向边界应力。
- 王晓卿高富强高富强原贵阳李建忠
- 关键词：冲击地压数值模拟
- 深部厚煤层留底煤掘进巷道冲击地压发生原因及防治方法被引量：2
- 2017年
- 结合具体工程案例分析了冲击显现特征,从围岩应力分布和弹性能释放两个角度分析了其发生冲击地压的主要原因,并提出了相应的防范及防治对策。研究结果表明:深部厚煤层掘进留设顶底煤后,巷道顶底板煤岩体水平应力集中程度较高,尤其是巷道底煤,应力集中系数达到1.6;开挖后底煤2m处煤岩体弹性能呈迅速积聚随后释放特征,是重点潜在冲击危险源,开挖稳定后,顶、底板和迎头前方弹性能水平较高。为此提出了不留设底煤或底煤留设小于2m的防范措施,基于围岩弹性能的演化规律提出了卸-支时空耦合的冲击地压防治对策。
- 杨磊杨磊王书文王书文
- 关键词：底煤掘进巷道冲击地压
- 煤矿巷道断层滑移型冲击地压试验系统研制与试验验证
- 2024年
- 断层滑移型冲击地压是煤矿冲击地压的主要类型,目前对其发生全过程缺乏系统研究,其机理与防控仍是根本难题。为实现断层滑移型冲击地压的试验模拟,研制了煤矿巷道断层滑移型冲击地压试验系统,开发了低强高脆相似模拟材料,制备了包含断层与巷道的大尺寸相似模型,开展了一系列验证试验,实现了巷道冲击破坏模拟与断层剪切滑移模拟。煤矿巷道断层滑移型冲击地压试验系统具备三向六面加载功能,竖向加载能力为20 MPa,模型尺寸为1.50 m×0.75 m×0.75 m;主体框架创新采用键板连接,确保了主体框架的高刚度;发明了蜂窝加载壳结构,实现了密集油缸群加载,能够满足断层滑移型冲击地压试验模拟的要求。开发了适用于断层滑移型冲击地压模拟的相似材料,材料以水玻璃为胶结物、以氟硅酸钠为固化剂、以滑石粉为骨料,单轴抗压强度介于3.44~7.81 MPa,冲击能指数为9.2,弹性能指数为8.83,兼具低强高脆特性。基于试验系统和低强高脆材料实现了静载巷道冲击破坏模拟,验证了低强高脆相似材料模拟巷道冲击破坏的可行性,获得了巷道极限平衡状态的加载条件,巷道帮部连续片落为巷道冲击破坏的显著前兆特征。实现了粗糙锯齿断层的剪切滑移模拟,证实粗糙断层剪切滑移会对巷道形成动载扰动,获得了断层剪切滑移的合理加载方式,采用动区顶部先加载、底部后卸载的方式能够实现断层的瞬间滑移,并能消除对静区应力状态的影响。
- 康红普康红普王晓卿高富强王琦柏建彪王琦章冲王襄禹李延辉杨磊原贵阳
- 关键词：物理模拟
- 基于能量耗散率的钻孔防冲效果评价方法被引量：18
- 2016年
- 采用理论分析、实验室试验及数值模拟等手段,研究了从能量角度评价钻孔防治冲击地压效果的方法。钻孔前后应力总量计算表明,钻孔对煤岩体的作用在于"调压",并非仅"卸压"。相对于应力角度,从能量角度评价钻孔防冲效果的过程更为简便。不同矿井煤样单轴加卸载试验发现,采用线弹性体弹性应变能计算公式的计算结果要大于实际值,且冲击倾向性越弱,计算误差越大,提出了基于弹性能量指数的修正公式。钻孔围岩弹性应变能的变化受最大主应力的做功特征主导,围岩应力调整过程中,弹性应变能能否积聚与围岩方位及侧压系数有关。在此基础上,提出钻孔耗能率的概念,可定量评价不同钻孔防冲设计之间的优劣,并通过FLAC3D进行数值模拟实现。以钻孔耗能率为评价指标得出,钻孔防冲效果与钻孔孔径呈幂函数关系,与煤层强度呈负相关。与φ100 mm钻孔相比,φ150 mm钻孔耗能效果是其2.9倍,φ200 mm钻孔耗能效果是其6.5倍。
- 王书文潘俊锋刘少虹夏永学杨磊杨磊
- 关键词：钻孔能量耗散冲击地压
- 不同冲击倾向性煤单轴压缩下能量演化与损伤特征被引量：8
- 2021年
- 为了研究不同冲击倾向性煤单轴压缩过程中的能量演化规律与损伤特征,基于实验室冲击倾向性等力学参数测试,通过颗粒流数值程序PFC2D获取能够较真实反映煤样宏观力学特性的细观参数,模拟分析了不同冲击倾向性煤单轴压缩下的能量演化规律与损伤特征。研究结果表明:不同冲击倾向性煤的能量演化规律相似,峰值强度前,边界做功主要转化为应变能,耗散能、滑动能与动能的占比则非常小;峰值强度后,应变能快速释放,耗散能、滑动能与动能开始迅速增长。随着冲击倾向性的增强,应变能释放与动能增长速率显著增大,提出应变能释放比率与动能增长比率2个指标,发现应变能释放比率、动能增长比率与冲击倾向性指标中的单轴抗压强度、冲击能量指数以及弹性能量指数具有很好的相关性,可采用该指标来辅助评判煤样的冲击倾向性。峰值强度前不同冲击倾向性煤样内部微裂纹演化规律近似,峰值强度点后微裂纹急剧增长,增速与冲击倾向性呈正相关关系。基于裂纹萌生与体积应变曲线的确定方法,得出煤的起裂应力水平主要分布在44.18%~51.67%,损伤应力水平在89.04%~93.86%。强冲击倾向性煤样的起裂应力水平与损伤应力水平均高于弱和无冲击倾向性煤样,起裂应力水平与损伤应力水平从细观损伤力学角度解释了强冲击倾向性煤样易积聚高弹性应变能并产生脆性冲击破坏的能力。
- 杨磊杨磊李建忠
- 关键词：煤颗粒流模拟
- 急倾斜煤层综放工作面冲击危险性评价研究被引量：13
- 2019年
- 为了提高急倾斜煤层综放工作面冲击地压危险性评价指标的准确性和增强评价方法的适用性,采用数值模拟及理论计算的方法,得到了综采工作面过煤柱区域的应力分布,分析了采掘工作面应力扰动叠加的影响,提出了近直立煤层动态权重评价法的计算体系,介绍了近直立煤层冲击危险性评价指标和评价指标分级过程,并将动态权重评价法应用于+495 m水平综放工作面冲击危险性评价中。研究结果表明:碱沟煤矿急倾斜综放工作面冲击地压的主要影响因素是煤柱和采掘工作面应力扰动叠加;+495 m水平综放工作面冲击危险等级为Ⅱ级,具有弱冲击危险性,并划分了沿工作面走向830～1 000 m、370～530 m、上分层终采线前后50 m范围3个冲击危险区域,现场验证了动态权重法能有效实现急倾斜煤层冲击地压危险性评价。
- 曹民远孙雪亮杨磊刘永红
- 关键词：冲击地压急倾斜煤层综合指数法
- 动静载作用下煤的动力学特性试验研究被引量：13
- 2018年
- 为了揭示冲击倾向性煤岩动力破坏过程的载荷响应规律,分别采用声发射系统,霍普金森杆试验装置,研究了不同冲击倾向度、不同动静载组合作用下煤样动力破坏特性.研究结果表明:积聚弹性能的不同,不同冲击倾向度煤样动力破坏过程、形式则不同;强冲击倾向性煤样声发射事件主要集中分布在煤样的中轴线位置,煤样最终以劈裂破坏为主;弱冲击倾向性煤样声发射事件均匀分布在煤样内部,煤样以劈裂和局部剪切破坏为主;无冲击倾向性煤样声发射事件零散分布在煤样中部,煤样发生整体性破坏.静载荷不变的条件下,试件动力学参量随动载荷的增大呈增强趋势,随着动载荷增大,试件达到极限失稳所经历的时间变短;加载动载荷固定不变时,试件动力稳定性、达到极限动力失稳经历时间分别与加载静载荷成正相关关系,但存在临界值,即当加载静载荷值达到煤样强度极限50%时,对试件动力破坏起到加速作用.研究结果为煤矿现场冲击地压发生机理分析提供基础规律指导.
- 潘俊锋刘少虹杨磊杨磊王书文
- 关键词：冲击地压动力学特性失稳
