刘帅
- 作品数：11 被引量：149H指数：7
- 供职机构：东北大学资源与土木工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金安徽省“115”产业创新团队资助项目安徽省高校省级自然科学研究项目更多>>
- 相关领域：矿业工程建筑科学更多>>
- 大倾角煤层综采工作面液压支架失稳机理与控制被引量：43
- 2018年
- 针对大倾角旋转俯伪斜大采高综采面液压支架稳定性控制特点,结合潘二矿12124综采工作面地质与工程条件,开展了破碎顶板和软煤条件液压支架与刮板输送机稳定性控制机理与方法研究。基于现场观测数据分析,构建了大倾角综采工作面液压支架倾倒与下滑两种失稳模式,对比分析了支架受力特征,揭示了支架失稳与煤层倾角、支架顶梁和直接顶的摩擦因数之间的关系。推导了液压支架带压移架的"带压临界值",提出了铺金属网带压擦顶追机移架方法。综合分析设计了旋采段回采调斜比例为1∶3,并确定了俯伪斜回采段输送机下滑量不应大于304 mm,并通过设置了防倒、防滑千斤顶的"三机"联合防倒滑措施,有效控制"三机"稳定性及片帮、冒顶,实现了大倾角厚煤层安全高效开采。
- 杨科池小楼刘帅
- 关键词：大倾角煤层支架-围岩关系矿压控制安全高效开采
- 深井软岩下山巷道群非对称破坏机理与控制研究
- 受邻近巷道或工作面回采影响,巷道群中单一巷道通常处于复杂应力环境中并呈现非对称变形特点.以皖北煤电公司刘桥一矿Ⅱ66下山巷道群为支护工程实践,采用现场调查、实验室实验、理论分析、数值模拟以及工业性试验相结合的方法,探讨了...
- 刘帅杨科唐春安
- 关键词：巷道群巷道支护深井软岩
- 刘桥一矿深井软岩下山巷道围岩控制技术被引量：5
- 2016年
- 随着煤矿开采深度的逐渐增加,深井软岩巷道的围岩稳定控制问题已成为制约煤矿向深部发展的重大难题。为了研究深井软岩巷道的围岩控制理论和支护方法,以刘桥一矿-810 m水平Ⅱ66轨道下山为支护工程实践。采用工程地质调查、实验室试验和数值仿真等手段,系统分析了深井复杂工程地质条件下软岩下山巷道围岩变形破坏特征及失稳机理,提出了锚-网-索-注多层次组合控制方案。该方案尤其注重对巷道肩窝和帮角进行结构补强,同时对围岩变形破坏严重一侧进行加密支护。工业试验表明,采用该方案后,巷道围岩变形得到了有效控制。
- 鲁德丰刘帅王纪尧
- 关键词：深井软岩地应力
- 多关键层跨煤组远程被保护层煤壁片帮机理及防治被引量：7
- 2019年
- 煤壁片帮是制约大采高软煤综采工作面安全、高效回采的主要因素之一。基于淮南矿区A组煤、B组煤煤系地层禀赋及下保护层开采生产条件,针对潘二矿11224工作面煤壁片帮破坏特点,采用现场实测、物理模拟、理论分析、工业试验等方法,研究了多关键层结构跨煤组远程下保护层开采覆岩采动裂隙发育规律和被保护层大采高软煤综采工作面煤壁失稳力学过程,揭示了回采前已受采动影响的煤壁片帮机理并提出控制措施。结果显示:①被保护层煤壁破裂形式主要为不规则滑移体沿破裂面的滑移运动,同时伴有区域多发性及倾向蔓延性,片帮迹线观测到贯穿煤层的节理弱面;②物理模拟显示,受下保护层开采影响,远程被保护层11224工作面处于覆岩“三带”中弯曲下沉带内,并出现大量随机分布的法向节理裂隙;③薄板模型极限挠度分析显示,采高、关键层空间结构、垮落带和断裂带岩层碎胀系数是决定“三带”发育高度的主控因素,理论计算所得“三带”发育特征与物理模拟一致;④基于煤壁片帮形式和受扰动影响特征,建立被保护层煤壁单元受力简化模型,给出考虑围压作用任意形态三棱柱体剪切破坏判据;⑤三棱柱体破裂后形成滑移体,主控弱面控制滑移体的摩擦滑动,提出滑移体沿结构面摩擦滑动失稳判据;⑥提高支架阻力和护帮力、采用“棕绳+注浆”柔性支护以及工字钢辅助铺网加强支架支护,可显著提高煤壁单位稳定性。
- 杨科刘帅刘帅唐春安池小楼
- 关键词：保护层开采煤壁片帮矿压控制
- 深部厚硬顶板综放开采覆岩运移三维物理模拟试验研究被引量：18
- 2021年
- 为分析深部厚硬顶板破断对厚煤层安全开采的影响,根据胡家河矿402102工作面工程地质和开采条件,构建了大型真三维相似物理模拟试验(3500 mm×3000 mm×2000 mm),开展了留煤柱双工作面开采的试验研究。利用光栅位移连续监测装置对采动覆岩位移进行实时监测,获得了厚硬顶板条件下厚煤层开采覆岩破断运移规律和"三带"动态演化特征。研究结果表明:厚硬关键层变形破断时,软弱岩层会发生协同运动,位移监测点位移量发生突增,监测点位移曲线随工作面推进呈"台阶式"变化。在一侧临空条件下,402102工作面亚关键层1(粉砂岩)初次破断步距为43 m,周期破断步距为21 m;亚关键层2(含砾粗砂岩)初次破断步距为74 m,周期破断步距为51 m;亚关键层3(中砂岩)初次破断步距为171 m。当亚关键层2发生周期性破断和亚关键层3发生初次破断时,采空区位移监测点位移量均发生增幅,覆岩发生大范围整体性运动,矿压显现较为剧烈;受402103采空区采动覆岩结构的影响,在402102工作面回采时,其回风巷侧覆岩运移较为剧烈,巷道受动压影响较大。根据位移监测点的位移量和覆岩变形碎胀因子max(Ki)的大小,对采动覆岩"三带"发育形态进行了初步判别,亚关键层1(粉砂岩)和亚关键层2(含砾粗砂岩)均处于冒落带中,且随着工作面推进,冒落带和裂隙带高度呈"台阶式"增大。
- 杨科刘文杰刘文杰张庆贺刘帅张寨男
- 关键词：厚煤层开采
- 近距离采空区下大倾角俯伪斜工作面矿压显现特征研究被引量：10
- 2019年
- 针对大倾角俯伪斜工作面矿压分布特点,结合潘北矿大倾角近距离煤层群开采地质与工程条件,开展了大倾角煤层采空区下俯伪斜工作面不同开采阶段支承压力演化特征研究。根据现场观测数据以及数值模拟分析,构建了不同回采阶段大倾角煤层俯伪斜开采煤壁前方支承压力分布以及数值计算模型,计算了煤壁前方支承压力作用范围,揭示了大倾角煤层采空区下俯伪斜工作面支承压力'鞍型'分布特征。通过理论分析及现场实测分析了工作面周期来压步距及顶板来压强度,提出了工作面矿压控制对策,取得良好的经济技术效益。
- 肖家平刘帅刘帅
- 关键词：大倾角矿压显现顶板运动
- 大倾角煤层综采工作面再生顶板与支架失稳机理被引量：18
- 2020年
- 针对底分层煤层开采诱导采场再生顶板二次破坏和支架失稳特点,以潘北矿1212(3)再生顶板下大倾角煤层工作面为例,综合运用井下钻孔三维成像对再生顶板结构实测、基于声发射监测技术的相似物理模拟和理论分析3种技术手段,对大倾角煤层综采面再生顶板顶板结构、垮落特征以及支架失稳模式进行了研究。通过对底分层再生顶板施工的3个钻孔进行孔壁成像确定了底分层再生顶板胶结压实状态,结合相似物理模拟确定了煤层回采过程中的再生顶板垮落规律,并采用理论计算分析了再生顶板运动对采场支架稳定性的影响程度。结果表明:①受煤层倾角影响,再生顶板压实程度呈现出采场下部高于采场中部,采场上部压实程度最弱的非对称压实特征;②底分层顶板3~5 m范围内岩层易在支架间冒漏,此范围再生顶板是改变支架位态的关键岩层;③底分层再生顶板破断失稳经历了6个阶段,基于声发射信号强弱程度确定了采场下部再生顶板高位悬臂梁的断裂和上部再生顶板的滑移是引起底分层顶板破碎严重的主因;④基于现场支架载荷数据,验证了相似物理模拟准确性,标划出采场上部是支架稳定性重点防控区域;⑤在综合厘定再生顶板-支架作用关系基础上,构建再生顶板运动下的大倾角煤层采场支架倾倒和下滑失稳模型,分析支架受力特征,获得支架在倾倒、下滑临界状态下的架间作用力分别为-126.8 kN,86.2 kN,揭示了再生顶板载荷作用位置对支架稳定性影响显著;⑥探讨了护帮、护顶和护架的三位一体协同支护体系。
- 杨科池小楼刘钦节刘文杰刘文杰
- 关键词：再生顶板综采工作面大倾角煤层围岩破坏
- 区段煤柱渗透性分析与防火效应研究被引量：7
- 2018年
- 煤柱宽度大小不仅影响巷道的稳定性,而且对煤柱漏风也有重要的影响。针对4103轨道巷煤柱条件,采用理论分析、数值计算与现场观测验证相结合的方法,分析稳定性前提下煤柱宽度与其渗透特性的关系,提出预防煤柱自燃的合理煤柱宽度计算公式。理论分析表明:煤柱的最小宽度与其渗透特性以及漏风压差成正比,煤柱的透气性系数越大,需要阻止煤自燃的煤柱宽度越宽;煤柱两侧漏风压差越大,控制漏风引起煤柱自燃所需的煤柱越宽;从维持巷道稳定、控制巷道围岩变形在合理范围内,以及防止煤柱漏风诱发自燃的综合结果看,煤柱宽度至少7 m。现场巷道变形监测、煤柱漏风测试和煤柱自燃征兆信号监测结果表明:轨道巷两帮移近量随观测时间延长而增大并渐趋稳定,最大为98 mm;煤柱总漏风量24.67 m3/min;煤柱内温度和气体未发现明显异常。由此可见,考虑煤柱自燃提出的7 m宽煤柱实现了预计的支撑、堵漏与防火的目的。
- 秦汝祥杨科刘帅戴广龙李志华
- 关键词：区段煤柱自燃渗透性漏风煤柱宽度
- 煤岩组合体冲击动力学特征试验研究被引量：11
- 2022年
- 为探究冲击荷载作用下煤岩组合体承载结构的动力学响应特征,采用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统结合超高速摄像机,设计开展了4种典型岩样与相同煤样水平层状复合而形成的煤岩组合体冲击压缩试验,对比分析了应力波由岩入煤情况下,煤岩组合体应力波传播规律、动态应力-应变关系、能量耗散规律及破坏失稳特征。研究结果表明:①煤岩组合体与入射杆波阻抗匹配效果的差异性对应力波传播的影响随冲击速度的增大逐渐减弱。②随冲击速度的增大,煤岩组合体最大动态峰值应力和峰值应变具有明显的应变率效应,入射能呈线性增大且与试样无关,反射能占比近似呈线性降低,最大动态峰值应力和吸收能占比近似呈幂函数增大。③冲击荷载作用下,煤岩组合体宏观裂隙起裂大多发生在远离煤岩交界面且强度相对较低的煤体或岩石端部,当裂隙发育至煤岩界面处,且裂纹尖端应力大于“弱化”煤岩强度时,裂隙将越过煤岩界面继续发育。④煤岩组合体冲击破坏时,在组合体动力显现影响程度方面,呈现出冲击速度大于岩石强度,岩石强度大于波阻抗匹配效果的规律。⑤相同冲击速度下,随着岩石强度的增大,岩组分更多起到能量的积聚和传递作用,岩石模式由劈裂破坏向剪切破坏转变,煤岩组合体动力显现逐渐向煤体转移,煤体破坏程度逐渐增大,煤样破碎颗粒逐渐由块状向粉状过渡,煤样破碎块体块度平均粒径降低,煤岩组合体分形维数逐渐增大。研究结果对动压巷道围岩控制提供了基础研究。
- 杨科刘文杰刘文杰马衍坤刘帅刘帅许日杰
- 关键词：SHPB
- 深井软岩下山巷道群非对称破坏机理与控制研究被引量：17
- 2019年
- 受邻近巷道或工作面回采影响,巷道群中单一巷道通常处于复杂应力环境中并呈现非对称变形特点。以皖北煤电公司刘桥一矿II66下山巷道群为支护工程实践,采用现场调查、实验室实验、理论分析、数值模拟及工业性试验相结合的方法,探讨巷道群非对称变形破坏机理,并针对各巷道提出相应优化支护方案。研究表明:1)巷道群中后掘进巷道打破了先掘巷道围岩应力平衡,应力重新分布,在达到新的平衡过程中,围岩变形加剧。2)巷道群围岩岩性软弱、强度低,煤样CT扫描发现存在较多光滑板状裂隙,基质被裂隙网络分割和包围。X射线衍射实验显示,轨道下山底板为弱膨胀性岩石。3)Ⅱ66采区最大水平主应力为31.87MPa,侧压系数1.5,非均匀系数1.61。巷道群最优布置方位角为N269°E或N197°E,实际走向与最大主应力方向夹角为71°,巷道断面承受较高水平应力作用。4)巷道群开拓延伸后,二次应力场在巷间围岩叠加,辅助下山呈非对称变形。4煤回采对巷道群没有影响,6煤西翼工作面回采致使各巷道顶板和右帮位移急剧增大,停采线距离应由60 m改为120 m。5)提出中空组合锚杆(索)分区注浆全断面控制对策,增加控底措施,并对应力集中及变形的始发部位加密支护,同时对U型钢棚进行结构补强。工程实践表明,优化后的支护方案使围岩变形得到有效控制,围岩完整程度显著提高。
- 刘帅刘帅杨科
- 关键词：深井软岩
