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安徽省关闭煤矿资源调查及其综合利用研究 被引量:1
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作者 刘飞跃 陈澫赟 +3 位作者 杨科 段敏克 刘钦节 杨凌越 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1-11,共11页
【目的】在煤炭资源持续高强度开发与能源供给侧结构性改革的背景下,安徽省关闭了一批资源枯竭、产能落后的煤矿,而关闭煤矿仍赋存有地下空间、遗煤、瓦斯、矿井水、土地与基础设施设备等资源,开展关闭煤矿资源再利用具有现实的工程价... 【目的】在煤炭资源持续高强度开发与能源供给侧结构性改革的背景下,安徽省关闭了一批资源枯竭、产能落后的煤矿,而关闭煤矿仍赋存有地下空间、遗煤、瓦斯、矿井水、土地与基础设施设备等资源,开展关闭煤矿资源再利用具有现实的工程价值和经济效益。【方法】统计自2013年以来安徽省59座关闭煤矿基础信息和再利用现状,分析关闭煤矿分布特征、遗留资源与再利用潜力;构建安徽省关闭煤矿数据库与WebGIS云平台,实现关闭煤矿信息查询分析与可视化;以潘一矿与石台煤矿为例,分别介绍遗留瓦斯抽采与半地下抽水蓄能的关闭煤矿再利用方案。【结果和结论】结果表明:安徽省关闭煤矿主要集中分布在两淮矿区,部分关闭煤矿关闭时间较短、遗留资源丰富、产权隶属清晰,再利用潜力较大;潘一关闭煤矿综合使用封闭墙压管抽采、原抽采钻孔抽采和地面钻井抽采的立体化遗留瓦斯抽采技术,实施关闭煤矿采空区“排水-抽采-利用”的一体化工程,3年内累计抽采瓦斯量4 840万m^(3)、发电8 590万kW·h、直接经济效益5 120万元,同时保障了相邻矿井的安全生产;石台关闭煤矿拟建设半地下抽水蓄能电站,地下空间可提供有效库容30万m^(3)、装机容量35 MW。案例分析表明安徽省部分关闭煤矿资源再利用在技术经济上具有合理性,但仍需开展进一步深入研究。 展开更多
关键词 关闭煤矿 WebGIS云平台 瓦斯抽采 抽水蓄能 安徽省
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震动波CT成像技术在《矿山压力与岩层控制》教学中的应用实践
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作者 周坤友 杨科 +2 位作者 李家卓 段敏克 阚吉亮 《中国高新科技》 2024年第6期147-148,157,共3页
基于新常态和新工科背景下采矿工程和智能采矿工程专业的人才培养要求,文章分析了《矿山压力与岩层控制》课程传统教学模式中存在的问题,以课程回采工作面采动应力场分布教学为例,通过引入震动波CT成像新技术,提出并采用课堂理论教学+... 基于新常态和新工科背景下采矿工程和智能采矿工程专业的人才培养要求,文章分析了《矿山压力与岩层控制》课程传统教学模式中存在的问题,以课程回采工作面采动应力场分布教学为例,通过引入震动波CT成像新技术,提出并采用课堂理论教学+案例实践教学相融合的教学模式,转变“被动灌输”为“主动学习”,提高学生学习参与度和教学效果,增强学生对专业知识学习研究兴趣,为未来从事专业科学研究和工程项目技术管理奠定坚实基础。 展开更多
关键词 矿山压力与岩层控制 采动应力场 实践教学 案例分析
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Research on pumped storage and complementary energy development models for abandoned mines in China
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作者 YANG Ke LYU Xin +3 位作者 XU Chao-shui FANG Jue-jing DUAN Min-ke ZHANG Zhai-nan 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第8期2860-2871,共12页
Within the framework of achieving carbon neutrality,various industries are confronted with fresh challenges.The ongoing process of downsizing coal industry operations has evolved into a new phase,with the burgeoning p... Within the framework of achieving carbon neutrality,various industries are confronted with fresh challenges.The ongoing process of downsizing coal industry operations has evolved into a new phase,with the burgeoning proliferation of abandoned mines posing a persistent issue.Addressing the challenges and opportunities presented by these abandoned mines,this paper advocates for a scientific approach centered on the advancement of pumped storage energy alongside gas-oil complementary energy.Leveraging abandoned mine tunnels to establish pumped storage power stations holds significant ecological and economic importance for repurposing these sites.This initiative not only serves as an effective means to restore the ecological balance in mining regions but also provides an environmentally friendly approach to repurposing abandoned mine tunnels,offering a blueprint for economically viable pumped storage power stations.This article delineates five crucial scientific considerations and outlines seven primary models for the utilization of abandoned mine sites,delineating a novel,comprehensive pathway for energy and power development that emphasizes multi-energy complementarity and synergistic optimization within abandoned mines. 展开更多
关键词 abandoned mines pumped storage underground reservoir energy systems carbon neutrality
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煤矿智能化建设背景下采矿工程专业信息化改造与探索 被引量:2
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作者 池小楼 彭志妍 +1 位作者 杨科 段敏克 《科教导刊》 2023年第3期72-74,共3页
随着互联网信息技术发展以及煤炭安全精准开采理念的提出,以减人增效为目标的煤矿智能化建设如火如荼。安徽理工大学作为地方煤炭特色高水平大学顺应煤炭工业发展潮流,开启了传统工科采矿工程人才培养模式的改造升级。文章重点阐述了传... 随着互联网信息技术发展以及煤炭安全精准开采理念的提出,以减人增效为目标的煤矿智能化建设如火如荼。安徽理工大学作为地方煤炭特色高水平大学顺应煤炭工业发展潮流,开启了传统工科采矿工程人才培养模式的改造升级。文章重点阐述了传统工科向智能采矿新工科改革的课程体系构建、产学研信息化合作协同育人机制深化、智能采矿人才培养资源平台申报等方面的做法与成效。梳理了智能采矿工程专业改革中存在的问题,给出了利用废弃煤矿地下空间进行碳捕集―运输―封存―利用全过程的新能源专业建设解决思路。 展开更多
关键词 新工科 智能采矿 信息化 改造措施
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数值模拟软件在岩石力学教学过程中的运用——以颗粒流程序为例 被引量:1
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作者 唐劲舟 杨科 段敏克 《科教导刊》 2023年第14期46-48,共3页
岩石力学作为一门新兴的、与工程实践紧密相关的学科,是采矿、土木、水利、能源等专业的主干课程。基于传统岩石力学课程教学过程中存在的原理解释不清、学生对于难点理解困难等局限性,文章采用颗粒流数值模拟程序,以岩石力学中经典的... 岩石力学作为一门新兴的、与工程实践紧密相关的学科,是采矿、土木、水利、能源等专业的主干课程。基于传统岩石力学课程教学过程中存在的原理解释不清、学生对于难点理解困难等局限性,文章采用颗粒流数值模拟程序,以岩石力学中经典的直剪试验和三轴压缩试验为例,介绍如何采用数值模拟方法分析岩石破裂机理及裂纹的演化规律等传统岩石力学教学中学生不易理解的部分。不仅帮助学生在学习过程中对于岩石力学中的重难点有更好的理解,拓展学生创新思维,还帮助教师对岩石的破坏机理进行阐述,提高教学效果。 展开更多
关键词 岩石力学 教学方法 数值模拟 颗粒流
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不同含水状态下含瓦斯原煤加卸载试验研究 被引量:26
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作者 蒋长宝 段敏克 +2 位作者 尹光志 吴贵平 俞欢 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期2230-2237,共8页
以南川宏能煤业(原半溪矿)矿井西翼K1煤层为研究对象,利用自主研制的含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流实验装置,进行了不同含水状态下的含瓦斯煤加卸载试验研究。研究结果表明:(1)随含水率增加,加卸载煤样的承载强度、残余强度、变形模... 以南川宏能煤业(原半溪矿)矿井西翼K1煤层为研究对象,利用自主研制的含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流实验装置,进行了不同含水状态下的含瓦斯煤加卸载试验研究。研究结果表明:(1)随含水率增加,加卸载煤样的承载强度、残余强度、变形模量都呈现降低趋势,而轴向应变、径向应变、体积应变及侧向膨胀率均呈增加趋势。(2)加卸载过程中煤样甲烷有效渗透率变化与煤样损伤变形演化相对应,但存在明显的滞后现象;煤样破坏前,含水率越高,甲烷有效渗透率越小;煤样破坏后,含水率越高,甲烷有效渗透率反而越大。(3)随含水率增加,加卸载煤样破坏程度增大,裂隙发育增多,形变量增大,煤样加卸载过程中的总能量和耗散能也增加,而弹性能却减小。 展开更多
关键词 含瓦斯煤 含水率 加卸载 甲烷有效渗透率 耗散能
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分级加-卸载条件下原煤的渗透及能耗特征研究 被引量:12
7
作者 段敏克 蒋长宝 +3 位作者 俞欢 陆天宇 钮彬炜 孙东玲 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期1346-1354,共9页
利用自主研制的含瓦斯煤热-流-固耦合三轴伺服渗流试验装置,进行了含瓦斯原煤分级加-卸载试验,分析探讨了煤岩的变形、渗透特性及能耗特征,结合能耗特征建立了损伤变量方程。研究结果表明:随分级加-卸载进行,煤样的累积残余变形逐渐增加... 利用自主研制的含瓦斯煤热-流-固耦合三轴伺服渗流试验装置,进行了含瓦斯原煤分级加-卸载试验,分析探讨了煤岩的变形、渗透特性及能耗特征,结合能耗特征建立了损伤变量方程。研究结果表明:随分级加-卸载进行,煤样的累积残余变形逐渐增加,相对残余变形先降低,后出现残余变形稳定区,临近煤样破坏又上升。随分级加-卸载进行,渗透率总体变化趋势呈螺旋状先降低,后上升,破坏瞬间急剧增大;定义渗透率绝对恢复率η_j和渗透率相对恢复率η_x定量分析了加-卸载渗透率的变化情况,发现η_j先减小,临近破坏又增大,η_x逐渐增大,其中弹性段ηx保持在85%~95%,临近破坏超过100%。随分级加-卸载进行,煤体累积耗散能呈指数函数增加,单级循环耗散能增加。随着轴向应力的增加,主应力差增加,损伤变量值增大,且煤样破坏时的损伤变量临界值Dc≈0.9。 展开更多
关键词 含瓦斯煤 分级加-卸载 残余变形 渗透率 耗散能
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饱水和天然状态下页岩滞后效应及阻尼特性研究 被引量:5
8
作者 蒋长宝 魏财 +3 位作者 段敏克 陈昱霏 余塘 李政科 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1799-1808,共10页
运用RLW-2000型微机伺服岩石三轴试验机,对饱水状态和天然状态页岩在不同围压下进行三轴循环加卸载试验,分析了两种含水状态页岩的力学特性和滞后效应,并基于能量原理讨论了阻尼比演化规律。试验结果表明:随循环次数增加,累积残余应变... 运用RLW-2000型微机伺服岩石三轴试验机,对饱水状态和天然状态页岩在不同围压下进行三轴循环加卸载试验,分析了两种含水状态页岩的力学特性和滞后效应,并基于能量原理讨论了阻尼比演化规律。试验结果表明:随循环次数增加,累积残余应变逐渐增加,相对残余应变先降低,后趋于稳定区域,直至破坏前急剧增加;饱水页岩的加卸载变形模量均比天然页岩小,加载变形模量整体比卸载变形模量小;在加载和卸载阶段,均出现应变始终滞后于应力的现象;饱水页岩的滞后效应比天然页岩更明显。提出了考虑滞后效应的能量计算方法,较以往能量计算的误差更小。最后基于能量原理对阻尼比的计算公式进行修正,发现饱水页岩的阻尼比比天然页岩大。阻尼比的变化较好地反映了页岩损伤机制,可作为预判页岩失稳破坏的重要指标。 展开更多
关键词 页岩 力学特性 滞后效应 能量 阻尼比
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加卸载应力作用下煤岩渗透率演化模型研究 被引量:4
9
作者 蒋长宝 余塘 +3 位作者 魏文辉 段敏克 杨阳 魏财 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第S01期13-22,共10页
为研究开采过程中煤岩力学行为及渗透率演化规律,运用含瓦斯煤热-流-固耦合渗流伺服试验系统,进行了不同加卸载条件下原煤力学及渗流试验,分析了加卸载应力作用对煤岩变形及渗流规律的影响,得到了剪胀角随塑性剪切应变的变化关系,发现... 为研究开采过程中煤岩力学行为及渗透率演化规律,运用含瓦斯煤热-流-固耦合渗流伺服试验系统,进行了不同加卸载条件下原煤力学及渗流试验,分析了加卸载应力作用对煤岩变形及渗流规律的影响,得到了剪胀角随塑性剪切应变的变化关系,发现了塑性剪切应变在1.6%左右会出现剪胀角急剧变化的现象。根据试验现象和结果,考虑煤岩结构对渗透率的影响,对煤岩在弹性阶段和屈服损伤后的结构进行简化,基于火柴棍模型及渗流理论分析,从应变的角度出发,探讨了加卸载应力对煤岩渗透率的影响,建立了两个不同阶段的渗透率模型(即弹性阶段和损伤阶段),基于不同阶段的渗透率模型和剪胀角规律,构建了煤岩全过程渗透率模型。所构建的渗透率模型与试验结果对比吻合效果较好,验证了该模型的适用性,可以为实现煤与瓦斯共采提供一定的理论依据。 展开更多
关键词 原煤 剪胀角 加卸载 渗透率模型
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瓦斯压力和应力对裂隙影响下的渗透率模型研究 被引量:10
10
作者 蒋长宝 余塘 +1 位作者 段敏克 殷文明 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期115-121,共7页
煤层的渗透率演化对研究矿井瓦斯抽采、煤层气开采及钻孔优化布置起到至关重要的作用。为了研究瓦斯压力-裂隙及应力-裂隙耦合作用对煤岩渗透率演化模型的影响,基于应变,探讨了瓦斯压力和应力作用对煤体裂隙变形和渗透率的影响,构建了... 煤层的渗透率演化对研究矿井瓦斯抽采、煤层气开采及钻孔优化布置起到至关重要的作用。为了研究瓦斯压力-裂隙及应力-裂隙耦合作用对煤岩渗透率演化模型的影响,基于应变,探讨了瓦斯压力和应力作用对煤体裂隙变形和渗透率的影响,构建了基于瓦斯压力-裂隙及应力-裂隙耦合的煤体渗透率理论模型,并结合前人的试验数据,对建立的基于瓦斯压力-裂隙及应力-裂隙耦合的煤体渗透率模型进行了对比验证。研究结果表明:①将煤体的结构单元体简化为立方体模型,分别分析了瓦斯压力引起的裂隙变形与煤体基质吸附变形引起的裂隙变形对煤体渗透率的影响;基于煤岩裂隙宽度与渗透率的关系,推导了瓦斯压力-裂隙耦合作用下煤体的渗透率模型。②侧向应力对裂隙变形的影响与煤体吸附所引起的内膨胀变形相似,均通过改变煤体骨架向裂隙内部膨胀来影响煤体裂隙的变形;通过试验数据验证了侧向应力和法向应力对煤体渗透率的影响机理相同,构建了三向应力-裂隙耦合作用下煤体的渗透率模型。③结合前人的试验数据,进行了全局优化非线性拟合,与基于有效应力的模型相比,所构建的模型与试验数据吻合度较好,验证了所建立模型的可靠性,并发现裂隙对法向应力的敏感性远大于侧向应力。 展开更多
关键词 煤岩 瓦斯 三向应力 裂隙 渗透率模型
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轴向加载速率对原煤力学和渗透特性的影响 被引量:2
11
作者 魏文辉 魏皑冬 段敏克 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2021年第7期39-46,共8页
采用煤岩流变仪对原煤进行了不同轴向加载速率下的常规三轴力学渗流试验,运用体积扩容应力、峰值应力、弹性模量和变形模量作为原煤的力学指标,发现试验所用原煤与典型的脆性岩石的规律相同,原煤作为非线性弹性材料体,4种力学指标均随... 采用煤岩流变仪对原煤进行了不同轴向加载速率下的常规三轴力学渗流试验,运用体积扩容应力、峰值应力、弹性模量和变形模量作为原煤的力学指标,发现试验所用原煤与典型的脆性岩石的规律相同,原煤作为非线性弹性材料体,4种力学指标均随着轴向加载速率的增大而增大;加载过程煤样能量耗散可分为峰前和峰后阶段,峰前阶段绝大部分吸收的能量转化为可释放弹性应变能,耗散应变能增加的速率较缓,峰后阶段弹性应变能急剧下降,大量释放并转化为耗散应变能;同时应力峰值处的总能量随轴向加载速率的增大而增大;渗透率-应变曲线总体呈现“V”字形的变化特征;在全应力-应变过程中,煤岩渗透率与轴向应变之间满足二次多项式函数关系。 展开更多
关键词 原煤 加载速率 峰值应力 能量耗散 渗透率 煤岩力学特性
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地方特色高水平大学新工科人才培养模式构建——以安徽理工大学采矿工程专业为例 被引量:3
12
作者 陈登红 华心祝 +2 位作者 杨科 李志华 段敏克 《内蒙古煤炭经济》 2021年第18期213-215,共3页
采矿工程是安徽理工大学历史悠久、特色鲜明的专业之一,经过70多年的发展被行业誉为"煤海健儿之母,矿山英秀之林",随着多学科交叉融合、煤矿智能化发展如火如荼,研究地方特色高水平大学采矿工程专业新工科人才培养模式势在必... 采矿工程是安徽理工大学历史悠久、特色鲜明的专业之一,经过70多年的发展被行业誉为"煤海健儿之母,矿山英秀之林",随着多学科交叉融合、煤矿智能化发展如火如荼,研究地方特色高水平大学采矿工程专业新工科人才培养模式势在必行,本文综述了国家行业对新工科人才培养的要求,重点阐述了专业在专业课程建设与课程体系研讨、第二课堂建设、产学研实践和企业行业专家参与多方研讨促成的特色地方高水平大学采矿工程新工科人才培养模式。 展开更多
关键词 采矿工程 新工科 人才培养模式
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智能采矿工程新专业建设探索及对策研究-以安徽理工大学智能采矿工程专业建设为例 被引量:5
13
作者 段敏克 杨科 +3 位作者 张向阳 胡学龙 陈登红 高盼盼 《当代化工研究》 2022年第15期156-158,共3页
随着煤矿智能化建设稳步推行,对智能采矿人才的需求越来越大。传统采矿工程升级改造到智能采矿工程是所有矿业类高校发展的必然趋势。然而,在智能采矿工程专业建设初期探索阶段,存在智能采矿教学内容与智能煤矿发展的“不同步”、师资... 随着煤矿智能化建设稳步推行,对智能采矿人才的需求越来越大。传统采矿工程升级改造到智能采矿工程是所有矿业类高校发展的必然趋势。然而,在智能采矿工程专业建设初期探索阶段,存在智能采矿教学内容与智能煤矿发展的“不同步”、师资力量与教学课程建设的“不匹配”、课程体系与人才培养目标的“不对应”问题。建设智能采矿工程专业任重而道远,需要全方位调研智能化煤炭企业、一流高校及供应商,充分吸纳企业与高校智能化建设成果,梳理智能化煤炭建设行业标准,探索智能采矿工程专业课程教学内容体系,构建“产-学-研”智能采矿工程专业人才培养新模式。实现课程建设与智能矿山建设紧密联动、同步更新,实现人才培养与企业需求相结合。 展开更多
关键词 智能采矿 初期阶段 课程体系 人才培养
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温度对采动作用下含瓦斯原煤力学和变形的影响 被引量:2
14
作者 廖雪娇 蒋长宝 +1 位作者 段敏克 田维军 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期1347-1352,共6页
以原煤为研究对象,利用"含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流实验装置",开展温度对采动作用下含瓦斯煤力学特性的影响研究.研究表明:1)在相同初始围压、气压和温度下,与恒定围压相比,卸围压煤样屈服段缩短,峰值应力和对应的轴向... 以原煤为研究对象,利用"含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流实验装置",开展温度对采动作用下含瓦斯煤力学特性的影响研究.研究表明:1)在相同初始围压、气压和温度下,与恒定围压相比,卸围压煤样屈服段缩短,峰值应力和对应的轴向应变降低,横向应变速率增大,侧向膨胀系数和变形模量的演化进程加速;2)在相同初始围压和气压下,随温度升高,卸围压煤样强度降低,峰值应力处各应变均减小,侧向膨胀系数和变形模量均增大;3)高温环境下,煤岩发生失稳破坏和瓦斯突出的危险性变大,对采煤工作面巷道支护和瓦斯突出防治提出了更高的要求. 展开更多
关键词 采动力学 卸围压 全应力-应变 温度 原煤
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新工科背景下数值仿真技术在爆破工程教学中的应用 被引量:1
15
作者 胡学龙 殷志强 +3 位作者 张向阳 张明 段敏克 刘荣 《数据》 2022年第7期187-189,共3页
爆破工程是一门高等学校采矿工程等传统工科专业的专业基础课程,也是一门理论与实践紧密结合的课程。新工科背景下如何让爆破工程课程教学达到培养目标尤为重要,本文结合爆破工程课程特点,将数值仿真技术应用到爆破工程教学中,不仅增加... 爆破工程是一门高等学校采矿工程等传统工科专业的专业基础课程,也是一门理论与实践紧密结合的课程。新工科背景下如何让爆破工程课程教学达到培养目标尤为重要,本文结合爆破工程课程特点,将数值仿真技术应用到爆破工程教学中,不仅增加了课堂教学的趣味性,激发了学生们的学习热情,也加深了学生们对专业知识的理解、掌握和巩固,还有助于培养学生成为社会和经济发展需要的复合型人才。 展开更多
关键词 新工科 数值仿真 爆破工程 教学 课程
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巨厚关键层对冲击矿压动静载作用机制研究
16
作者 周坤友 窦林名 +4 位作者 李家卓 杨科 马衍坤 段敏克 阚吉亮 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期908-919,共12页
以陕西某千米深井巨厚关键层下采场冲击矿压显现为工程背景,分析了巨厚关键层矿震发育及采场冲击显现特征,采场第4、5工作面回采时巨厚关键层内矿震发育逐渐覆盖巨厚关键层全厚范围,且巨厚关键层下冲击显现主要发生在第4、5个工作面走... 以陕西某千米深井巨厚关键层下采场冲击矿压显现为工程背景,分析了巨厚关键层矿震发育及采场冲击显现特征,采场第4、5工作面回采时巨厚关键层内矿震发育逐渐覆盖巨厚关键层全厚范围,且巨厚关键层下冲击显现主要发生在第4、5个工作面走向中部区域并监测到高能矿震。研究了巨厚关键层下采场覆岩结构及围岩应力演化特征并揭示了巨厚关键层对围岩动静载应力的作用机制。研究结果表明:巨厚关键层下采场第4、5工作面回采时,巨厚亚关键层和主关键层分别发生破断运动,顶板形成大尺度悬臂-铰接结构,其承担上覆载荷并转移至相邻实体煤区域,导致采场周围煤岩体静载应力显著升高;采动影响下大尺度悬臂-铰接结构发生多岩层协同破断,产生高能矿震动载扰动作用,导致高应力煤体动力失稳,冲击风险显著增加。提出了巨厚关键层下冲击矿压顶板深孔预裂爆破防治方案,实践结果表明该方案能够明显减小工作面顶板来压步距和矿震活动强度,显著降低冲击风险。 展开更多
关键词 冲击矿压 巨厚关键层 动静载应力 覆岩结构 深孔预裂爆破
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采空区破碎岩体负压注浆加固试验研究与机制分析 被引量:2
17
作者 吕鑫 杨科 +3 位作者 方珏静 段敏克 王于 张寨男 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S02期4174-4188,共15页
注浆充填不仅是应对深部开采围岩高应力大变形行之有效的方法,也是实现绿色低碳开采的关键技术。因此针对注浆加固工艺,设计不同负压压力注浆加固单轴压缩试验,探究负压注浆加固效果,结合多孔介质浆液流动效应,确定负压注浆浆液扩散模式... 注浆充填不仅是应对深部开采围岩高应力大变形行之有效的方法,也是实现绿色低碳开采的关键技术。因此针对注浆加固工艺,设计不同负压压力注浆加固单轴压缩试验,探究负压注浆加固效果,结合多孔介质浆液流动效应,确定负压注浆浆液扩散模式,归纳出注浆加固体力学特性影响因素,研究不同负压压力引起的试件物理参数变化,探讨负压注浆加固试件应力-应变曲线的4个阶段,分析注浆加固体的强度特征及变形趋势,总结负压注浆加固后的3种破坏形态,阐明负压注浆过程中的多方面作用机制。结果表明:破碎岩体实际情况与理论相左,负压注浆需考虑4个方面作用力,其加固力学特性受4个因素影响;随负压压力的增加,试件发生水灰比、孔隙率和掺入量的三重改变,试件密度整体呈先上升后下降趋势,表现出3个阶段特征,且试件孔隙率持续下降;负压注浆加固试件应力-应变曲线呈现出4个阶段变化,试件强度均值曲线与弹性模量均值曲线表现为先上升后下降趋势,而轴向应变均值曲线则先下降后上升,确定负压压力60 kPa为负压注浆加固压力阈值;负压注浆压力的不同,使得试件内部结构产生差异,最终表现为三类破坏形态;负压注浆过程受4个方面因素共同作用,既要考虑浆液水化反应,又要思考固液交界面液桥特性,同时还要兼顾注浆过程中的孔隙变化及真空脱水效应。研究成果对于注浆加固工艺改进有较大的参考价值,为煤炭清洁高效稳定开采提供理论及试验依据。 展开更多
关键词 采矿工程 注浆加固 负压注浆 破碎岩体 水化反应 真空脱水
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中间主应力与层理方向对页岩力学和渗透特性影响的试验研究 被引量:17
18
作者 蒋长宝 陈昱霏 +2 位作者 尹光志 刘超 段敏克 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期1570-1578,共9页
为探讨中间主应力与层理方向对页岩力学和渗透特性的影响,运用自主研制的多功能真三轴流固耦合试验系统,以含气页岩为研究对象,进行真三轴应力条件下不同中间主应力加卸载试验。研究结果表明:中间主应力对页岩渗透率的影响在中间主应力... 为探讨中间主应力与层理方向对页岩力学和渗透特性的影响,运用自主研制的多功能真三轴流固耦合试验系统,以含气页岩为研究对象,进行真三轴应力条件下不同中间主应力加卸载试验。研究结果表明:中间主应力对页岩渗透率的影响在中间主应力垂直于层理面时最大,最小主应力垂直于层理面时次之,最大主应力垂直于层理面时最小;当中间主应力垂直于层理面或平行于层理面时,中间主应力与渗透率呈负相关。中间主应力垂直于层理面时渗透率对中间主应力的敏感性明显大于中间主应力平行于层理面时的敏感性,二者相差1~2个数量级;此外,定义损伤变量D表达式,发现加载过程中损伤变量–中间主应力曲线斜率变化不大,而在卸载过程中斜率变化明显,中间主应力垂直于层理面时损伤变量全程大于中间主应力平行于层理面时的损伤变量。 展开更多
关键词 岩石力学 真三轴 中间主应力 渗透率
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真三轴循环载荷作用下煤岩力学及损伤特征试验研究 被引量:7
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作者 段敏克 蒋长宝 +3 位作者 郭现伟 杨科 张向阳 马海峰 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1110-1118,共9页
为了研究煤矿采掘过程中真三轴循环扰动应力对煤岩力学特征的影响,利用GCTS真三轴力学试验系统,开展分级循环中间主应力σ2下的煤岩力学试验研究,分析分级循环σ2对煤岩变形、能耗及损伤特征的影响,揭示真三轴循环过程中的中间主应力效... 为了研究煤矿采掘过程中真三轴循环扰动应力对煤岩力学特征的影响,利用GCTS真三轴力学试验系统,开展分级循环中间主应力σ2下的煤岩力学试验研究,分析分级循环σ2对煤岩变形、能耗及损伤特征的影响,揭示真三轴循环过程中的中间主应力效应。研究结果表明:分级循环σ2对中间主应变ε2和最小主应变ε3的影响明显大于最大主应变ε1。随着最小主应力σ3值增加,分级循环σ2引起地ε1和ε3都明显降低。循环加或卸载σ2都可引起煤岩的失稳破坏,且当σ3较小时,煤岩倾向于在σ2卸载至靠近σ3的过程中发生破坏,而当σ3较大时,煤岩倾向于在σ2加载至靠近最大主应力σ1的过程中发生破坏,但破坏时对应的σ2逼近率相近都在70%左右。σ2的加载和卸载作用对煤岩的残余变形甚至破坏具有等效性。随着分级循环σ2幅度的增加,煤岩的总耗散能呈"指数型"增加,煤岩的损伤变量呈现明显的"减速→加速→再减速"的S型变化趋势。分级循环σ2过程中的煤岩平均安全损伤变量阈值为Dc=0.9。 展开更多
关键词 岩石力学 原煤 循环中间主应力 残余应变 能量耗散 损伤变量
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基于加卸载速度影响下的含瓦斯煤力学及渗透特性实验研究 被引量:9
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作者 蒋长宝 俞欢 +1 位作者 段敏克 李广治 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第6期1216-1222,共7页
利用自行研制的含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流实验装置,以四川白皎煤矿原煤为研究对象,进行了基于加卸载速度影响下的含瓦斯煤力学及渗透特性实验研究。研究结果表明:不同加卸载速度影响下煤样的强度随初始静水压力的升高而呈对数关... 利用自行研制的含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流实验装置,以四川白皎煤矿原煤为研究对象,进行了基于加卸载速度影响下的含瓦斯煤力学及渗透特性实验研究。研究结果表明:不同加卸载速度影响下煤样的强度随初始静水压力的升高而呈对数关系升高,随加卸载速度的加快而呈幂函数关系降低;加卸载煤样破坏形式以剪切破坏为主,部分煤样表现出张剪复合破坏形式;加卸载煤样渗透率并不全部表现为先减少后增加的"V"型变化规律,在煤样呈张剪复合破坏形式的情况下渗透率表现为先减少后增加且在峰值点附近(93.65%~96.65%)有一个下降阶段直至破坏后迅速上升的"W"型变化规律;与无瓦斯加卸载煤样相比,有瓦斯加卸载煤样强度更低、破坏轴向应变更小、破坏瞬间变形模量变化率更大、扩容现象更明显。 展开更多
关键词 含瓦斯煤 加卸载 强度 渗透率 破坏形式
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