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考虑循环载荷初始损伤效应的煤样动态力学特性试验研究
被引量:
1
1
作者
陈彦龙
李明
+3 位作者
浦海
巨峰
张凯
吴豪帅
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第5期2123-2137,共15页
近水平露天煤矿开采时在端帮边坡上通常布置运输平盘,大型重载卡车的往复运输作业会对边坡覆岩产生显著的循环加卸载效应,导致煤岩体产生一定的初始损伤。同时,露天开采时大规模爆破产生的强冲击动载荷使煤岩体的力学性能进一步劣化,极...
近水平露天煤矿开采时在端帮边坡上通常布置运输平盘,大型重载卡车的往复运输作业会对边坡覆岩产生显著的循环加卸载效应,导致煤岩体产生一定的初始损伤。同时,露天开采时大规模爆破产生的强冲击动载荷使煤岩体的力学性能进一步劣化,极易诱发边坡大面积失稳。因此,开展循环加卸载损伤条件的煤岩动态力学特性试验研究,对露天煤矿边坡稳定及安全开采具有重要意义。利用分离式霍普金森压杆试验系统及扫描电镜测试系统,对循环加卸载初始损伤状态下煤样的动态力学特性及其损伤断裂机理进行了系统分析。研究结果表明:①随着加载应变率的增大,煤样动态抗压强度与弹性模量快速增加,应变率对试样动力学特性的强化效应显著;固定应变率条件下,随着初始损伤的增大,动态抗压强度与弹性模量则呈线性快速降低,表明初始损伤对煤样动力学性能具有弱化效应;②煤样自然状态下存在尺度较小的原生裂纹及孔洞缺陷,损伤的产生导致其内部萌生出新的裂隙及孔洞,并且随着损伤程度的提高,缺陷尺度及数量逐渐增大并快速扩展,这是导致其力学性能弱化的根本原因;③随着初始损伤及应变率的增大,煤样破坏方式从张拉破坏向剪切破坏转变,同时其破坏程度、破坏过程中的耗散能及耗能能力呈快速增加的趋势;④损伤煤样动态破坏主要以脆性破坏为主,但在初始损伤较高的条件下,其局部能够观测到显著地滑移分离及韧性断口形貌,这也是初始损伤较大状态下煤样耗能较高的主要原因。
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关键词
露天煤矿
循环加卸载
初始损伤
动力学特性
能量耗散
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职称材料
煤层厚度与层间岩性对上保护层开采效果的影响研究
被引量:
7
2
作者
陈彦龙
吴豪帅
+3 位作者
张明伟
吴宇
张后全
张桂民
《采矿与安全工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2016年第4期578-584,共7页
采用数值分析的方法,建立了保护煤层开采厚度、被保护煤层赋存厚度及层间岩性对上保护层开采保护效果影响的计算模型。结果表明,当上保护煤层开采厚度增加但小于下部被保护煤层赋存厚度,或者上保护煤层开采厚度不变而被保护煤层赋存厚...
采用数值分析的方法,建立了保护煤层开采厚度、被保护煤层赋存厚度及层间岩性对上保护层开采保护效果影响的计算模型。结果表明,当上保护煤层开采厚度增加但小于下部被保护煤层赋存厚度,或者上保护煤层开采厚度不变而被保护煤层赋存厚度增加时,保护效果逐渐增加;但当上保护煤层开采厚度大于被保护煤层赋存厚度时,保护效果基本一致。同时,当上保护煤层与下部被保护煤层间的岩层岩性越硬时,被保护煤层煤体单元的塑性变形量和应力减小量越小,保护效果越差。在实体煤岩内,岩性差异大的区域内水平应力降也较大。采空区下方不均衡分布的垂直应力的垂向挤压与水平应力的横向剪切作用,是底板煤岩体单元发生偏心失稳进而产生塑性变形和破坏的重要原因。
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关键词
煤层厚度
层间岩性
上保护煤层开采
应力变化与塑性影响
数值分析
原文传递
露天矿端帮开采下的支撑煤柱突变失稳机理研究
被引量:
21
3
作者
陈彦龙
吴豪帅
《中国矿业大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016年第5期859-865,共7页
利用端帮采煤机工艺对我国大型露天矿开采后残存的大量端帮滞留煤进行开采时,保留的支撑煤柱的失稳机理尚未明确,已成为制约该工艺安全、高效应用的突出难题.基于端帮开采中支撑煤柱的承载模型,结合尖点突变理论,同时考虑煤柱安全系数...
利用端帮采煤机工艺对我国大型露天矿开采后残存的大量端帮滞留煤进行开采时,保留的支撑煤柱的失稳机理尚未明确,已成为制约该工艺安全、高效应用的突出难题.基于端帮开采中支撑煤柱的承载模型,结合尖点突变理论,同时考虑煤柱安全系数的要求,建立了支撑煤柱保持稳定的判据公式;通过对煤柱的极限应力进行分析计算,得到了采硐两侧煤柱的屈服区宽度计算公式.根据建立端帮开采下由煤柱及顶板构成的弹性地基梁模型,得出了煤柱在载荷作用下的压缩量计算公式.利用端帮开采下的支撑煤柱的稳定性模型,可对煤柱的合理宽度进行理论分析,对端帮开采工艺的应用具有重要的指导意义.
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关键词
端帮开采
支撑煤柱
突变失稳
机理
原文传递
题名
考虑循环载荷初始损伤效应的煤样动态力学特性试验研究
被引量:
1
1
作者
陈彦龙
李明
浦海
巨峰
张凯
吴豪帅
机构
中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室
浙江广厦建设职业技术大学建筑工程学院
出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第5期2123-2137,共15页
基金
国家自然科学基金面上资助项目(51974295,52174090)。
文摘
近水平露天煤矿开采时在端帮边坡上通常布置运输平盘,大型重载卡车的往复运输作业会对边坡覆岩产生显著的循环加卸载效应,导致煤岩体产生一定的初始损伤。同时,露天开采时大规模爆破产生的强冲击动载荷使煤岩体的力学性能进一步劣化,极易诱发边坡大面积失稳。因此,开展循环加卸载损伤条件的煤岩动态力学特性试验研究,对露天煤矿边坡稳定及安全开采具有重要意义。利用分离式霍普金森压杆试验系统及扫描电镜测试系统,对循环加卸载初始损伤状态下煤样的动态力学特性及其损伤断裂机理进行了系统分析。研究结果表明:①随着加载应变率的增大,煤样动态抗压强度与弹性模量快速增加,应变率对试样动力学特性的强化效应显著;固定应变率条件下,随着初始损伤的增大,动态抗压强度与弹性模量则呈线性快速降低,表明初始损伤对煤样动力学性能具有弱化效应;②煤样自然状态下存在尺度较小的原生裂纹及孔洞缺陷,损伤的产生导致其内部萌生出新的裂隙及孔洞,并且随着损伤程度的提高,缺陷尺度及数量逐渐增大并快速扩展,这是导致其力学性能弱化的根本原因;③随着初始损伤及应变率的增大,煤样破坏方式从张拉破坏向剪切破坏转变,同时其破坏程度、破坏过程中的耗散能及耗能能力呈快速增加的趋势;④损伤煤样动态破坏主要以脆性破坏为主,但在初始损伤较高的条件下,其局部能够观测到显著地滑移分离及韧性断口形貌,这也是初始损伤较大状态下煤样耗能较高的主要原因。
关键词
露天煤矿
循环加卸载
初始损伤
动力学特性
能量耗散
Keywords
open-pit coal mine
cyclic loading and unloading
initial damage
dynamic mechanical characteristics
en-ergy dissipation
分类号
TD315 [矿业工程—矿井建设]
下载PDF
职称材料
题名
煤层厚度与层间岩性对上保护层开采效果的影响研究
被引量:
7
2
作者
陈彦龙
吴豪帅
张明伟
吴宇
张后全
张桂民
机构
中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室
出处
《采矿与安全工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2016年第4期578-584,共7页
基金
国家自然科学基金项目(51404262,51504237,51504243)
江苏省自然科学基金项目(BK20140213,BK20150191)
中央高校基本科研业务费专项资金项目(2015QNA60)
文摘
采用数值分析的方法,建立了保护煤层开采厚度、被保护煤层赋存厚度及层间岩性对上保护层开采保护效果影响的计算模型。结果表明,当上保护煤层开采厚度增加但小于下部被保护煤层赋存厚度,或者上保护煤层开采厚度不变而被保护煤层赋存厚度增加时,保护效果逐渐增加;但当上保护煤层开采厚度大于被保护煤层赋存厚度时,保护效果基本一致。同时,当上保护煤层与下部被保护煤层间的岩层岩性越硬时,被保护煤层煤体单元的塑性变形量和应力减小量越小,保护效果越差。在实体煤岩内,岩性差异大的区域内水平应力降也较大。采空区下方不均衡分布的垂直应力的垂向挤压与水平应力的横向剪切作用,是底板煤岩体单元发生偏心失稳进而产生塑性变形和破坏的重要原因。
关键词
煤层厚度
层间岩性
上保护煤层开采
应力变化与塑性影响
数值分析
Keywords
coal thickness
interburden rock properties
upper protective mining
changes of geostress and effects of plasticity
numerical analysis
分类号
TD82 [矿业工程—煤矿开采]
原文传递
题名
露天矿端帮开采下的支撑煤柱突变失稳机理研究
被引量:
21
3
作者
陈彦龙
吴豪帅
机构
中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室
中国矿业大学力学与建筑工程学院
出处
《中国矿业大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016年第5期859-865,共7页
基金
国家自然科学基金项目(51404262)
江苏省自然科学基金项目(BK20140213)
中央高校基本科研业务费专项资金项目(2015QNA60)
文摘
利用端帮采煤机工艺对我国大型露天矿开采后残存的大量端帮滞留煤进行开采时,保留的支撑煤柱的失稳机理尚未明确,已成为制约该工艺安全、高效应用的突出难题.基于端帮开采中支撑煤柱的承载模型,结合尖点突变理论,同时考虑煤柱安全系数的要求,建立了支撑煤柱保持稳定的判据公式;通过对煤柱的极限应力进行分析计算,得到了采硐两侧煤柱的屈服区宽度计算公式.根据建立端帮开采下由煤柱及顶板构成的弹性地基梁模型,得出了煤柱在载荷作用下的压缩量计算公式.利用端帮开采下的支撑煤柱的稳定性模型,可对煤柱的合理宽度进行理论分析,对端帮开采工艺的应用具有重要的指导意义.
关键词
端帮开采
支撑煤柱
突变失稳
机理
Keywords
highwall mining
rib pillar
catastrophe instability
mechanism
分类号
TD824 [矿业工程—煤矿开采]
原文传递
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
考虑循环载荷初始损伤效应的煤样动态力学特性试验研究
陈彦龙
李明
浦海
巨峰
张凯
吴豪帅
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
1
下载PDF
职称材料
2
煤层厚度与层间岩性对上保护层开采效果的影响研究
陈彦龙
吴豪帅
张明伟
吴宇
张后全
张桂民
《采矿与安全工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2016
7
原文传递
3
露天矿端帮开采下的支撑煤柱突变失稳机理研究
陈彦龙
吴豪帅
《中国矿业大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016
21
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