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Surrounding Rock Failure Mechanism and Control Technology of Gob-Side Entry with Triangle Coal Pillar at Island Longwall Panel in 15 m Extra-Thick Coal Seams
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作者 Hao Sun 《World Journal of Engineering and Technology》 2024年第2期373-388,共16页
Taking the return air roadway of Tashan 8204 isolated island working face as the background, the evolution law of the stress field in the surrounding rock of the widened coal pillar area roadway during the mining peri... Taking the return air roadway of Tashan 8204 isolated island working face as the background, the evolution law of the stress field in the surrounding rock of the widened coal pillar area roadway during the mining period of the isolated island working face is obtained through numerical simulation. The hazardous area of strong mine pressure under different coal pillar widths is determined. Through simulation, it is known that when the width of the coal pillar is less than 20 m, there is large bearing capacity on the coal side of the roadway entity. The force on the side of the coal pillar is relatively small. When the width of the coal pillar ranges from 25 m to 45 m, the vertical stress on the roadway and surrounding areas is relatively high. Pressure relief measures need to be taken during mining to reduce surrounding rock stress. When the width of the coal pillar is greater than 45 m, the peak stress of the coal pillar is located in the deep part of the surrounding rock, but it still has a certain impact on the roadway. It is necessary to take pressure relief measures to transfer the stress to a deeper depth to ensure the stability of the triangular coal pillar during the safe mining period of the working face. This provides guidance for ensuring the stability of the triangular coal pillar during the safe mining period of the working face. 展开更多
关键词 Island Coal Face evolution Law of Surrounding rock stress field Strong Mine Pressure Hazardous Area
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深井软岩巷道围岩流变与应力场演变规律 被引量:55
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作者 高延法 曲祖俊 +3 位作者 牛学良 王波 范庆忠 高兆利 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第12期1244-1252,共9页
实测了海域巷道流变规律,进行了岩石流变性能、水理性质、矿物结构和现场地应力测量;分析了海域巷道流变机理;提出了岩石强度极限邻域的概念;探讨了巷道围岩应力场的演变规律;最后提出了针对龙口矿区煤系地层结构特点的巷道支护对策.
关键词 软岩巷道 围岩应力场演变 西原流变模型 强度极限邻域
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深埋隧洞开挖围岩应力演化过程监测及特征研究 被引量:30
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作者 刘宁 张春生 +2 位作者 陈祥荣 侯靖 褚卫江 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期1729-1737,共9页
由于TBM掘进不同于钻爆法,其对围岩的损伤程度较轻,不会破坏预埋的空心包体应力计,因此可以在现场预先设计位置埋设空心包体应力计,监测TBM掘进过程中围岩的应力变化。首先利用数值方法计算隧洞开挖后的二次应力分布,分析掌子面效应以... 由于TBM掘进不同于钻爆法,其对围岩的损伤程度较轻,不会破坏预埋的空心包体应力计,因此可以在现场预先设计位置埋设空心包体应力计,监测TBM掘进过程中围岩的应力变化。首先利用数值方法计算隧洞开挖后的二次应力分布,分析掌子面效应以及围岩的起裂强度,初步确定围岩的松弛区和损伤区范围,在此基础上确定空心包体应力计的埋设位置和开始监测的时间。然后通过试验洞向TBM掘进隧洞钻孔的方法在松弛区和损伤区分别预埋空心包体应力计,并监测从应力开始变化到最后趋于稳定的整个过程。监测结果证明掌子面效应的存在,应力变化开始于掌子面前大约1倍的开挖洞径,掌子面后0.5倍洞径范围内是应力调整最剧烈的区域,并利用空心包体应力计针对裂纹扩展的敏感性分析围岩损伤区范围,最后根据应力计的监测成果验证此处围岩的起裂强度,监测成果和数值计算结果比较吻合。本文的研究成果可以为现场确定损伤区范围和岩体的起裂强度提供参考,为支护设计和支护时机的选择提供科学依据。 展开更多
关键词 岩石力学 深埋隧洞 现场监测 空心包体应力计 应力演化 起裂强度
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巨厚火成岩下采动覆岩应力场-裂隙场耦合演化机制 被引量:19
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作者 闫浩 张吉雄 +2 位作者 张强 董祥俭 韩晓乐 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期2173-2179,共7页
针对杨柳煤矿主采10煤层诱导上覆巨厚火成岩运移破断引发剧烈地表沉陷、瓦斯喷井以及工作面压架等动力灾害的难题,基于巨厚火成岩破断特征,采用物理模拟、数值模拟与理论分析相结合的方法研究了巨厚火成岩下覆岩裂隙发育规律与采动应力... 针对杨柳煤矿主采10煤层诱导上覆巨厚火成岩运移破断引发剧烈地表沉陷、瓦斯喷井以及工作面压架等动力灾害的难题,基于巨厚火成岩破断特征,采用物理模拟、数值模拟与理论分析相结合的方法研究了巨厚火成岩下覆岩裂隙发育规律与采动应力分布规律,得到火成岩破断前后裂隙发育高度、支承压力峰值和应力集中区最大高度等指标随工作面推进的变化特征,从而揭示了巨厚火成岩下采动应力场-裂隙场耦合演化致灾机制,即煤层采动→应力重新分布→应力集中→裂隙发育→覆岩破断→应力转移→裂隙扩展→"弧形"离层→火成岩破断→动力灾害。从控制应力集中与裂隙发育两方面提出了"采空区充填技术—离层注浆充填技术—保护层开采技术"的防灾技术体系。 展开更多
关键词 巨厚火成岩 应力场 裂隙场 耦合演化 动力灾害
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煤岩体水力压裂动态演化物理模拟试验研究 被引量:12
5
作者 许江 马天宇 +3 位作者 彭守建 冯丹 张超林 武雪锋 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2017年第6期9-16,42,共9页
为了掌握煤体水力压裂过程中压裂孔附近应力场、水压力场的时空演化规律,利用多场耦合煤层气开采物理模拟试验系统进行试验研究。试验结果表明:水力压裂全过程可以分为4个阶段,分别为应力积累阶段、微破裂发育阶段、裂缝失稳扩展阶段、... 为了掌握煤体水力压裂过程中压裂孔附近应力场、水压力场的时空演化规律,利用多场耦合煤层气开采物理模拟试验系统进行试验研究。试验结果表明:水力压裂全过程可以分为4个阶段,分别为应力积累阶段、微破裂发育阶段、裂缝失稳扩展阶段、破裂后阶段;在水力压裂过程中压裂孔径向应力会发生显著变化,而平行于压裂孔方向的应力变化不明显,且在裂缝扩展范围内距离压裂段越远的位置发生应力升高的时间越晚;水力压裂过程中水压力场的演化与裂缝的发育、扩展有着密切的联系,水压力等值线更倾向于沿着裂缝扩展的方向发展,且水压力等值线沿最大主应力方向的扩展速度明显大于沿中间主应力和最小主应力方向的扩展速度,表明水力压裂裂缝主要沿最大主应力方向扩展。 展开更多
关键词 煤岩体 水力压裂 应力场 水压力场 时空演化
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流变扰动效应引起围岩应力场演变规律分析 被引量:21
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作者 王波 高延法 王军 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期1446-1450,共5页
阐述了岩石强度极限邻域等岩石力学新概念,分析了岩石流变扰动效应机理,建立了岩石多次受到扰动后的累积变形量的本构方程,根据建立的本构方程,结合岩石流变及其扰动效应试验成果,建立了第三蠕变阶段横向扰动变形与扰动次数关系方程,结... 阐述了岩石强度极限邻域等岩石力学新概念,分析了岩石流变扰动效应机理,建立了岩石多次受到扰动后的累积变形量的本构方程,根据建立的本构方程,结合岩石流变及其扰动效应试验成果,建立了第三蠕变阶段横向扰动变形与扰动次数关系方程,结合典型软岩工程——龙口海域巷道实际地质资料,提出了围岩应力场峰值点转移判别标准,得出了当相邻巷道爆破施工时,爆破扰动导致的围岩应力场演变规律。 展开更多
关键词 岩石流变 扰动效应 应力场演变 深井软岩
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围岩动态演化与块体稳定性分析 被引量:9
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作者 刘高 李新召 梁昌玉 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期1741-1746,共6页
以黄河上游拉西瓦水电站地下厂房为例,基于围岩动态演化和围岩应力的动态变化,运用块体理论分析了不同应力场状态下围岩块体的稳定性。研究结果表明,围岩块体稳定性、可能运动方式、滑动面(或滑面组合)以及滑动方向均显著地依赖于围岩... 以黄河上游拉西瓦水电站地下厂房为例,基于围岩动态演化和围岩应力的动态变化,运用块体理论分析了不同应力场状态下围岩块体的稳定性。研究结果表明,围岩块体稳定性、可能运动方式、滑动面(或滑面组合)以及滑动方向均显著地依赖于围岩应力场状态。在围岩动态演化过程中,拱顶块体的稳定性随着垂直应力σV增大和水平应力σh降低而减小,而边墙块体的稳定性逐渐增加,但当σV>σh则有所降低,反之亦然。应力状态的变化不仅影响块体稳定性,而且也使块体的滑动方式、滑动面、滑动方向发生变化。不同形态块体对应力状态的上述响应特征不同,短粗状块体反应更为明显。 展开更多
关键词 地下工程 围岩应力场 动态演化 块体理论 块体稳定性 活动方式
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煤岩结构体多级应力控制防冲实践及动态调控 被引量:5
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作者 赵善坤 刘军 +1 位作者 王永仁 张宁博 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2013年第5期1057-1064,1102,共9页
通过对煤岩结构体受力状态的理论分析并结合现场实践,提出了从区域应力协调到局部应力控制的煤岩结构体多级应力控制防冲技术理论。针对深部采场应力多变和冲击危险影响因素多样,建立以煤岩结构体应力/强度比及冲击危险多参量组合评价... 通过对煤岩结构体受力状态的理论分析并结合现场实践,提出了从区域应力协调到局部应力控制的煤岩结构体多级应力控制防冲技术理论。针对深部采场应力多变和冲击危险影响因素多样,建立以煤岩结构体应力/强度比及冲击危险多参量组合评价的应力控制动态调控技术。研究发现,煤岩结构体的冲击失稳孕育过程与组合煤岩试件的受力失稳过程基本相同,以煤岩结构体稳定性为基础,应力控制为中心的多级应力控制技术可有效控制冲击地压,在强冲击危险工作面切眼对掘期间,根据多参量监测评价系统及现场防冲实时反馈信息动态调整局部应力控制技术及相关卸压参数,实现了切眼的顺利贯通。 展开更多
关键词 煤岩结构体 冲击地压 多级应力控制 孕育过程 动态调控
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大伙房水库输水隧洞地应力场特征 被引量:2
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作者 孙祥 杨子荣 赵忠英 《岩土工程技术》 2005年第5期264-267,共4页
为了解大伙房水库输水隧洞地应力场分布对洞室围岩稳定性的影响,采用地质力学方法研究了该区构造形迹特征,阐明了地应力场演化特征,首次将应力场演化划分为4个期次,并结合实测地应力数据建立了工程区地应力场分布模型.结果表明该区是以... 为了解大伙房水库输水隧洞地应力场分布对洞室围岩稳定性的影响,采用地质力学方法研究了该区构造形迹特征,阐明了地应力场演化特征,首次将应力场演化划分为4个期次,并结合实测地应力数据建立了工程区地应力场分布模型.结果表明该区是以水平残余构造应力为主的中应力区,最大水平主应力方向为近EW,与洞轴线夹角为39°~46°,对围岩稳定性影响较大. 展开更多
关键词 地应力 应力场演化 最大主应力 围岩稳定性
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考虑刚度和强度劣化时弱胶结软岩巷道围岩的弹塑性损伤分析 被引量:24
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作者 王渭明 赵增辉 王磊 《采矿与安全工程学报》 EI 北大核心 2013年第5期679-685,共7页
岩体内部微裂纹的存在及其扩展,会导致岩体产生刚度和强度劣化,使巷道围岩松动范围扩大。通过定义刚度劣化系数和强度劣化系数,考虑弱胶结软岩峰后应变软化和塑性扩容特性,采用损伤理论和三直线应变软化模型,建立了弱胶结软岩巷道围岩... 岩体内部微裂纹的存在及其扩展,会导致岩体产生刚度和强度劣化,使巷道围岩松动范围扩大。通过定义刚度劣化系数和强度劣化系数,考虑弱胶结软岩峰后应变软化和塑性扩容特性,采用损伤理论和三直线应变软化模型,建立了弱胶结软岩巷道围岩弹塑性流动损伤模型,推导了非均匀应力场下围岩分别产生弹性损伤区、塑性软化损伤区和塑性流动损伤区时的应力、位移解析解;探讨了鲁新煤矿弱胶结砂质泥岩巷道的原岩应力水平、刚度劣化、扩容梯度等对围岩的损伤演化及位移场、塑性圈的影响规律。结果表明,剪胀效应对围岩塑性圈的大小及应力响应影响不大,但对塑性区的损伤速度及位移影响很大;原岩应力水平对巷道塑性圈的分布具有显著影响;刚度和强度劣化系数的增大会加快围岩的劣化速度。这些因素在围岩稳定性分析及巷道支护设计中均应引起足够重视。 展开更多
关键词 弱胶结软岩 巷道围岩 刚度劣化 强度劣化 非均匀应力场 损伤演化
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流变特性引起围岩应力场演变规律分析 被引量:8
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作者 王波 高延法 夏方迁 《采矿与安全工程学报》 EI 北大核心 2011年第3期441-445,共5页
为了研究流变特性引起围岩应力场演变规律,分析了巷道开挖完成后,围岩的应力状态,得出围岩应力峰值点位于塑性区与弹性区的交界处;选取西原模型计算软岩的流变过程,在计算过程中,提出了三向应力状态下围岩应力峰值点发生转移的判据;结... 为了研究流变特性引起围岩应力场演变规律,分析了巷道开挖完成后,围岩的应力状态,得出围岩应力峰值点位于塑性区与弹性区的交界处;选取西原模型计算软岩的流变过程,在计算过程中,提出了三向应力状态下围岩应力峰值点发生转移的判据;结合典型软岩巷道-龙口海域巷道流变实验成果,给定一个极小的时步Δt,在σ(x,t)作用下将会产生一个应变增量Δε,当围岩应力峰值点位置发生变化时,应力重新分布,形成新的应力分布σ′(x,t),编制计算程序,计算得出不同时刻的应力分布情况和围岩应力峰值位置.根据计算结果,得出了巷道开挖后围岩应力峰值的转移规律,并得出围岩应力峰值点会最终趋于某一位置. 展开更多
关键词 软岩巷道 岩石流变 应力场演变规律
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地震荷载对巷道稳定性影响分析及控制技术 被引量:4
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作者 吴多华 乔卫国 +1 位作者 李伟 李朋朋 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2016年第3期79-82,共4页
通过对梁家煤矿煤4巷道在地震荷载作用下的FLAC3D数值模拟,揭示煤4巷道在开挖后,采用锚网索喷联合支护体系的支护方案,在地震荷载作用下引起的围岩应力场及位移场演化规律。结果表明:地震荷载对于煤4巷道围岩应力场及位移场影响比较大,... 通过对梁家煤矿煤4巷道在地震荷载作用下的FLAC3D数值模拟,揭示煤4巷道在开挖后,采用锚网索喷联合支护体系的支护方案,在地震荷载作用下引起的围岩应力场及位移场演化规律。结果表明:地震荷载对于煤4巷道围岩应力场及位移场影响比较大,相比之下对围岩位移场影响更大,尤其是对底板的影响;提出了把现有支护方案中的喷射普通混凝土,改为喷射橡胶颗粒混凝土,并在底板加入反底拱的支护方案。采用新的支护方案,地震荷载对巷道变形的影响得到了有力控制。 展开更多
关键词 地震荷载 巷道稳定性 橡胶颗粒混凝土 反底拱支护 围岩应力场 位移场 演化规律
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