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Similarity model tests of movement and deformation of coal-rock mass below stopes 被引量:6
1
作者 WANG, Haifeng CHENG, Yuanping +1 位作者 YUAN, Liang WANG, Liang 《Mining Science and Technology》 EI CAS 2010年第2期188-192,共5页
For a study of the movement and deformation of coal-rock mass and low protected seams below a stope,as well as for fracture developments and rules of evolution of permeability,we designed a plane strain model test sta... For a study of the movement and deformation of coal-rock mass and low protected seams below a stope,as well as for fracture developments and rules of evolution of permeability,we designed a plane strain model test stand to carry out model tests of similar materials in order to improve the effect of gas drainage from low protected seams and to measure the movement and deformation of coal-rock mass using a method of non-contact close-range photogrammetry.Our results show that 1) using paraffin melting to take the place of coal seam mining can satisfy the mining conditions of a protective seam;2) coal-rock mass under goafs has an upward movement after the protective seam has been mined,causing floor heaving;3) low protected seams become swollen and deformed,providing a good pressure-relief effect and causing the coal-rock mass under both sides of coal pillars to become deformed by compression and 4) the evolution of permeability of low protected seams follows the way of initial values→a slight decrease→a great increase→stability→final decrease.Simultaneously,the coefficient of air permeability increased at a decreasing rate with an increase in interlayer spacing. 展开更多
关键词 coal-rock mass below stope low protected seam plane strain similar model test
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基于真三轴卸载试验不同倾角组合煤岩力学特性研究 被引量:1
2
作者 彭岩岩 郦亦凡 +3 位作者 余虎 韩攀嵘 朱淳 何满潮 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第2期1-10,共10页
为深入研究煤炭开采过程中顶板结构面倾角对煤岩力学特性的影响,通过自主研发的地声过程模拟试验系统,开展不同结构面倾角条件下组合煤岩真三轴加卸载试验,并利用声发射探测系统进行监测。研究结果表明:随着结构面倾角的增大,试样的破... 为深入研究煤炭开采过程中顶板结构面倾角对煤岩力学特性的影响,通过自主研发的地声过程模拟试验系统,开展不同结构面倾角条件下组合煤岩真三轴加卸载试验,并利用声发射探测系统进行监测。研究结果表明:随着结构面倾角的增大,试样的破坏强度逐步下降,裂隙发展也逐渐减弱,其破坏形态从张拉剪切破坏逐渐向剪切破坏转变,直至倾角达到40°时,试样整体发生滑移破坏;在卸载破坏前,倾角<30°的试样发生充分的塑性变形,其承载力得到充分发挥,而倾角≥30°的试样达到临界破坏极限时迅速破坏,出现部分或完全滑移破坏;声发射信号集中于卸载破坏阶段,试样的结构面倾角越大,声发射累计计数越少,当倾角达到40°时发生滑移破坏,最大振铃计数大幅下降,对其累计计数略有影响。研究成果可为深入认识顶板结构面倾角引起的卸载破坏机制及矿山安全开采提供参考。 展开更多
关键词 组合煤岩 真三轴试验 结构面倾角 声发射
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层面位置对煤岩组合体动态破坏特性影响规律研究
3
作者 郑建伟 张修峰 +7 位作者 鞠文君 王存文 韩跃勇 李国营 陈洋 李海涛 郝晋伟 刘彪 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期97-105,共9页
【目的】层面位置对煤岩组合体动态破坏过程及力学特性具有重要影响作用,但影响规律尚不清晰。【方法】通过对含有3种层面位置的煤岩组合体(层面分别位于岩石部分上位、中位和下位)开展霍普金森冲击(split Hopkinson pressure bar,SHPB... 【目的】层面位置对煤岩组合体动态破坏过程及力学特性具有重要影响作用,但影响规律尚不清晰。【方法】通过对含有3种层面位置的煤岩组合体(层面分别位于岩石部分上位、中位和下位)开展霍普金森冲击(split Hopkinson pressure bar,SHPB)实验,分析了冲击载荷条件下煤岩组合体动态应力-应变、破坏过程、能量结构、碎块特征的演变规律。【结果和结论】结果表明:(1)煤岩组合体动态应力-应变过程可以分为近似线性阶段、非线性的动态应力-应变阶段、弹性模量降低阶段、宏观破裂阶段、应力波卸载阶段5个阶段。(2)随着层面由上向下布置,岩石部分的破坏程度逐渐增强,破坏过程逐渐剧烈,破坏后的碎块的均匀程度降低,而煤体部分的破坏程度则逐步降低,破碎后的块度逐渐增加。(3)层面的存在会降低煤岩组合体动态抗压强度,与无层面煤岩组合体(平均强度为79.487 MPa)相比,当层面位于上方时,组合体动态抗压强度(平均强度为73.724 MPa)降低7.25%;当层面位于中位时,组合体动态抗压强度(平均强度为61.798 MPa)降低22.26%;当层面位于下位时,组合体的动态抗压强度(平均强度为64.991 MPa)降低18.24%。(4)随着层面位置由上向下布置,能量结构发生变化,反射能占比降低,吸收能占比增加,透射能占比减小。本研究可以为超长孔水力压裂技术或地面压裂技术在大范围处理坚硬顶板工程开展过程中压裂位置的选择提供一定指导。 展开更多
关键词 层面位置 煤岩组合体 动态抗压强度 SHPB 能量结构 水力压裂
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考虑割理面时煤层造斜段坍塌压力变化规律研究
4
作者 陈颖超 《承德石油高等专科学校学报》 CAS 2024年第1期18-23,共6页
在武威盆地太原组水平井钻进作业时,依据井史数据调研发现,煤层段卡钻、井径扩大、钻具掉落等井壁坍塌导致的井下复杂事故发生,严重制约了煤层气勘探开发的进程。由于煤岩交错割理性(面割理、端割理)弱结构面发育,使煤岩在造斜钻进时井... 在武威盆地太原组水平井钻进作业时,依据井史数据调研发现,煤层段卡钻、井径扩大、钻具掉落等井壁坍塌导致的井下复杂事故发生,严重制约了煤层气勘探开发的进程。由于煤岩交错割理性(面割理、端割理)弱结构面发育,使煤岩在造斜钻进时井壁破坏在力学上呈现为非连续性和非均质性。建立了考虑弱面的井壁坍塌数学模型。通过分析煤岩矿物成分、微宏观结构,确定煤岩井壁坍塌为力学机制占主导因素,得出割理导致的煤岩碎裂成块是井壁失稳的根本原因,建议在后续煤层钻井中优化井眼轨迹、优化钻井液性能进行井壁防塌,并引入煤岩井壁坍塌实时监测系统。 展开更多
关键词 煤岩地层 割理 弱面结构 井壁坍塌 实时监测系统
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卸荷作用下煤岩异性结构面失稳机制研究
5
作者 陈曦 刘广建 +3 位作者 滕杰田 张恒 朱亚威 季宪军 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2023年第5期139-146,共8页
目前针对岩体结构面滑移失稳方面的研究未考虑开挖过程中的卸荷效应,且对煤岩异性结构面的研究较少。为了探究触发煤岩异性结构面滑移的条件及其影响因素,通过建立异性结构面力学模型,理论推导了卸荷作用下异性结构面解锁滑移的判据,采... 目前针对岩体结构面滑移失稳方面的研究未考虑开挖过程中的卸荷效应,且对煤岩异性结构面的研究较少。为了探究触发煤岩异性结构面滑移的条件及其影响因素,通过建立异性结构面力学模型,理论推导了卸荷作用下异性结构面解锁滑移的判据,采用通用离散单元法程序(UDEC)建立平滑结构面数值模型,以验证理论分析异性结构面解锁滑移触发条件的准确性,分析异性结构面解锁滑移的影响因素。研究结果表明:煤岩异性结构面解锁滑移与结构面倾角、内摩擦角及水平应力与轴向应力的比值有关;当水平应力等于轴向应力时,异性结构面始终处于稳定闭锁状态,不会发生解锁滑移;水平应力和轴向应力增大、内摩擦角减小均会增大异性结构面解锁滑移难度;对于下行解锁滑移,当结构面倾角小于45°+φf/2(φf为内摩擦角)时,其增大会增大解锁滑移难度,大于45°+φf/2时其增大会减小解锁滑移难度;对于上行解锁滑移,当结构面倾角小于45°-φf/2时,其增大会增大解锁滑移难度,大于45°-φf/2时其增大会减小解锁滑移难度;对于异性结构面稳定闭锁状态,结构面倾角不大于30°时,若轴向应力大于抗压强度,则煤岩组合体发生脆性破坏。 展开更多
关键词 冲击地压 煤岩结构面 异性结构面 解锁滑移 稳定闭锁 卸荷作用
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刨刀刨削煤岩特性数值模拟研究 被引量:7
6
作者 郭辰光 李源 +1 位作者 胡迪 张利民 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2017年第2期141-145,共5页
为了探索薄煤层刨煤机刨刀刨削煤岩的破碎过程及其力学特性,基于有限元数值仿真分析方法分析煤岩截割过程的显示动力特性。依据煤岩三向应力测试试验,构建出基于Drucker Prager准则的煤岩本构模型。以煤岩刨削截深、煤岩刨削速度、刨刀... 为了探索薄煤层刨煤机刨刀刨削煤岩的破碎过程及其力学特性,基于有限元数值仿真分析方法分析煤岩截割过程的显示动力特性。依据煤岩三向应力测试试验,构建出基于Drucker Prager准则的煤岩本构模型。以煤岩刨削截深、煤岩刨削速度、刨刀前角为水平因素设计单因素仿真分析试验,实现煤岩破碎形态与刨刀煤岩截割力的研究。研究结果表明:煤屑块度与煤岩刨削截深有关,随着截深的增大,块度增大;随着刨削速度的增加,煤屑的块度变化趋势不明显,煤岩在α=30°刨刀作用下,截割剥离煤屑块度较大;刨刀煤岩截割负载随着截深的增大而增大;随着转速与截割深度的增加,前角为30°的刨刀负载呈线性上升趋势。 展开更多
关键词 刨削煤岩 刨煤机 破碎形态 截割力
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煤岩体钻孔结构观测方法及应用 被引量:93
7
作者 康红普 司林坡 苏波 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第12期1949-1956,共8页
介绍了煤岩体结构观察与测试方法,煤矿井下采用的光导纤维钻孔窥视仪、前视电子钻孔窥视仪及数字式全景钻孔摄像系统的测试原理、仪器结构及特点。提供了在典型矿井获得的钻孔观测结果及图像,分析了煤岩体中钻孔形态及结构面分布特征。... 介绍了煤岩体结构观察与测试方法,煤矿井下采用的光导纤维钻孔窥视仪、前视电子钻孔窥视仪及数字式全景钻孔摄像系统的测试原理、仪器结构及特点。提供了在典型矿井获得的钻孔观测结果及图像,分析了煤岩体中钻孔形态及结构面分布特征。介绍了钻孔观测结果在采矿工程中的应用,包括煤岩体结构面分布与完整性评价,水压致裂地应力测量,采场顶板冒落与岩层移动研究,巷道围岩变形与破坏机理研究,巷道支护与加固设计,工程质量检测与支护加固效果评价等方面。实践证明,钻孔摄像与观测是一种能够直观、有效、快速观测钻孔形态及其变化的手段,为矿山压力与岩层控制研究,采矿工程设计、施工与质量检测提供了可靠的基础数据。最后,针对钻孔观测存在的问题,提出了改进建议。 展开更多
关键词 煤岩体 结构面 钻孔摄像 井下观测 工程应用 改进建议
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某水电站高边坡煤系软弱结构面流变特性试验研究 被引量:11
8
作者 曹运江 黄润秋 +2 位作者 唐辉明 郑海君 冯涛 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第A02期3732-3739,共8页
针对坝区开挖高边坡煤系地层软弱结构面的发育特点,设计和开发饱水条件,软弱结构面剪切流变试验装置,系统开展高边坡煤系地层中软弱结构面的时效变形特性研究,尤其是通过长达近1a的流变力学试验,应用Burgers流变本构方程,建立各种类型... 针对坝区开挖高边坡煤系地层软弱结构面的发育特点,设计和开发饱水条件,软弱结构面剪切流变试验装置,系统开展高边坡煤系地层中软弱结构面的时效变形特性研究,尤其是通过长达近1a的流变力学试验,应用Burgers流变本构方程,建立各种类型软弱结构面的综合时效本构方程,获取坝区煤系地层软弱结构面的长期强度参数。剪切流变试验结果表明,饱水状态下软弱结构面长期强度参数c值为57~160kPa,φ值为12°~18°,比利用携剪试验所获得的软弱结构面饱水快剪强度参数折减约60%。研究结果为水库蓄水运行期的边坡安全反馈分析、变形机制、边坡加固防治对策的采取及支护设计优化提供重要的理论依据,也为类似工程边坡软弱结构面提供具有参考价值的本构模型。 展开更多
关键词 岩石力学 煤系地层 软弱结构面 剪切流变试验 长期强度 流变本构方程
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薄煤层刨煤机刨头结构的研究 被引量:2
9
作者 乔红兵 宋超超 +1 位作者 张金伟 曾志鸿 《煤矿机械》 2015年第6期170-172,共3页
针对刨煤机刨头在使用过程中出现的问题,分析了刨煤机刨头磨损加剧的原因,提出延长稳定磨损时间的方法,对刨头材料和工艺进行了选择。建立了刨头载荷方程及约束条件,从而更好地解决了刨头调向的不灵敏问题。
关键词 刨煤机 刨头 磨损 载荷
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基于主应力差影响的底板应力分布状态研究 被引量:3
10
作者 何富连 郑铮 +2 位作者 杨增强 郭延定 朱恒忠 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2019年第11期67-71,共5页
了研究上煤层中留设煤柱对底板岩层的应力传递规律影响,创新性地引入“主应力差值”作为岩层承压状态的动态指标,代替传统的垂直应力、水平应力和剪切应力的方法,摆脱了传统模型无法定量描述煤岩体变形破坏程度的研究现状,以传统模型研... 了研究上煤层中留设煤柱对底板岩层的应力传递规律影响,创新性地引入“主应力差值”作为岩层承压状态的动态指标,代替传统的垂直应力、水平应力和剪切应力的方法,摆脱了传统模型无法定量描述煤岩体变形破坏程度的研究现状,以传统模型研究为基础,得出3个应力的底板应力分布状态,而后进一步分析“主应力差”的表征特性和求解公式,最终解算模型得到底板主应力差传递形式呈“扇形扩散状”,底板约20 m内浅部岩层内应力曲线呈“双峰状”,且随着埋深增大,曲线逐渐向“单峰状”转变,在下层位煤层顶板位置主应力差基本呈现单峰,且煤柱底板中线位置破坏程度最大。 展开更多
关键词 近距离煤层 半平面理论 主应力差 扇形扩散状 岩体变形破坏 底板应力
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含结构面相似材料水力裂缝演化的实验研究 被引量:2
11
作者 李全贵 武晓斌 +3 位作者 胡千庭 刘乐 石佳林 宋明洋 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期45-53,共9页
结构面广泛赋存于煤系中,是影响煤岩水力压裂效果的关键因素之一。调节结构面制作时间和充填材料类型,制作不同结构面类型的煤岩试件,并开展水力压裂物理实验,探究结构面类型与注入流量对水力裂缝延伸的影响及作用机制。结果表明:当注... 结构面广泛赋存于煤系中,是影响煤岩水力压裂效果的关键因素之一。调节结构面制作时间和充填材料类型,制作不同结构面类型的煤岩试件,并开展水力压裂物理实验,探究结构面类型与注入流量对水力裂缝延伸的影响及作用机制。结果表明:当注入流量为50 mL/min时,纯样试件(无结构面)的破裂压力高于含结构面试件的破裂压力,延时结构面制备间隔时间对试件破裂压力的影响很弱,调整结构面的充填材料后试件破裂压力最大降低28.79%;随着注入流量的提高,充填材料为云母,水泥试件破裂压力、声发射振铃计数峰值增大,压力上升阶段的持续时间显著缩短,水力裂缝在结构面处的延伸模式由沿结构面延伸逐渐转向沿最大主应力方向延伸。结构面类型与注入流量对水力裂缝在结构面处延伸模式的影响,主要是由于改变了水力裂缝延伸至结构面时结构面上的应力状况,可以通过理论分析预测水力裂缝与结构面的交叉延伸模式,根据结构面上应力状况,通过调节注入流量调整水力裂缝的延伸方向。 展开更多
关键词 水力压裂 裂缝演化 结构面 类煤岩材料 注入流量
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链子崖危岩体岩体结构及软弱夹层的工程地质研究 被引量:2
12
作者 徐开祥 潘伟 林坚 《中国地质灾害与防治学报》 CSCD 1991年第3期44-55,共12页
链子崖危岩体为软基座层状结构体,基座为软弱的煤系地层并经大面积采空和回填。岩体以中厚层至厚层状灰岩为主。构造结构面对岩体进行切割分划。断层面构成了危岩体的主要侧边界,而经过反复挤压错动的软弱夹层构成了危岩体的不同底界,... 链子崖危岩体为软基座层状结构体,基座为软弱的煤系地层并经大面积采空和回填。岩体以中厚层至厚层状灰岩为主。构造结构面对岩体进行切割分划。断层面构成了危岩体的主要侧边界,而经过反复挤压错动的软弱夹层构成了危岩体的不同底界,而且也控制了主裂缝的发育与下切。作者根据软弱夹层的规模、特征和对危岩体的控制作用,对其进行了级别划分。在上述基础上,对危岩体进行了岩体工程地质单元的划分。 展开更多
关键词 危岩体 岩体结构 构造结构面 软弱夹层 采空区 煤系地层 碳质泥岩
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刨煤机煤岩刨削破碎数值模拟研究
13
作者 郝志勇 王率领 +1 位作者 陈志强 袁智 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期908-914,共7页
为研究刨煤机刨刀刨削煤岩的破碎过程及其影响因素,采用数值模拟方法对刨削过程进行分析,鉴于煤岩为非均匀介质,对煤岩图像进行识别,采用图像重构方法建立煤岩三维模型,增加了模拟的准确性,为有限元的非均匀物质三维建模提供新的理论和... 为研究刨煤机刨刀刨削煤岩的破碎过程及其影响因素,采用数值模拟方法对刨削过程进行分析,鉴于煤岩为非均匀介质,对煤岩图像进行识别,采用图像重构方法建立煤岩三维模型,增加了模拟的准确性,为有限元的非均匀物质三维建模提供新的理论和方法,得到更准确的模拟仿真数据。通过模拟不同工况下刨刀的破煤过程,得到刨刀与模拟煤壁的接触力。研究结果表明:随着刨削深度的增加,刨刀受力增加,受力逐渐趋于稳定,但由于煤质的变化,力在一个稳定值附近上下波动;刨削速度对刨刀载荷的影响不大;煤岩坚固性系数越大,刨刀模拟载荷越大。 展开更多
关键词 刨煤机 数值模拟 刨削深度 刨削速度 煤岩坚固性系数
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煤岩特性对超声波速影响的试验研究 被引量:38
14
作者 徐晓炼 张茹 +3 位作者 戴峰 于斌 高明忠 张艳飞 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期793-800,共8页
超声波测试技术广泛应用材料内部缺陷与表面裂缝检测和描述,然而其声学参数同煤岩物理特性与结构特征的关系,成为该技术在地下采矿工程中应用的瓶颈问题之一。在大同煤矿集团塔山矿8212工作面采集煤块及顶板岩芯,采用美国Tektronix公司... 超声波测试技术广泛应用材料内部缺陷与表面裂缝检测和描述,然而其声学参数同煤岩物理特性与结构特征的关系,成为该技术在地下采矿工程中应用的瓶颈问题之一。在大同煤矿集团塔山矿8212工作面采集煤块及顶板岩芯,采用美国Tektronix公司生产的超声波仪,开展不同层理方向煤岩及不同岩性岩石的超声波室内测试试验,并结合CT扫描、磨片分析等微观测试手段和覆压渗透试验获得煤岩内部物质含量组成形态及渗透特性,系统研究密度、层理方向、孔隙度、渗透率、矿物颗粒成分及大小等因素对超声波传播速度的影响。试验表明:纵波与横波波速均表现出随密度增大而增大的趋势;煤岩的超声波速有明显的层理效应,试验发现轴向与层理的夹角由小变大,其纵波和横波波速呈减小趋势,轴向平行层理煤岩的纵波、横波波速分别约为轴向垂直层理的1.22,1.23倍;纵波波速随孔隙率与渗透率的增大而减小,且煤的渗透率亦呈现明显的层理效应,轴向平行层理煤岩的渗透率约为轴向垂直层理的57.1倍;岩石矿物颗粒越细纵波波速越大,岩样纵波波速依次以细砂岩、中粗粒砂岩、含粗砂细砾岩和粗粒砂岩由大到小排列。 展开更多
关键词 煤岩特性 超声波波速 层理面 渗透率
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刨煤机刨削煤岩本构模型建立与试验验证 被引量:1
15
作者 宋振铎 宋秋爽 郝志勇 《山西煤炭》 2016年第4期1-4,共4页
针对实验测试所用假煤岩的基本特性,修正了现有的本构模型,研究了本构单元在变形过程中经历的线弹性变形、蠕变、塑性屈服、硬化以及最后脆性崩裂的几个阶段,建立了适用于模拟煤壁刨削实验的煤岩损伤本构模型;观察在煤的单轴压缩实验条... 针对实验测试所用假煤岩的基本特性,修正了现有的本构模型,研究了本构单元在变形过程中经历的线弹性变形、蠕变、塑性屈服、硬化以及最后脆性崩裂的几个阶段,建立了适用于模拟煤壁刨削实验的煤岩损伤本构模型;观察在煤的单轴压缩实验条件下煤岩试样的破坏历程,将实验结果与建立的损伤本构模型进行对比验证。 展开更多
关键词 刨煤机 煤岩破坏 本构模型
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刨体拓扑及形状优化设计
16
作者 马可白 张树齐 杜鹏 《价值工程》 2014年第26期57-58,共2页
针对刨煤机关键部件——刨体进行拓扑及形状优化设计,对优化前、后的刨体结构进行分析,并指导设计过程,对降低材料浪费,节约制造成本,具有很好的推广价值。
关键词 刨煤机 刨体 拓扑
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煤体结构面发育对岩-煤-岩组合体力学及破坏特性的影响
17
作者 董卓 石莹莹 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2024年第10期107-114,共8页
通过构建煤体结构面发育数字图像并结合RFPA数值模拟方法,构建了岩-煤-岩组合体数值计算模型,研究了层理倾角、煤-岩界面倾角、煤-岩高度比对岩-煤-岩组合体力学及破坏特征的影响。研究结果表明:不同层理倾角下岩-煤-岩组合体的抗压强... 通过构建煤体结构面发育数字图像并结合RFPA数值模拟方法,构建了岩-煤-岩组合体数值计算模型,研究了层理倾角、煤-岩界面倾角、煤-岩高度比对岩-煤-岩组合体力学及破坏特征的影响。研究结果表明:不同层理倾角下岩-煤-岩组合体的抗压强度呈典型的“U”形各向异性特征;宏观剪切破坏主要集中在煤体中,青砂岩中形成少量的拉伸裂纹;受层理及煤-岩界面倾角的影响,岩-煤-岩组合体峰后应力表现为迅速跌落、分级跌落两种特征,进而影响其脆性程度;岩-煤-岩组合体的强度和变形特征主要由强度较弱的煤体决定,其峰值强度和弹性模量均随着界面倾角的增加逐渐降低。研究成果克服了以往数值模拟时将煤体假定为均质体的不足,有望为深入探究煤体结构面发育对岩-煤-岩组合体力学特性及变形破坏特征的影响提供参考。 展开更多
关键词 岩-煤-岩组合体 结构面发育 数值模拟 单轴压缩 力学及破坏特性
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应力波透射煤岩结构面传播衰减数值分析方法
18
作者 神文龙 祝忍忍 +1 位作者 陈自强 师国藏 《煤炭科学技术》 EI CAS 2024年第11期296-308,共13页
针对一维动态节理角度和轴向静载差异的煤岩结构面承载损伤下应力波透射问题,采用室内实验、理论分析和计算机仿真等方法,揭示了界面倾角与轴向静载对煤岩结构面透射应力波的作用机制,结合Barton-Bandis节理本构模型、UDEC离散元仿真与... 针对一维动态节理角度和轴向静载差异的煤岩结构面承载损伤下应力波透射问题,采用室内实验、理论分析和计算机仿真等方法,揭示了界面倾角与轴向静载对煤岩结构面透射应力波的作用机制,结合Barton-Bandis节理本构模型、UDEC离散元仿真与灰狼算法优化BP神经网络技术,对分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB)实验过程中应力波透射进行仿真和机器学习,在充分考虑各项参数的基础上进行了显著性正交试验和多因素方差分析,筛选出了主要影响因素并确定了修正方案,得到了煤岩结构面轴向静载与倾角差异下Barton-Bandis本构数值模拟参数修正的机器学习模型,极大地提升了煤岩结构面受冲击状态下变形行为与本构参数之间关联机制的计算效率。研究结果表明:基于BP人工神经网络技术的机器学习预测模型具有良好的适用性,可快速确定当前煤岩结构面倾角与轴向静载下模型参数,提供了一种基于数据驱动的煤岩结构面BartonBandis本构模型参数的高效修正方法,同时可以预测给定训练样本以外更大倾角与轴向静载范围下煤岩结构面数值模拟参数。 展开更多
关键词 应力波传播 煤岩结构面 轴压效应 倾角效应 数值分析
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单轴受压煤岩声发射特征的层理效应试验研究 被引量:45
19
作者 张朝鹏 张茹 +2 位作者 张泽天 高明忠 戴峰 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期770-778,共9页
层理对煤岩体宏、细观力学性质都有重要影响。为探究不同层理方向煤岩体的损伤演化规律及变形破坏中的声发射特征,分轴向平行层理和轴向垂直层理2种情况进行煤岩制样,采用MTS815岩石力学试验系统和PAC声发射仪,开展单轴加载条件下破坏... 层理对煤岩体宏、细观力学性质都有重要影响。为探究不同层理方向煤岩体的损伤演化规律及变形破坏中的声发射特征,分轴向平行层理和轴向垂直层理2种情况进行煤岩制样,采用MTS815岩石力学试验系统和PAC声发射仪,开展单轴加载条件下破坏全过程的声发射(AE)试验研究,揭示煤岩AE时序参数、能量释放规律、空间演化特征和AE振幅分布的层理效应。研究表明:相对于轴向垂直层理煤岩,轴向平行层理煤岩在整个受力过程中AE振铃计数和能量释放更强,但单位时间的AE振铃数和能量释放更平缓,轴向垂直层理煤岩呈现急剧猛烈的能量释放特征;轴向平行层理煤岩中,一定规模的AE事件在更低应力水平就会产生,其AE空间分布更加均匀,无轴向垂直层理煤岩的成核现象;在变形破坏全过程中,轴向平行层理煤岩AE振幅分布变化幅度较小,其b值更大,大尺度AE事件比例更低。研究成果在一定程度上反映了煤矿开采过程中工作面和上覆煤岩的层理方向对其声发射特征的影响,可对现场声发射监测围岩破坏情况提供借鉴和参考。 展开更多
关键词 岩石力学 煤岩 声发射 微破裂 能量释放 层理效应
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基于煤岩结构面剪切作用下半煤岩巷变形机制及控制研究 被引量:22
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作者 王猛 肖同强 +1 位作者 高杰 刘俊领 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第3期527-534,共8页
采用现场调查、数值模拟、理论分析与工业性试验等方法,总结了半煤岩巷道变形特征,指出煤帮为巷道变形破坏的薄弱环节;分析了煤岩结构面力学参数对煤帮稳定性影响,得到煤岩层间剪切变形随结构面参数的增加呈负指数关系减小;揭示了该类... 采用现场调查、数值模拟、理论分析与工业性试验等方法,总结了半煤岩巷道变形特征,指出煤帮为巷道变形破坏的薄弱环节;分析了煤岩结构面力学参数对煤帮稳定性影响,得到煤岩层间剪切变形随结构面参数的增加呈负指数关系减小;揭示了该类巷道变形机制包括煤岩结构面层间剪切破坏机制与结构面层间失稳诱发机制,指出巷道维护的关键在于控制煤岩结构面的层间剪切滑移变形;基于倾斜穿层锚索对煤岩结构面加固机制的分析,开发了以强力支护、巷帮倾斜穿层锚索为核心的围岩控制技术。工业性试验结果显示,煤岩结构面层间剪切变形得到有效控制,巷道维护效果较好。 展开更多
关键词 薄煤层 半煤岩巷道 煤岩结构面 变形机制 控制技术
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