辽宁工程技术大学矿山安全技术装备研究院
- 作品数：26 被引量：178H指数：9
- 相关机构：辽宁大学环境学院中国矿业大学（北京）资源与安全工程学院煤炭资源与安全开采国家重点实验室中国矿业大学（北京）资源与安全工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金辽宁省教育厅高等学校科学研究项目中国博士后科学基金更多>>
- 相关领域：矿业工程环境科学与工程交通运输工程建筑科学更多>>
- 黑岱沟露天矿端帮压煤井工开采覆岩与地表变形破坏规律研究被引量：10
- 2019年
- 为保证黑岱沟露天煤矿首采区西端帮压煤能够安全回采,分析了该采区端帮下煤层的赋存条件、顶板条件、地质构造与上覆岩层结构特征。研究了端帮下压煤层井工开采的上覆岩层与地表变形破坏规律;构建了露天与井下采场的三维地质模型,分析了针对首采区西帮与南帮下压煤层开采后的巷道煤柱稳定性、地表变形范围与采场边坡对工业场地的影响。结果表明,在矿坑边界侧的浅部与矿权界侧深部的上覆岩层变形破坏规律不同,形成的“三带”存在明显差异;缺失原坚固地层并回填松散排土的边坡下采煤工作面顶板关键层仍能起到保护作用;井巷工程的三角形保护煤柱应力集中区与塑性区分布小,大部分区域处于安全状态;西帮与南帮地下开采所引起的潜在滑坡危险区与地表移动变形范围对井口工业场地影响较小,不会对井口造成安全威胁。
- 吕进国韩阳韩阳南存全
- 关键词：井工开采上覆岩层
- 六边薄壁构件在准静态径向压缩下的吸能特性被引量：3
- 2018年
- 为增强巷道超前液压支架抵抗冲击地压能力,有效支护巷道防煤矿冲击地压灾害发生,设计一种六边薄壁吸能防冲构件安装在支架顶梁上方来提高支架抵抗冲击能力。对构件的吸能防冲特性进行理论和实验研究,结果表明:六角处为圆弧形的吸能防冲构件压缩过程中具有非常稳定的变形破坏模式、恒定的反作用力和较高的冲程效率。材料参数和几何尺寸对载荷波动系数和冲程效率影响较小。构件压溃峰值载荷、平均压溃载荷和总吸能均随长度增加而增大;构件压溃峰值载荷和平均压溃载荷随内边长增加而减小,内边长对总吸能影响较小。构件吸能防冲特性的理论解与实验结果有较好的吻合,为构件选取提供了理论依据。六边薄壁吸能防冲构件也可作为高速公路防护栏或汽车防撞前梁等。
- 唐治唐治王建唐巨鹏
- 关键词：准静态冲击地压
- 高地应力条件下高压空气爆破卸压增透技术实验研究被引量：21
- 2019年
- 为探索高地应力条件下的非常规卸压增透技术,研究了深部矿井高压空气爆破卸压机理,分析了地面与井下气爆致裂煤体的差异性,构建了高地应力条件下高压空气爆破卸压范围的理论计算模型,以丁集煤矿为工程背景,理论计算了气爆致裂煤体的卸压范围;详细介绍了高压空气爆破技术与装备,开展了高压空气爆破的地面实验,得到了有、无位移约束2种条件下混凝土试件气爆破坏效果与破坏特征,分析了气爆压缩波反射作用对试件的破坏影响作用;开展了丁集矿的井下现场试验,研究了气爆卸压增透效果,分析了气爆前后钻孔瓦斯流量、瓦斯抽采量、衰减系数与透气性系数的变化特征,结合以往经验类比与理论计算,得到了气爆后卸压增透的最佳范围。研究结果表明:在气爆压力达到60 MPa左右时,有、无位移约束的混凝土试件破坏程度很高,主要呈现出径向断裂特征;在淮南丁集煤矿气爆后的煤层钻孔瓦斯流量是无气爆的6～8倍,瓦斯抽采量是气爆前的4～7倍,透气性系数是未气爆的5～1 050倍,衰减系数是未气爆的0.4倍,气爆的最佳卸压增透半径不超过2 m;首次气爆使爆孔周围煤体的力学性质得到弱化,相当于爆孔周围发生了卸荷效应,在二次气爆与高地应力共同作用下形成了较大的松动破坏范围,从而达到卸压增透目的。
- 吕进国李守国赵洪瑞谯永刚唐治
- 关键词：卸压增透高地应力透气性系数
- 煤体破坏过程感应电荷再认识与井下应用实践
- 2022年
- 为发展和完善煤岩动力破坏感应电荷监测技术及理论,以单轴压缩试验为基础,再认识了煤体破坏过程感应电荷变化规律与主控因素,提出了带电煤屑弹射过程的感应电荷产生机理;分析了感应电荷及其干扰信号的频域特征与影响要素,研究了感应电荷与煤体应力、应变能与变形破坏之间的定性关系,建立了受载煤体与感应电荷信号的损伤统计关系,分析了感应电荷与煤体能量的演化特征,进而提出了煤体应力与感应电荷的量化关系;研发了适用于井下复杂条件下煤岩电荷监测装备,在辽宁红阳三矿与河南平顶山十一矿开展了应用实践,分析了感应电荷与煤岩动力破坏、超前支承压力及巷道变形的相关性。结果表明:高幅值感应电荷信号产生的主因不是煤体的压电效应,而是煤体裂纹扩展、破裂面滑移摩擦与带电煤屑弹射的综合作用,特别是带电煤屑弹射到传感器时,感应电荷信号幅值将会突增;感应电荷信号以低频为主,干扰信号主频与外部供电网络谐波频率一致,但不同煤体的感应电荷信号主频分布范围存在差异;感应电荷强度与应力大小关系非直接相关,与应力非线性变化程度直接相关,特别是与应力降幅度呈正相关关系;感应电荷强度可直接反映煤体破坏程度,也可通过分析外载环境以及感应电荷信号和煤体损伤的统计关系,间接估算煤体应力;感应电荷强度与煤体弹性应变能存储量关系不显著,而与应变能耗散和释放量显著相关,即煤体破坏过程中耗散与释放能量越多,感应电荷强度越高。回采工作面支承压力影响区、高能微震频发区与巷道变形破坏严重区的感应电荷强度较高,说明感应电荷与煤岩动力破坏、超前支承压力及围岩变形具有良好相关性,可适用于井下动力灾害、采场来压与围岩稳定的监测预警。
- 吕进国彭意胜唐治唐治王学滨王子琪包鑫阳符辉
- 关键词：感应电荷应变能监测预警
- 矿用扩径式吸能防冲构件特性数值分析被引量：2
- 2017年
- 为增强液压立柱抗冲性能,有效防治煤矿冲击地压,或在一定程度上减小冲击地压事故造成的损失,提出并设计了一种与液压立柱结合使用的扩径式吸能构件.采用ABAQUS软件对构件吸能防冲特性进行研究,结果表明:不同尺寸和不同材料扩径式构件均具有非常好的稳定变形破坏模式,尺寸、材料和冲击速度对构件变形破坏模式没有任何影响.扩径式构件压缩过程中具有较为恒定的反作用力,反作随构件材料强度和随壁增加而增大,但尺寸、材料和冲击速度对构件力-位移变化规律没有影响.扩径式构件具有一定承载力,具有较小的载荷波动系数和较高的冲程效率.扩径式构件是一种较为理想的吸能防冲构件,其与现有常规立柱结合使用,可改善立柱受冲击载荷时的受力情况,增强立柱防冲性能.
- 唐治海丹凤潘一山崔乃鑫张莹莹
- 关键词：冲击地压
- 煤体非稳定破裂-峰后破坏过程感应电荷信号演变特征
- 2020年
- 本文开展了煤体单轴压缩感应电荷演变规律实验研究,基于傅里叶变换对电荷噪声信号进行了频域分析,采用低通滤波器去除了高频噪声信号,在此基础上重点研究了煤体非稳定破裂与峰后破坏阶段的感应电荷有效信号时域演变特征。研究表明:降噪后的感应电荷信号与应力-应变曲线呈现出更高的相关性;加载速度越低,试件破裂就越充分,高幅值感应电荷信号在各个力学阶段分布越均匀;加载速度越大,高幅值感应电荷信号越集中在峰后;稳定破裂阶段的感应电荷突变信号丛集程度较低,在非稳定破裂阶段感应电荷幅值起伏突变程度与次数增高,丛集程度也相应增高;峰后破坏阶段高幅值突变信号连续出现,丛集程度出现了质的变化,高幅值信号突变程度最为剧烈,该阶段的感应电荷变异系数甚至超过了非稳定破裂阶段的一个量级。高幅值感应电荷信号的变化特征可有效评价煤岩体的稳定性。
- 刘光伟吕进国武金磊丁鑫
- 关键词：感应电荷
- 深部逆断层圆弧形断面诱发煤岩动力灾害的力学分析被引量：4
- 2016年
- 为了探索逆断层附近易于发生煤岩动力灾害的力学机制,构建了由构造应力为主导的圆弧形断层面简化力学模型,得到了构造应力以及由其引起附加垂直应力的分布规律,进而建立了断层上盘逆冲滑动临界角度的数学模型。研究表明:水平构造应力与附加垂直应力随着断层倾角的增大而增大,当断层倾角接近90°时,附加垂直应力突然增大且其值数倍高于水平构造应力;基于逆断层滑动的力学分析,理论计算了煤层沿断层逆冲滑动的临界角度,这将对煤岩动力灾害的危险性预测有一定的参考意义。
- 吕进国姜耀东南存全崔乃鑫王凯兴
- 关键词：逆断层动力灾害
- 基于矩形巷道应力特征点的空间数据分析被引量：2
- 2016年
- 为得出矩形巷道围岩应力空间分布特征,将复变函数理论推导得出的曲线坐标应力分量转换为巷道所在平面的直角坐标应力分量,采用Matlab软件对巷道应力特征点的空间数据进行分析,得出了巷道围岩应力场分布直观图。并考虑了侧压系数、高宽比及巷道断面尺寸等对围岩应力场的影响,结果表明,应力峰值随侧压系数的增大而增大。应力峰值出现在矩形巷道的四角上,与侧压系数、高宽比、巷道断面面积无关。侧压系数大于1时,顶底板水平应力和最大主应力均随侧压系数增大而增大,两帮垂直应力随侧压系数增大而减小;垂直应力峰值、两帮垂直应力随高宽比增加而减小,顶底板的水平应力和最大主应力随高宽比增加而增加。围岩应力变化规律与巷道断面面积无关。
- 耿继原唐治朱小景孙尚宇
- 关键词：安全工程矩形巷道复变函数围岩应力影响因素
- 六边薄壁构件径向压缩下的吸能防冲特性分析被引量：10
- 2016年
- 为增强巷道超前液压支架抵抗冲击能力,有效支护巷道,防止煤矿冲击地压灾害发生,设计一种六边薄壁吸能防冲构件安装在支架顶梁上方来提高支架抵抗冲击能力。对构件的吸能防冲特性进行数值模拟计算,结果表明:径向压缩下六边薄壁吸能防冲构件具有非常稳定的变形破坏模式、较为恒定的反作用力和较高的冲程效率,构件尺寸、材料对冲程效率和载荷波动系数影响较小;构件通过塑性变形吸收能量;在有效变形让位行程内,吸收能量随压缩距离增加而线性增加。构件压溃载荷峰值、平均压溃载荷和总吸能均随壁厚增加,有类似于二次函数的增大趋势;构件压溃载荷峰值、平均压溃载荷、总吸能均随长度和材料屈服强度增加而线性增大;构件压溃载荷峰值和平均压溃载荷随内边长增加而减小;研究结果可为构件尺寸和材料选取提供依据。
- 唐治潘一山朱小景崔乃鑫
- 关键词：冲击地压
- 采动影响下逆断层特征参数对断层活化的作用规律被引量：20
- 2015年
- 笔者分析了采动影响下断层滑移的主要影响因素,以数值模拟为研究手段,利用FLAC3D建立了逆断层简化模型,分析了不同断层倾角、不同落差及采掘工作面与断层不同距离的断层带附近煤岩体弹性能、断层面正应力与剪应力、断层滑移量的变化规律,从而揭示了采动影响下逆断层特征参数对断层活化的基本作用规律。研究结果表明:上盘或下盘开采,断层带附近煤岩体弹性能集中程度随工作面与断层距离的增大而降低,随断层倾角及落差的增加而增大,但下盘开采对断层带的能量集中程度较上盘高。下盘开采时剪应力较上盘显著增加,但正应力变化较小,易于断层活化。上盘或下盘开采,随工作面与断层距离的增加,断层滑移量减小。上盘开采,随断层倾角增大,断层滑移量增加;随断层落差增大,断层滑移量减小。下盘开采,随断层倾角增大,断层滑移量减小;随断层落差的增大,断层滑移量增加。
- 徐晓惠吕进国刘闯白润才李胜
- 关键词：逆断层断层活化断层落差特征参数正应力滑移量
