孙浩
- 作品数：11 被引量：47H指数：5
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- 发文基金：国家自然科学基金陕西省自然科学基金更多>>
- 相关领域：矿业工程建筑科学天文地球更多>>
- 巷道爆破掘进中侧压系数对薄层复合顶板影响的数值分析
- 2011年
- 为分析侧压系数在巷道爆破掘进时对薄层复合顶板的影响,针对东荣二矿17#煤顶底板地质条件建立相应数值计算模型,采用非线性有限元动力分析软件ANSYS/LS-DYNA分析了巷道爆破掘进中在不同侧压系数条件下对薄层复合顶板的影响。分析结果表明:不同侧压系数对薄层复合顶板不同区域影响效果不同,爆炸对顶板的冲击压力影响较大,而对顶板的振速影响较小。随着侧压系数的增大,在掘进工作面后方,爆炸初期顶板压力减小,而中、后期压力逐渐增大;在掘进工作面的前方,爆炸初期、后期顶板压力逐渐增大,而中期压力逐渐减小。因此,巷道爆破掘进时,在工作面后方应及时支护,提高顶板的强度,以减小爆破对后方顶板离层的加速作用;同时应优化爆破参数,以降低爆破对前方顶板的损伤作用,以防掘进过程中发生冒顶事故。
- 李树刚胡阳升王红胜孙久政孙浩
- 关键词：侧压系数巷道爆破开挖
- 充填体-煤柱承载效应及合理开采参数研究被引量：8
- 2020年
- 近年来,充填开采方法作为一种安全高产高效的绿色开采方法被广泛使用,而充填体-煤柱复合支撑体的协同承载作用是部分充填开采的关键。以某矿为研究对象构建复合支撑体结构承载及破坏力学模型,探究复合支撑体协同承载作用过程,并采用FLAC3D模拟垮落法开采及部分充填开采下的应力变化及下沉规律。研究结果表明:(1)复合支撑体水平应力σx与高度呈三次函数关系,与宽度呈二次函数关系;垂直应力σy仅与高度呈现二次函数关系;剪应力τxy与高度呈二次函数关系,与宽度呈一次函数关系;(2)通过理论计算得出采22m留16m充填开采16m的合理部分充填开采参数;(3)通过数值模拟验证,理论计算结果与数值模拟结果基本吻合,复合支撑体应力集中系数减小69%,地表基本不下沉。该研究成果为部分充填开采方法提供了理论依据,对国内大面积"三下"压煤开采及矿区生态环境保护具有参考和借鉴价值。
- 赵兵朝翟迪杨啸杨啸刘晨光孙浩
- 关键词：充填开采
- 蒙脱石含量对N_(2)红土层裂缝弥合的影响规律研究
- 2021年
- 黏土矿物是影响红土隔水层裂缝弥合的首要因素,红土黏土矿物的主要成分为蒙脱石,其含量变化对裂缝弥合的研究具有重要意义。以榆林矿区某矿102工作面上覆N2红土层为研究对象,采用理论分析和计算,结合实验室试验(XRD、红土试件膨胀、弥合试验和相似模拟试验),探究了蒙脱石含量变化对红土层裂缝弥合的影响规律。试验结果表明:(1)N2红土中黏土矿物含量为19.8%~32.7%,蒙脱石含量占红土黏土矿物的38.1%~56.4%,蒙脱石的膨胀性是裂缝弥合的根本原因;(2)当蒙脱石含量占红土矿物总量的比值从7.3%增加至12.3%时,膨胀率从10.97%增长至15.31%,弥合率从26.65%提高至33.2%,红土的弥合能力随蒙脱石含量增加不断增强;(3)通过相似模拟试验验证了红土层裂缝弥合规律。
- 赵兵朝杨啸郭亚欣孙浩翟迪
- 关键词：黏土矿物蒙脱石
- 基于黄土膏体充填材料配比优化试验研究被引量：11
- 2020年
- 为寻求价格日益增长的粉煤灰膏体充填材料的替代品,以山西省某矿4901充填工作面为工程背景,采用理论分析、实验室试验和现场调研等方法,研究了黄土材料作为粉煤灰替代品的替换效果及最优配比。试验和现场应用结果表明:黄土膏体充填材料价格低廉,作为传统粉煤灰膏体充填材料的替代品替换效果较优;黄土膏体充填材料的最优配比方案为水固比(水与固体充填材料质量比)1∶1.6、固相比(矸石与水泥质量比)5∶5及土灰比(黄土与粉煤灰质量比)4∶2时,膏体充填材料稳定性高,材料的后期抗压强度高达5.5MPa;以水泥质量的6%作为膏体充填材料添加剂时,凝结时间缩短79.17%。该研究成果对西部地区有一定的借鉴和参考价值。
- 赵兵朝翟迪杨啸杨啸孙浩孙浩
- 关键词：黄土抗压强度
- 基于覆岩曲率变形的导水裂缝带发育高度研究被引量：1
- 2023年
- 为了研究覆岩导水裂缝带最大发育高度,以小保当矿区2-2煤层为研究对象,通过理论分析、相似材料模拟实验、实例验证等方法,在应用极限曲率预计导水裂缝带发育高度的基础上,借助概率积分法将导水裂缝带上部岩层与煤层的间距、下沉系数η(z)、开采高度m与导水裂缝带上部岩层最大曲率变形值K(z)max有机结合,给出了以导水裂缝带上部岩层最大曲率变形值K(z)max为关键参数的覆岩上行裂缝发育高度关系式和以地表最大水平拉伸变形值εxm为关键参数的下行裂缝发育深度关系式。在此基础上给出了一种基于概率积分法的导水裂缝带发育高度理论预计方法,应用该预计方法对小保当矿区2-2号煤层开采覆岩导水裂缝带最大发育高度进行了预计,其最大发育高度为160.1 m,与现场实测152.01~175.57 m基本吻合,研究成果可为相似工况下实现保水开采提供理论依据。
- 赵兵朝冯杰赵阳马云祥侯恩科孙浩王京滨
- 关键词：导水裂缝带概率积分法保水开采
- 薄层复合顶板爆破损伤试验研究被引量：10
- 2011年
- 薄层复合顶板爆破掘进时易发生顶板离层冒落失稳造成冒顶事故,为研究该类顶板在爆炸应力波反复作用下损伤变化规律,针对东荣二矿中一上采区17煤右三下料道特殊层状结构,基于声波测速原理,利用RSM-SY5智能声速测试系统,在爆破掘进方式下对巷道顶板损伤进行了现场测试.研究表明:每一次爆后顶板各测点声速总比爆前有不同程度的降低,其中第1次和第2次爆后声速降低明显.根据声速变化大小可知在0.6,2.4m处发生离层的可能性最大.而各测点处的损伤程度随着爆破次数的增加呈递增变化;按照损伤阈值Der=0.19,顶板损伤范围在0～3.6m之间.随着各测点离爆破工作面距离的不断增加损伤累积呈非线性增加,而且损伤并不是随着测点深度变化呈线性递减的;同时顶板各测点损伤变化率呈非线性递减,在测点置后工作面16m处,顶板损伤变化率处于一个较低的水平.
- 孙久政李树刚王红胜胡阳升孙浩
- 关键词：薄层复合顶板
- 红土隔水层相似材料优化配比研究及应用被引量：2
- 2020年
- 红土隔水层模拟材料的相似性是研究隔水土层裂缝发育规律的基础和前提。为提高红土隔水层相似材料模拟的相似性,以陕北榆林某矿隔水层裂缝发育规律为研究对象,采用优化配比试验、数据拟合分析和现场实测等研究方法,对红土隔水层相似材料最优配比进行研究。通过实验室测试和现场测试,验证优化前后隔水层模拟材料的相似性。研究结果表明:沙土比为1∶5,机油含量为19.5%时,相似模拟材料单轴抗压强度与红土相似度达98.5%;当骨胶比为7∶1,沙土比1∶5,相似模拟材料含水率和膨胀率与红土相似度可达85.4%和84.5%;红土隔水层相似模拟材料的最优配比为骨胶比7∶1,沙土比1∶5,机油19.5%,相似比1∶200与红土隔水层材料相似度达92.5%;实验室和现场实测验证发现,优化后红土隔水层相似材料比原相似材料模拟效果提高50%,模拟试验的隔水层裂缝发育特征与现场观测基本一致。该研究可为红土隔水层裂缝发育规律研究提供借鉴和参考。
- 赵兵朝郑康郭亚欣翟迪孙浩杨啸
- 关键词：数据拟合相似度
- “充填体-煤柱”复合承载体稳定性分析被引量：5
- 2021年
- 为研究部分充填开采中"充填体-煤柱"复合承载结构稳定性以沙曲矿4901工作面为工程背景,通过实验室试验探究了复合承载体承载的应力变化及破坏特征,采用数值模拟的方法,将复合承载体分为4类,分析了在不同类型、宽度、高度及不同强度充填体与煤柱下承载体的稳定性。结果表明:随着承载体宽度增加,弹性区宽度明显增大,承载体宽度为30 m比宽度20 m时的弹性区宽度平均增加6.02%左右,宽度为40 m比宽度30 m时的弹性区宽度平均增加约34.35%;4类复合承载体中第Ⅳ类承载体与其他3类相比塑性区宽度相对较小,且随留充比增大始终保持在小范围内波动,稳定性效果最好;随着承载体高度增加,稳定性减弱,但充填体和煤柱强度增大,承载体稳定性增强。
- 赵兵朝杨啸杨啸郭亚欣刘晨光孙浩
- 关键词：充填开采稳定性分析充填体强度
- 湿陷性黄土相似材料力学特性试验研究被引量：2
- 2022年
- 为研究湿陷性黄土相似材料的力学特性,利用正交试验设计配制了以河砂和重晶石粉为骨料、黏土和石膏为胶结材料、硅藻土为调节材料的不同配比相似材料,采用极差分析法及相似模拟等研究方法对相似材料力学特性进行了研究。结果表明:(1)各影响因素对相似材料湿陷系数的影响显著性由大到小依次为硅藻土质量分数、含水率、骨胶比、土膏比、重晶石粉质量分数;对黏聚力的影响显著性由大到小依次为含水率、骨胶比、硅藻土质量分数、土膏比、重晶石粉质量分数;对内摩擦角的影响显著性由大到小依次为骨胶比、含水率、硅藻土质量分数、重晶石粉质量分数、土膏比;(2)相似材料湿陷系数、黏聚力与硅藻土质量分数呈正相关关系,与骨胶比呈负相关关系;内摩擦角与骨胶比呈正相关关系,与含水率呈负相关关系。工程应用证明,相似材料的温陷系数、黏聚力、内摩擦角试验值与理论值偏差分别为5.6%、6.3%、5.3%,吻合度较高;相似模拟试验结果与现场实测结果基本一致。
- 赵兵朝马云祥郭亚欣孙浩王京滨王海龙
- 关键词：湿陷性黄土相似材料力学特性正交设计
- 湿陷性黄土覆盖区煤层开采地表裂缝发育规律研究被引量：8
- 2021年
- 黄土覆盖区煤层开采在湿陷性影响下地表裂缝发育尤为剧烈。以神木某矿1206工作面为研究背景,将理论分析、理论计算和实验室试验作为研究手段,并结合FLAC3D数值模拟技术,对煤层开采湿陷性黄土地表裂缝产生机理和发育规律展开相关研究。研究结果表明:(1)地表裂缝是由采动水平变形超过土体的极限拉伸变形值造成,基于摩尔-库伦强度理论和开采沉陷预计理论,推导出煤层开采地表裂缝发育深度预计公式;(2)实验室测试结果说明,饱和湿陷性黄土相对天然状态黏聚力衰减71%,内摩擦角减小59%,变形模量降低39%,泊松比增大28%,雨季降水入渗引起的黄土湿陷变形和强度衰减直接导致地表裂缝发育加剧;(3)通过地表裂缝发育深度预计公式,得出黄土地表因受湿陷性影响裂缝发育深度增大77%,与数值模拟和现场实测结果基本相符。研究可为相似地质条件采动地表损害规律研究提供有益参考。
- 赵兵朝孙浩郭亚欣杨啸
- 关键词：湿陷性黄土地表裂缝含水率煤层开采
