定向水力压裂工作面煤体应力监测及其演化规律
摘要：为研究水力压裂的机理和评价压裂效果,采用空心包体应变计,对水力压裂前后钻孔附近煤层应力的变化,及水力压裂实施后,随着工作面推进,前方煤层应力的变化进行了监测。通过分析监测数据,得到以下应力演化规律与结论：①水力压裂前后,在压裂钻孔附近煤层中的主应力增量值、倾角和方位角均会出现突变。突变程度与至压裂孔的距离、水压、裂缝扩展方式及煤层力学性质等多种因素有关;压裂后主应力增量得到恢复,但比压裂前均有所降低,水力压裂可改变煤层的应力状态。②顶板压裂后,再受到工作面采动影响,煤层垂直应力增加,水平应力有降低的趋势,但采动引起的主应力增量变化幅度远小于压裂引起的变化,而且采动对主应力增量的倾角和方位角的影响不大;水力压裂可使顶板来压强度降低,工作面超前支承压力的影响减弱。③晋城王台铺煤矿坚硬顶板综采工作面进行水力压裂后,顶板的整体性和强度得到弱化,工作面采动影响减弱,顶板能够紧随工作面推进及时垮落,说明水力压裂效果良好。“两硬”条件下冲击地压微震信号特征及前兆识别
摘要：结合微震监测数据,对大同忻州窑矿8935＂两硬＂条件工作面回采过程中发生的冲击现象进行分析;从微震事件震源定位、能级与频次关系以及冲击前微震信号频谱演化规律等方面讨论了该工作面冲击地压机理及前兆信息特征。研究表明：8935工作面冲击地压为坚硬顶板破断诱发煤柱区域积聚能量的突然释放所致;冲击震源多在工作面超前50 m范围内沿采空区煤柱侧,且主要集中在坚硬顶板断裂后发生压缩、反弹的空间区域;冲击地压前微震事件频次、能量、微震信号b值及主频均呈下降趋势。冲击地压前微震频谱主要集中在5-60 Hz,微震主频急剧降低和幅值明显升高可视为冲击前兆特征之一。注浆充填控制巨厚火成岩下动力灾害的试验研究
摘要：为实现海孜煤矿Ⅱ102采区巨厚火成岩下安全开采,结合采区地质开采条件提出了老采空区注浆充填控制巨厚火成岩下动力灾害的技术方案。采用UDEC数值软件分析了老采空区注浆充填对火成岩运动及采动应力集中的控制作用。结果表明,注浆充填可以使火成岩受到有效支撑并降低实体煤侧的应力集中状态,同时能够控制火成岩运动并防止其突然破断。在模拟研究基础上设计了注浆充填方案。在19个月的施工中,共对6个钻孔进行了注浆充填,总注灰量267 320 m3,老采空区充填率达到51.3%,采空区70%的区域已完全承载。注浆工程实施后Ⅱ1026机巷掘进过程中没有再次发生动力现象,证明该措施取得了较好的效果,可以保证后续工作面安全回采。2011年《煤炭学报》评价指标
巷道稳定的协同学原理及应用技术
摘要：基于现有支护理论和现场支护的实际条件,将协同学原理引入巷道支护设计,提出协同支护的思想。协同支护是以支护的共性——系统的协同作用作为研究对象,研究支护系统、围岩系统和环境系统等子系统及其内部的协同作用,最终使巷道从开挖后的非平衡状态快速达到稳定的平衡状态,其目的是最大发挥支护构件的物理力学性能,有效控制围岩变形,以期达到1＋1〉2的协同支护作用。锚杆锚索协同支护研究以预应力为基础,其他支护参数、结构与锚杆和锚索预应力的协同性以及锚杆预应力与锚索预应力的协同作用。高强锚杆必须与高预应力相结合,锚杆预应力必须与锚索预应力相匹配,只有它们之间相互合理匹配,才能使锚杆、锚索的个体作用达到最大,并产生协同支护的效果。对锚杆施加40 kN以上预紧力时,与锚索140-160 kN预紧力的协同性较好;增强锚杆的主动支护作用,使锚杆达到60 kN以上预紧力,此时与锚索180-200 kN的预紧力产生较好的协同性。锚杆初始支护阻力的计算及预测
摘要：为了便于计算和预测锚杆支护的初始支护阻力,基于锚杆及时支护时锚固区围岩处于弹塑性状态的假设,建立锚杆受力和安装力学模型,分析研究初始支护阻力与预紧力矩之间的关系,得出锚杆支护螺母、托盘两种接触类型的初始支护阻力的理论解,同时采用自制的＂锚杆锚固传递及衰减规律＂模拟试验台对初始支护阻力进行验证。研究结果表明：锚杆支护材质、规格及支护间排距相同时,其初始支护阻力与预紧力矩呈线性关系;预紧力矩在0-300 N.m时,初始支护阻力与预紧力矩间有准确的数学表达式,采用预紧力矩能够量化和预测初始支护阻力。锚杆预紧力对锚固体强度强化的模拟实验研究
摘要：锚杆预紧力在巷道支护中发挥着重要作用,但其对锚固体强度强化特征的研究仍存在不少问题;以砂蜡材料、预紧力锚杆和平面应变约束装置制作锚固分离体,在RMT-150C实验机上对其力学特性进行了研究。实验结果表明：锚固体的峰值强度、残余强度的强化系数和岩体强度、锚杆预紧力呈正相关,岩体强度一定时,随着锚杆预紧力的增大,强化系数逐渐增加,锚杆预紧力对锚固体峰后残余强度的强化大于对锚固体峰值强度的强化。锚固体的应变-应力全程曲线与锚杆受力存在着对应关系,锚固体屈服之前,锚杆受力增加缓慢;屈服点之后,受力急剧增加;峰后软化阶段锚杆受力逐渐增加,摩擦阶段锚杆受力处在不断的调整下降中。预紧力一定时,岩体强度越高,锚杆受力增加幅度越小;岩体强度一定时,高预紧力锚杆受力增幅较小;软弱岩层破坏后,锚杆载荷的损失比坚硬岩层大,预紧力锚杆对软弱岩层的作用比坚硬岩层明显。现场实践表明,提高锚杆预紧力能够有效控制围岩的变形。框架预应力锚杆支护边坡地震动稳定性分析方法
摘要：在考虑锚杆预应力对黄土边坡稳定性影响的情况下,根据土体边坡滑移面的破坏模式,建立了框架预应力锚杆支护边坡的地震稳定性分析模型。利用集中质量显式有限元法,将土体离散为土体静动力微元和土体预应力微元,并建立了相应的离散动力平衡方程,推导了边坡在地震作用下的位移反应和滑移面上的应力场。基于位移反应和土体应力场,提出了框架预应力锚杆支护边坡在地震作用下的稳定性安全系数计算方法。用本文方法针对某一工程实例进行分析,并与拟静力法的结果进行比较。比较结果表明,本文方法对于土质均匀的黄土边坡是可行的,相比拟静力法,更能反应黄土支护边坡的地震作用和土的动力特性。基于GA-SVM的露天矿抛掷爆破抛掷率预测
摘要：分析了高台阶抛掷爆破的机理过程,并从自然地质、爆破设计和人为操作3个角度出发,结合某矿区的实际开采情况,提取其中10个参数作为影响该矿区抛掷爆破效果的主要因素,以爆破领域中广泛接受的抛掷率作为抛掷爆破效果的评价因子,采用此矿区爆破生产中的实际数据建立了基于遗传算法优化的支持向量机模型GA-SVM。基于建立的GA-SVM模型,采用平均影响值（Mean Impact Value,MIV）作为评价标准,对各因素的影响程度进行了评定。结果表明：①GA-SVM模型能够比较快速、准确地根据此矿区的爆破设计参数预测出抛掷爆破的抛掷率,平均预测精度稳定在83.75%,与其他智能算法如BP,RBF,GRNN相比,GA-SVM具有更好的鲁棒性和更佳的预测精度。由于计算流程的统一性和预测方法的普适性,GA-SVM模型对于其他抛掷爆破参数（如最远抛距、松散系数等）也具有良好的外推性;②对于此露天矿区而言,在其自然因素（如岩性等）和爆破设计因素（如炸药类型、起爆顺序、装药结构等）已确定的情况下,台阶高度、炸药单耗与抛掷率正相关,且台阶高度比炸药单耗对抛掷率的影响更大;而最小抵抗线、坡面角和剖面宽对于抛掷率呈现负相关,其他影响因素对于此露天矿抛掷率的影响较弱。煤矿超千米深部全断面岩石巷道掘进机的提出及关键岩石力学问题
摘要：为解决超千米深井巷道建设面临的严峻挑战,通过对现有的巷道掘进、支护技术与全断面岩石隧道掘进机（TBM）技术对比分析,结果表明：全断面岩石隧道掘进机优势明显,且满足超千米深井巷道建设的需求,现代化大型矿井也具备引入全断面掘进机的条件,将TBM引入超千米深井巷道建设,在解决所涉及的关键岩石力学和机械制造问题后加以改进,称之为全断面岩石巷道掘进机（RBM——Full Face Roadway Boring Machine）。由于煤矿深部巷道的建设环境与隧洞建设环境存在显著差异,RBM施工将面临两大关键问题——卡盾和刀盘破岩问题。为了揭示RBM卡盾机理,指出了其关键岩石力学问题,包括超千米深井巷道RBM开挖卸荷路径下围岩挤压大变形机理,护盾周围围岩挤压变形分布规律,围岩-护盾-支护相互作用机理,卡盾判据,卡盾防治理论及方法。冻土正融过程CT扫描试验及图像分析
摘要：为了探索冻土正融过程中CT图像灰度值随时间变化的特点。将-27℃的冻土试样放置在20℃的室温环境中依靠与空气自然对流加热融化,同时连续地进行CT扫描,得到各时刻的CT灰度图像,并记录温度-时间变化曲线。通过对试样各个时刻CT图像平均灰度值的统计,得到CT图像的时间-灰度变化曲线,并与试样的时间-温度变化曲线进行对比。结果表明：在冻土温度上升和融化过程中灰度均值随时间呈明显上升趋势。在冻土完全融化后,虽然温度继续上升,但灰度均值基本不发生变化。因此,在冻土融化完成时刻,在时间-灰度图像上出现一个明显的折点,该折点可以视为冻土融化完成的标志。《煤炭学报》期刊引证指标再上新台阶,并再次荣获“中国百种杰出学术期刊”称号
摘要：2012年12月7日,中国科学技术信息研究所了中国科技论文统计结果（2012年版中国科技期刊引证报告（核心版））,《煤炭学报》各项评价指标又迈上了一个新台阶：总被引频次达到了3 191次,影响因子达到了1.119,在矿山工程技术类期刊中均列第1位;综合评价总分为82分,在统计的1 998种核心期刊中名列第34位（即《煤炭学报》在全国近5 000种科技期刊中排名第34位）,比2011年前进了8位。高温三轴应力下气煤蠕变特征及本构模型
摘要：采用中国矿业大学研制的＂600℃20 MN伺服控制高温高压岩体三轴试验机＂,对尺寸为200 mm×400 mm的山东兴隆庄气煤进行了200℃和400℃两个温度点的三轴应力下的蠕变实验。实验表明：200℃时,气煤蠕变具有明显的第1,2阶段,但未出现加速蠕变阶段,而400℃时,气煤在很短时间内就进入加速蠕变阶段;在温度和应力共同作用下,气煤在加载瞬间及后续变形过程中,始终伴随着显著的塑性变形,煤体变形为典型的黏弹塑性变形。通过对不同温度下气煤的渗透率和孔隙率的分析,初步判断300℃是气煤蠕变特征发生变化的临界温度。根据气煤高温蠕变特征,引入一种新型的非线性黏壶,构建了气煤的高温蠕变本构模型,该本构模型轴向蠕变的理论曲线和实验曲线吻合较好,表明该本构模型能较好地模拟高温下气煤的蠕变特征。万福井田深部黏土微观特性试验研究
摘要：对山东巨野万福井田深部黏土工程地质特性进行了研究。电镜扫描（SEM）表明：深部黏土具有显著的二维定向结构,发育有微观裂隙,与浅部黏土相比其黏土矿物成分含量较高,孔隙率低,在加、卸载压缩和浸水膨胀后,原有的二维定向结构受到明显破坏,黏土裂隙宽度和裂隙数量明显增加,从变形破坏特征上深部黏土有成岩倾向性。同时,根据孔隙水赋存状态特征,建立了分析深部黏土饱和度异常的黏土结合水含量定量计算模型,揭示了深部黏土饱和度测试异常的内在机理。不同温度下钙芒硝矿溶解细观结构显微CT试验研究
摘要：对不同溶浸条件下的钙芒硝矿样进行了显微CT扫描实验,观测钙芒硝某一固定层面的物理细观结构在水溶液溶浸作用下的变化规律与特征,揭示了溶浸温度与时间对钙芒硝溶解特性的影响。结合钙芒硝溶解的宏观质量变化与细观孔隙率及裂纹演化,研究了不同温度下的钙芒硝溶解特性。根据实验与理论分析结果,得到：钙芒硝矿中Na2SO4在未达到其饱和溶解度前,溶解不断进行,同时,存在CaSO4的溶解与水化结晶两个动态平衡;溶解和结晶的速度影响钙芒硝孔隙率的变化;室温溶浸时,钙芒硝容易碎裂,35℃时,钙芒硝溶解相对稳定,65℃和95℃时,短时间内溶解速度较高,随着时间增长,溶解速度减小,且95℃溶速低于65℃;不同温度钙芒硝的溶解-渗透方式不同。DInSAR动态下沉监测特征点错失问题研究
摘要：本文以开采沉陷基本理论为依据,建立了DInSAR和GPS联合加密观测工作面推进距离模型,得出了工作面推进过程中的两次加密时间,即地表变形点下沉速度的剧增点和剧减点监测时刻,从而提高了DInSAR技术监测地表动态变形的有效性。最后以澳大利亚West Cliff煤矿长壁工作面32开采期间获取的DInSAR和GPS数据进行了实例分析。煤样破坏应变局部化与表面电位分布规律研究
摘要：为研究煤样表面电位分布与破坏局部化之间的关系,进行了煤样受载应变场及表面电位分布规律的测试,研究分析了表面电位场与煤样应变局部化和煤样破坏的对应关系。结果表明,煤样变形破坏过程中表现出明显的应变局部化特征,应变局部化集中区域是煤样损伤和破坏剧烈区域,应变局部化带往往是煤样出现破坏的位置。煤样变形破坏的表面电位场具有与应变场相似的分布特征,在损伤局部化区域表面电位场也具有集中化特征,煤样表面电位高、低电位点的连线反映了煤样的断裂面位置。煤自燃模型化合物苯甲醚和苯甲醇的低温氧化
摘要：根据煤自燃理论及煤分子化学结构,选用苯甲醚和苯甲醇为煤自燃模型化合物,分别研究其中的甲氧基和羟甲基在20-130℃的氧化反应。程序升温测试其不同温度下的氧化产物,通过色谱分析对不同温度下模型化合物的氧化特性进行研究。结果表明,苯甲醚及苯甲醇低温氧化均产生一氧化碳、二氧化碳、苯和苯酚。在50℃之前,苯甲醚中的甲氧基氧化活性较弱,之后随着温度的升高而不断增加,但增加的幅度较为缓慢;苯甲醇中的羟甲基在70℃之前氧化活性较弱,当反应温度上升到70℃时,其氧化活性迅速增强;尤其是当温度达到120℃时,苯甲醇中的活性基团的氧化活性急剧增强。
