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西部深厚含水弱胶结基岩钻井法凿井关键技术研究与应用进展
1
作者 程桦 姚直书 +5 位作者 荣传新 王宗金 朱建 郭龙辉 王晓云 谢鲍 《煤炭科学技术》 北大核心 2026年第1期35-54,共20页
钻井法在西部深厚含水弱胶结基岩立井井筒施工中得到成功应用,体现了少人、安全、绿色、智能化建井技术发展方向。为解决该工法施工立井井筒出现的工程问题,笔者不断迭代发展钻井法凿井技术,从钻机、刀具刀盘、破岩钻进、井壁结构,以及... 钻井法在西部深厚含水弱胶结基岩立井井筒施工中得到成功应用,体现了少人、安全、绿色、智能化建井技术发展方向。为解决该工法施工立井井筒出现的工程问题,笔者不断迭代发展钻井法凿井技术,从钻机、刀具刀盘、破岩钻进、井壁结构,以及施工工艺等诸多方面,分析存在的关键技术问题,介绍近期国内相应研究与应用进展,提出今后应重点研究方向。关键技术问题:我国现有竖井钻机难以满足西部地层特点及深大井筒施工要求,亟待研发新一代扭矩大、动力足、自动化水平高的大型竖井钻机;穿越西部侏罗系泥质砂岩时,排碴效果差、刀具磨损严重、钻进效率低下、易造浆等;适用于西部地层特性的井壁结构及设计计算方法;深大井筒井壁漂浮下沉过程的稳定性计算等。关键技术研究进展:研制了适应西部深厚含水基岩立井井筒施工的ZMD120/1200新型钻机;以破岩比能和岩石可钻性为特征参数分级指标,提出了侏罗系岩层可钻性分级标准;厘清了排碴流场分布规律及主要影响因素,提出了优化钻头吸碴口结构形式评判指标和方法,揭示了铣齿滚刀分区破岩力学机制。研发了低固相新型泥浆与调控技术,提出了适应西部地区条件的新型高强钻井井壁结构,完善了相应的设计计算方法,制备了大比重壁后充填材料,发展了深大井筒漂浮下沉与壁后充填技术。今后重点研究方向:钻机优化升级与智能化监控、刀盘刀具-排碴参数高效钻进全局优化、西部石炭二叠系地层钻井法凿井技术、西部地区钻井法凿井技术体系和相关标准规范等。 展开更多
关键词 含水弱胶结基岩 钻井法凿井 关键技术 高效钻进
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煤矿巷道智能掘进技术进展、挑战与趋势
2
作者 张旭辉 万继成 +5 位作者 杨文娟 赵友军 欧阳广钱 王亮 赵文 王超 《煤炭科学技术》 北大核心 2026年第1期388-410,共23页
煤矿巷道智能掘进是实现智能矿山建设目标的关键环节。阐述了煤矿巷道智能掘进的内涵,通过分析全断面掘进、掘锚机、连采机及掘锚一体机快速掘进系统特性及发展现状,详细剖析了加快煤矿巷道智能掘进发展的装备精确定位、定向掘进、断面... 煤矿巷道智能掘进是实现智能矿山建设目标的关键环节。阐述了煤矿巷道智能掘进的内涵,通过分析全断面掘进、掘锚机、连采机及掘锚一体机快速掘进系统特性及发展现状,详细剖析了加快煤矿巷道智能掘进发展的装备精确定位、定向掘进、断面成形自主截割、智能支护、设备群协同控制、工作面设备故障与安全预警、地质状态感知以及工作面智能管控等关键技术。针对井下复杂环境下的装备定位与环境感知、智能控制、智能决策需求,提出了基于合作标靶的视觉定位、“视觉+”多源融合组合定位及以巷道环境特征为目标的无标靶视觉定位技术,同时,研究了视觉+深度学习巷道断面裂隙检测、巷道几何形态重建技术,提升了井下掘进装备的自主导航与环境感知能力;提出了定向掘进与纠偏、轨迹规划与截割控制、虚拟示教记忆截割、锚固孔识别、多钻臂协同支护控制以及设备群碰撞预警等技术,解决了掘进过程中掘进装备姿态难以精确控制、截割轨迹难以动态规划、支护过程协同性不足及多设备空间干涉等控制难题,实现了掘、支过程的自适应控制。将数字孪生技术融入截割控制、碰撞检测与预警、协同控制决策,构建了数字孪生驱动的掘进工作面智能管控系统,实现了物理实体与虚拟模型的实时映射、设备群协同决策、设备关键部位故障诊断、作业过程可视化管理与风险预测。提出了巷道智能掘进技术发展思路与研究方向:多模态信息融合的设备定位技术、面向复杂工况的智能控制技术、AI驱动的工作面虚实共智技术、数字孪生驱动的虚拟调试技术,实现巷道的少人化、无人化智能快速掘进。 展开更多
关键词 智能掘进 掘进数字孪生 智能感知 智能截割控制 虚拟调试
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矿用聚氨酯注浆材料改性研究进展
3
作者 李阳 王玉超 +1 位作者 陈贵锋 于潇沣 《化工新型材料》 北大核心 2026年第1期61-65,共5页
聚氨酯注浆材料因粘附性强、可注性好、固化时间可控、施工工艺简单等诸多优点被广泛应用于煤矿开采、隧道施工和土木工程等领域。然而,随着开采深度的增加和环境条件的复杂化,传统聚氨酯注浆材料在性能上逐渐显现出局限性,如强度低、... 聚氨酯注浆材料因粘附性强、可注性好、固化时间可控、施工工艺简单等诸多优点被广泛应用于煤矿开采、隧道施工和土木工程等领域。然而,随着开采深度的增加和环境条件的复杂化,传统聚氨酯注浆材料在性能上逐渐显现出局限性,如强度低、导热性差、阻燃性不好等问题。因此,对聚氨酯注浆材料进行改性以提升其性能成为研究热点。综述了矿用聚氨酯注浆材料的物理改性和化学改性方法,包括纳米材料改性、纤维材料改性、复合材料改性、接枝共聚法改性以及交联改性等。最后,对聚氨酯注浆材料改性研究的发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 聚氨酯 注浆材料 煤矿安全 物理改性 化学改性 研究进展
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煤矿井下工业视频图像增强技术研究与分析
4
作者 赵安新 郑秋泓 +2 位作者 王明辉 张志彬 王伟峰 《中国矿业》 北大核心 2026年第1期146-155,共10页
为了进一步探讨煤矿井下图像增强技术的应用与研究,通过文献计量分析方法,以中国知网(CNKI)数据库收录的2001—2023年煤矿井下图像增强技术为主题的文献作为研究对象,借助CiteSpace软件绘制出发文量、作者与研究机构、关键词聚类等知识... 为了进一步探讨煤矿井下图像增强技术的应用与研究,通过文献计量分析方法,以中国知网(CNKI)数据库收录的2001—2023年煤矿井下图像增强技术为主题的文献作为研究对象,借助CiteSpace软件绘制出发文量、作者与研究机构、关键词聚类等知识图谱,对我国煤矿井下图像增强技术的应用发展状况进行可视化分析。结合相关知识图谱,对现有的煤矿井下图像增强算法进行分类,详细分析了每一类算法的应用范围与优缺点等,并梳理总结了当前该领域的研究动态与发展趋势。以上研究结果揭示了煤矿井下图像增强技术应用研究的发展进程、知识基础、热点及前沿趋势等,为后续该受限条件下图像增强技术的相关研究提供了科学参考。 展开更多
关键词 煤矿井下 图像增强 文献计量 CITESPACE 研究热点
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断层影响下破碎软岩巷道变形破坏机理及支护工艺
5
作者 李玉福 胡海峰 +3 位作者 李晨光 陈明浩 张柏林 吴良胜 《科学技术与工程》 北大核心 2026年第2期525-533,共9页
为解决断层影响下破碎软岩巷道大变形难题,综合运用了现场调查、数值模拟及工业性试验等多元研究方法,对该复杂条件下巷道应力分布及变形机理展开系统且深入剖析。提出了“爆破卸压+浅层围岩注浆”协同控制技术。结果表明:巷道围岩存在... 为解决断层影响下破碎软岩巷道大变形难题,综合运用了现场调查、数值模拟及工业性试验等多元研究方法,对该复杂条件下巷道应力分布及变形机理展开系统且深入剖析。提出了“爆破卸压+浅层围岩注浆”协同控制技术。结果表明:巷道围岩存在大范围破碎带,裂隙高度发育却未出现离层现象,松动圈范围处于0~6.0 m。岩层多为破碎软弱岩体,在断层与巷道群的双重作用下,底角及肩角应力集中显著,此为围岩变形主因。基于该成因,提出了以转移应力及保障浅层围岩自承载能力为核心的针对性支护方案,揭示了“爆破卸压+浅层围岩注浆”控制技术原理:利用跟管冲击钻进施工钻孔填装炸药,爆破产生的应力波在围岩中构建相互连通的微小裂隙,打破原有应力集中状态,将集中于巷道底角及肩角的高应力向围岩深部转移与扩散;同时,浅层注浆有效强化因爆破及围岩自身破碎而松散的岩体整体性。二者协同作用有效控制巷道围岩变形。经现场工业性试验验证,采用该技术后,治理区域相较于未治理区域两帮及顶底板变形量分别降低70%及87.5%,效果显著。研究结果为断层影响下破碎软岩巷道变形控制提供了理论依据及参考。 展开更多
关键词 断层 破碎软岩巷道 爆破卸压 围岩注浆 承载体 协同作用
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水力耦合下井壁混凝土渗流动态及其损伤特性
6
作者 薛维培 周亚亚 +4 位作者 程桦 姚直书 荣传新 王中建 吴浩 《煤田地质与勘探》 北大核心 2026年第2期136-146,共11页
【目的】井壁混凝土作为煤矿竖井衬砌支护结构材料,其渗流性能及力学特性对结构安全至关重要;且由于井壁混凝土处于地下水位以下,所处应力环境与地表混凝土相比存在极大差别。【方法】为研究三轴受力状态下地下水渗流对井壁混凝土性能... 【目的】井壁混凝土作为煤矿竖井衬砌支护结构材料,其渗流性能及力学特性对结构安全至关重要;且由于井壁混凝土处于地下水位以下,所处应力环境与地表混凝土相比存在极大差别。【方法】为研究三轴受力状态下地下水渗流对井壁混凝土性能的影响,采用配备渗流装置的伺服压力试验机进行水力耦合加载,获得不同位置的渗透率、弹性体积应变、裂纹体积应变、损伤力学等参数。【结果和结论】渗透率演化经历下降、平稳和上升3个阶段。下降阶段占峰前6.93%,降幅32.21%~67.14%;平稳阶段试件处于弹性状态;上升阶段伴随内部裂纹增多,渗透率最高增幅达到17.55倍。以弹性阶段为分界线,建立前后两部分渗透率随应力演化的数学模型,分别符合指数函数和幂函数关系。根据体积应变曲线特征,确定井壁混凝土加载过程中的起裂应力点和损伤应力点。同围压下孔隙水压增大时,初始渗透率上升均幅为48.94%;起裂应力、损伤应力和峰值应力平均下降5.60%。同孔隙水压下增加围压时,初始渗透率降低均幅为16.62%;起裂应力、损伤应力和峰值应力平均上升25.55%。三轴压缩过程中渗透率演化与损伤发展轨迹相似,损伤增速点略早于渗透率上升点,据此给出渗透率与损伤、孔隙水压之间的计算模型。研究成果对完善煤矿竖井衬砌工程多场耦合理论及保障工程安全具有重要的参考价值。 展开更多
关键词 煤矿 竖井 井壁混凝土 三轴压缩 渗流动态 损伤力学特性
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水力耦合下弱胶结砂岩力学特性及本构模型研究
7
作者 李欣慰 姚直书 +2 位作者 陆路 黄献文 叶明 《地下空间与工程学报》 北大核心 2026年第1期60-71,共12页
水力耦合作用是造成围岩失稳和涌水灾害的重要因素。利用TAW-2000型岩石力学测试系统对白垩系弱胶结红砂岩进行水力耦合试验,分析了不同渗透水压和围压作用下红砂岩的非线性力学特性和强度特征,探索了渗透水压对红砂岩的劣化机理;结合... 水力耦合作用是造成围岩失稳和涌水灾害的重要因素。利用TAW-2000型岩石力学测试系统对白垩系弱胶结红砂岩进行水力耦合试验,分析了不同渗透水压和围压作用下红砂岩的非线性力学特性和强度特征,探索了渗透水压对红砂岩的劣化机理;结合有效应力原理、D-P强度准则和应变等价性理论,建立了反映水力耦合作用的损伤本构模型。结果表明:围压限制裂纹扩展,对力学性质起到强化作用,随着围压的增大,红砂岩的强度、弹性模量增大,泊松比降低;随着水压增大,红砂岩的强度、弹性模量降低,泊松比增大,表现出明显的软化效应;红砂岩黏土矿物含量少,胶结能力弱,在水压作用下颗粒间的胶结物溶解,丧失胶结强度,导致黏聚力大幅下降,丧失胶结强度是红砂岩软化的内在原因;本文建立的本构模型适用于常规三轴试验和水力耦合试验,能够较好地描述红砂岩的应力-应变关系和损伤演化规律;随着参数m增大,岩石塑性变形能力减弱,随着参数F_0的增加,岩石抵抗破坏和变形的能力增强。 展开更多
关键词 弱胶结砂岩 水力耦合 力学特性 D-P准则 本构模型
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空气潜孔锤钻进技术在鹰咀山金矿区通风孔施工中的应用与研究
8
作者 李永华 《工程机械文摘》 2026年第1期36-39,共4页
介绍鹰咀山金矿区通风孔施工中空气潜孔锤钻进技术的应用情况,总结梳理通风孔的施工设备配置、钻进工艺参数、施工保证措施,同时对通风孔施工难点、空气潜孔锤钻进技术特点、应用效果等方面进行分析阐述。实践表明,空气潜孔锤钻进技术... 介绍鹰咀山金矿区通风孔施工中空气潜孔锤钻进技术的应用情况,总结梳理通风孔的施工设备配置、钻进工艺参数、施工保证措施,同时对通风孔施工难点、空气潜孔锤钻进技术特点、应用效果等方面进行分析阐述。实践表明,空气潜孔锤钻进技术具有灵活、高效、经济、环保等优点,使其成为矿山钻探施工不可或缺的重要工具。空气潜孔锤钻进技术在鹰咀山金矿通风孔施工中的应用,达到了理想效果,为下一步推广应用积累了实践经验。 展开更多
关键词 鹰咀山金矿区 通风孔 大口径 空气潜孔锤 钻进技术
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基于潮汐作用下冻结壁温度发展规律研究
9
作者 刘玲霞 《科学技术创新》 2026年第4期75-79,共5页
滨海地区进行冻结法施工时,其冻结效果易受地下水渗流的影响,冻结壁的温度发展受潮汐作用的影响较大,导致冻结时间延长,影响施工质量。亟需探究潮汐作用影响下冻结壁的温度发展规律。以福州地铁工程为背景,基于COMSOL Multiphysics软件... 滨海地区进行冻结法施工时,其冻结效果易受地下水渗流的影响,冻结壁的温度发展受潮汐作用的影响较大,导致冻结时间延长,影响施工质量。亟需探究潮汐作用影响下冻结壁的温度发展规律。以福州地铁工程为背景,基于COMSOL Multiphysics软件建立数值模型,分析相反渗流方向下最大渗流速度对冻结壁温度发展规律。结果表明:当相反渗流方向的最大渗流速度不等时,随着最大渗流速度越大,冲击面和冻结管的中间位置的温度发展速度减缓,而冲击背面的温度发展速度增快,不利于冻结壁温度发展;且在渗流出现潮汐性变化后,较单向渗流而言,冻结壁温度发展速度降低速率更快,冻结壁温度场受渗流影响明显减弱,冻结壁温度发展更为均匀。 展开更多
关键词 冻结法 数值模拟 潮汐作用 渗流速度
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复杂地质条件下矿山深基坑施工安全风险管控技术研究
10
作者 何卓 《中国金属通报》 2026年第2期70-72,共3页
矿山深基坑工程作为矿山开采配套关键设施,其施工安全直接影响着矿山生产的稳定,也影响着工人的生命财产。复杂地质条件下的深基坑工程,由于受地下水位变化、非均质土体及不良地质条件等因素的影响,其安全风险管理难度大大增加,极易引... 矿山深基坑工程作为矿山开采配套关键设施,其施工安全直接影响着矿山生产的稳定,也影响着工人的生命财产。复杂地质条件下的深基坑工程,由于受地下水位变化、非均质土体及不良地质条件等因素的影响,其安全风险管理难度大大增加,极易引发塌方、淹水、砂浸等安全事故,造成重大经济损失,造成严重社会影响的。基于此,本文针对深部矿山复杂地质条件下施工安全风险管理关键技术展开研究。 展开更多
关键词 复杂地质 矿山 深基坑施工
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中国立井冻结井壁技术的发展与展望 被引量：3
11
作者 杨维好 黄书翔 +8 位作者 王衍森 李伟 杨志江 任彦龙 韩涛 张驰 张涛 骆汀汀 张雨 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期92-114,共23页
分析了“深部化”和“大型化”趋势对中国深井井筒的设计、施工与运维带来的严峻挑战。总结经验教训,指出冻结法是复杂条件下深井井筒施工最主要的地层堵水与加固工法。回顾了2002年以前国内外冻结井壁技术的状况。概述了2002年以来我国... 分析了“深部化”和“大型化”趋势对中国深井井筒的设计、施工与运维带来的严峻挑战。总结经验教训,指出冻结法是复杂条件下深井井筒施工最主要的地层堵水与加固工法。回顾了2002年以前国内外冻结井壁技术的状况。概述了2002年以来我国在400~800 m深厚土层中和在500~1000 m深厚富水岩层中冻结井壁技术取得的重大突破及其应用情况,包括:冻结井筒C60~C100、CF80~CF110高承载力混凝土井壁设计与施工技术,深厚土层中冻结井壁破裂灾害防治技术,深厚富水岩层中低渗漏单层井壁技术等。针对2002年以来中国冻结井壁技术的发展,总结了井壁材料的进步;介绍了横截面、纵剖面井壁结构的发展;归纳了对土层的初始水平水土压力、内层井壁承受的水压、冻结压力、富水岩层中孔隙水引起的井壁水力荷载、井壁竖直附加力等的新认识;简述了井壁力学模型,高径向承载力井壁和内层可缩井壁的力学特性,双层复合井壁之内、外壁厚度的设计理论,含水岩层中单层井壁厚度的设计理论和内层可缩井壁的设计理论等的新进展;介绍了大厚度井壁裂漏机理及防裂技术、井壁腐蚀破坏及防治技术、信息化施工技术,以及内层可缩井壁和低渗漏单层井壁的施工工艺。针对我国在1500 m超深土层中以及3000 m深厚富水岩层中冻结井壁技术将面临的挑战,指出应重点研究:深厚土层中冻结井筒掘进期间浅部外壁破裂新机理,超深土的力学特性,高强、高性能筑壁材料与构件,超高承载力井壁结构及其力学特性,超深冻结井壁设计理论与施工技术等。 展开更多
关键词 深厚土层 深厚富水岩层 立井 冻结法凿井 冻结井壁 井壁结构 井壁材料 井壁外载 冻结壁 力学特性 设计理论 施工技术
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不同连接形式冻结管承载力及变形对比研究
12
作者 王锦恒 王彬 +1 位作者 张子浩 梁秀玲 《煤炭工程》 北大核心 2026年第1期208-215,共8页
为提升人工冻结法的安全性与可靠性,通过对比不同规格及低温条件下的外衬与内衬焊接构造冻结管的力学性能差异,明确其承载能力和变形特性对工程选型的影响。采用内衬与外衬两种不同焊接方式的冻结管,分别选取Φ140 mm×5 mm+Φ140 m... 为提升人工冻结法的安全性与可靠性,通过对比不同规格及低温条件下的外衬与内衬焊接构造冻结管的力学性能差异,明确其承载能力和变形特性对工程选型的影响。采用内衬与外衬两种不同焊接方式的冻结管,分别选取Φ140 mm×5 mm+Φ140 mm×6 mm、Φ140 mm×6 mm+Φ140 mm×6 mm、Φ140 mm×5 mm+Φ140 mm×5 mm三种规格,在模拟低温环境中系统测试其轴向承载力和挠度变形特性,结果显示:在相同尺寸和实验条件的对比下,外衬构造冻结管的平均承载力明显低于内衬构造管,但其挠度值更高。这表明焊接构造形式对冻结管力学性能具有直接影响,内衬构造抗压性能更优,而外衬构造则具有更强的变形适应性能。采用曲率检验法对两种不同焊接方式的冻结管进行安全评估,结果表明两种焊接方式的冻结管均满足安全规范要求。 展开更多
关键词 人工冻结法 冻结管 焊接构造 内衬 外衬 力学特性
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水文地质复杂矿井无巷配水排水泵房设计
13
作者 陈进朝 《煤炭工程》 北大核心 2026年第1期12-17,共6页
针对矿井井下传统排水泵房存在结构复杂、施工难度大、施工周期长、作业环境恶劣等缺点,提出无巷配水排水泵房的设计理念和设计方案。该方案采用通长布置的吸水井代替传统的配水巷、配水井、吸水井和吸水井壁龛,具有设计结构简单、施工... 针对矿井井下传统排水泵房存在结构复杂、施工难度大、施工周期长、作业环境恶劣等缺点,提出无巷配水排水泵房的设计理念和设计方案。该方案采用通长布置的吸水井代替传统的配水巷、配水井、吸水井和吸水井壁龛,具有设计结构简单、施工机械化程度高、劳动强度低、建设工期短、后期运行维护简单等特点。与传统方案相比,无巷配水排水泵房设计方案能够使排水泵房施工工期缩短1.5个月,概算投资减少71.1万元,降低了9.7%。该方案在煤矿和非煤矿山具有普遍的实用性和可推广性。 展开更多
关键词 排水泵房 配水巷 吸水井 无巷配水 水泵房设计
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考虑时间效应和水压影响的井壁与围岩相互作用分析方法
14
作者 陈斌 莫品强 +2 位作者 丁昱琪 王子元 周国庆 《施工技术(中英文)》 2026年第1期106-113,共8页
随着西部煤炭资源开采逐步向深部进军,复杂围岩环境中立井井筒的设计与施工正面临前所未有的挑战。结合岩土介质小孔扩张理论,基于黏弹塑性围岩特性分析了围岩在卸载过程中的力学行为,构建了考虑时间效应和水压影响的井壁与围岩协同承... 随着西部煤炭资源开采逐步向深部进军,复杂围岩环境中立井井筒的设计与施工正面临前所未有的挑战。结合岩土介质小孔扩张理论,基于黏弹塑性围岩特性分析了围岩在卸载过程中的力学行为,构建了考虑时间效应和水压影响的井壁与围岩协同承载分析方法。通过研究围岩性质、地层埋深、外壁水压等多因素对井壁荷载的综合影响,揭示了立井井壁与围岩相互作用的复杂机制。针对西部地区特有的地质条件和工程需求,提出了一种考虑井筒安全系数的井壁优化设计方法,为保障矿井安全提供坚实的理论和技术支撑。 展开更多
关键词 深地工程 矿井 井壁 围岩 时间效应 协同承载
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单裂隙注浆参数数值模拟优化分析
15
作者 杨志佳 祝方才 +2 位作者 赖国森 尚亚新 李端茹 《湖南工业大学学报》 2026年第1期1-8,共8页
软弱破碎岩体隧道常采用水泥浆液注浆加固以保证隧道安全施工,并用浆液扩散范围评价注浆效果。采用Barton粗糙度标准曲线,临摹建立裂隙DXF文件,并导入COMSOL软件,基于多孔介质渗流方程建立单裂隙注浆模型。以注浆扩散距离为指标,设计裂... 软弱破碎岩体隧道常采用水泥浆液注浆加固以保证隧道安全施工,并用浆液扩散范围评价注浆效果。采用Barton粗糙度标准曲线,临摹建立裂隙DXF文件,并导入COMSOL软件,基于多孔介质渗流方程建立单裂隙注浆模型。以注浆扩散距离为指标,设计裂隙粗糙度、注浆压力、黏度和裂隙开度的四因素三水平正交试验方案,分析4个因素对浆液扩散的影响。结果表明,注浆压力和裂隙开度的增加能提升浆液扩散范围,黏度升高则与之相反,裂隙粗糙度增加会加大浆液扩散的角隅效应,导致扩散距离减小。通过极差分析法和方差分析法,得知4个因素对浆液扩散影响效果由高到低依次为浆液黏度、注浆压力、裂隙开度和粗糙度,并给出了浆液扩散距离最大时的四因素组合水平。 展开更多
关键词 注浆加固 单裂隙 扩散距离 数值模拟 正交试验设计
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锚固界面剪切力学特性及应变场演化规律研究
16
作者 王朋瑞 唐彬 +2 位作者 刘小虎 赵能 孙旭强 《佳木斯大学学报(自然科学版)》 2026年第1期9-12,共4页
为探究粗糙度对类岩石-锚固剂界面剪切力学特性和应变场演化规律,开展不同角度(45°,55°,65°)下五种粗糙度试件的斜剪试验,并基于数字图像相关技术对锚固界面的应变场演化规律进行分析。结果表明:当界面粗糙度较小时,试... 为探究粗糙度对类岩石-锚固剂界面剪切力学特性和应变场演化规律,开展不同角度(45°,55°,65°)下五种粗糙度试件的斜剪试验,并基于数字图像相关技术对锚固界面的应变场演化规律进行分析。结果表明:当界面粗糙度较小时,试件剪应力-位移曲线呈现平滑上升的趋势,随着界面粗糙度的增加,剪应力-位移曲线在上升过程出现波动现象;试件抗剪强度随剪切角增大略有减小,试件的内摩擦角随界面粗糙度的增加呈现先增大后减小的特征,黏聚力随界面粗糙度的增加整体呈现上升的趋势。试件界面粗糙度较小时,试件的破坏形式主要为锚固界面破坏;随着界面粗糙度的增加,试件破坏形式转为类岩石-锚固剂界面破坏。 展开更多
关键词 界面粗糙度 斜剪试验 数字相关技术 应变场
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淮南矿区煤巷围岩稳定性分类方法及验证
17
作者 高艳忠 晁俊奇 +1 位作者 朱修亮 段昌瑞 《煤炭技术》 2026年第2期111-118,共8页
巷道围岩稳定性评价分类是科学设计支护参数的关键基础。基于对淮南矿区23组煤巷围岩强度、顶板岩层组合类型及84组地应力数据的统计分析,确定了最大水平主应力、垂直主应力、顶板平均强度、巷帮煤体平均强度及顶板10 m范围内软弱夹层厚... 巷道围岩稳定性评价分类是科学设计支护参数的关键基础。基于对淮南矿区23组煤巷围岩强度、顶板岩层组合类型及84组地应力数据的统计分析,确定了最大水平主应力、垂直主应力、顶板平均强度、巷帮煤体平均强度及顶板10 m范围内软弱夹层厚度5项稳定性评价关键因素,提出了顶板应力强度系数、巷帮应力强度系数和顶板危险性系数3个综合指标,确立了基于K-means聚类算法的3个聚类中心对应区间,结合基于地下水状态与采动动压影响的修正规则,建立了三因素交叉组合的巷道围岩稳定性评价标准与分类方法,工业性验证表明,该分类方法可准确反映围岩实际稳定性状态,对煤巷支护参数的选取具有指导意义。 展开更多
关键词 深部巷道 围岩控制 稳定性分类 现场验证
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中国立井人工地层冻结技术的发展与展望
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作者 杨维好 李伟 +8 位作者 王衍森 孟祥军 杨志江 任彦龙 韩涛 张驰 张涛 骆汀汀 张雨 《煤炭学报》 北大核心 2025年第10期4707-4728,共22页
在我国矿产资源和地下空间开发向深部进军的过程中,立井施工面临高土压、高地应力、高水压、高地下水流速和恶劣岩性等严酷条件,亟需突破凿井技术瓶颈制约。总结经验教训,指出冻结法是复杂条件下深井井筒施工最主要的地层堵水与加固工... 在我国矿产资源和地下空间开发向深部进军的过程中,立井施工面临高土压、高地应力、高水压、高地下水流速和恶劣岩性等严酷条件,亟需突破凿井技术瓶颈制约。总结经验教训,指出冻结法是复杂条件下深井井筒施工最主要的地层堵水与加固工法。回顾了2002年以前国内外冻结法凿井技术的状况;概述了2002—2022年在400~800 m深厚土层中和在500~1000 m深厚富水岩层中中国立井人工地层冻结技术取得的重大突破及其应用情况;总结了中国在冻结法凿井物理模拟试验装备,深埋人工冻土试验装备与方法,深土人工冻土力学,冻结岩石的力学特性,地层冻结制冷技术与装备,超深冻结孔施工技术与装备,多圈管冻结温度场变化规律,深厚土层中冻结壁的变形规律,深厚土层中冻结壁厚度的设计理论,深厚富水岩层中冻结壁厚度的设计理论,冻结管断裂新机理与预防技术,分圈异步冻结工艺,分圈控制冻结工艺,局部冻结工艺,深厚岩层中冻结孔固管封水技术,井筒与毗邻硐室联合冻结技术等方面的新进展。针对我国在1500 m超深土层以及3000 m深厚富水岩层中采用地层冻结技术将面临的挑战,指出应重点在-80℃深冷制冷技术及其配套材料与装备,深埋深冷人工冻土的力学特性,深埋深冷冻结壁的力学特性与设计方法,高精度超深定向冻结孔施工技术与装备,超深井筒冻结壁形成与维护新技术等方面开展攻关研究。 展开更多
关键词 深厚土层 深厚富水岩层 立井 冻结法凿井 地层冻结 人工冻土 冻结壁 冻结管 温度场 力学特性
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考虑多轮注浆下MICP加固砂土介质的二维渗流扩散研究
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作者 张志军 刘秉政 +3 位作者 郑槐淼 田亚坤 胡林 伍玲玲 《矿业研究与开发》 北大核心 2026年第1期167-176,共10页
微生物诱导碳酸钙沉淀(Microbially Induced Carbonate Precipitation,MICP)技术因其具有环境友好性与可持续性特征,在尾矿库生态加固工程中展现出显著潜力。然而,微生物注浆过程中渗流扩散的定量化研究仍是制约其应用的关键。针对多轮... 微生物诱导碳酸钙沉淀(Microbially Induced Carbonate Precipitation,MICP)技术因其具有环境友好性与可持续性特征,在尾矿库生态加固工程中展现出显著潜力。然而,微生物注浆过程中渗流扩散的定量化研究仍是制约其应用的关键。针对多轮微生物注浆加固场景,系统考虑砂土介质在渗透系数动态衰减与孔隙率梯度演化过程中对浆液扩散行为的协同作用,通过多尺度试验与理论建模相结合的方式,综合一维砂柱试验、中等尺度二维平面物理模型试验及FLAC3D流固耦合数值模拟,构建了基于柱形扩散理论的渗透扩散半径预测模型。结果表明:垂直维度受重力效应主导,浆液扩散呈现显著非对称性,形成下宽上窄的类宝塔形分布,最终底部扩散半径为顶部扩散半径的3.91倍;水平维度则遵循扩散效果径向衰减规律,加固强度与注浆管中心距呈反比。理论模型验证显示,第2~5轮注浆最大扩散半径与预测值的相对误差范围为43.89%~63.72%,误差范围在合理范围之内。研究结果可为MICP工艺参数优化及工程尺度扩散预测提供定量化理论框架。 展开更多
关键词 尾矿库加固 MICP 柱形扩散理论 渗透扩散半径 数值模拟
原文传递
基于AHP-FBS-TRIZ的矿井避难硐室设计研究
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作者 关凯元 孟宪宇 +2 位作者 耿林松 靳月鑫 白千 《煤炭工程》 北大核心 2026年第1期18-27,共10页
针对矿井突发事故应急避难需求,旨在设计一款具备快速响应、灵活部署能力的可移动式避难硐室。通过整合层次分析法(AHP)、功能—行为—结构模型(FBS)与发明问题解决理论(TRIZ),构建了一套系统化、创新驱动的设计方法。首先运用AHP识别... 针对矿井突发事故应急避难需求,旨在设计一款具备快速响应、灵活部署能力的可移动式避难硐室。通过整合层次分析法(AHP)、功能—行为—结构模型(FBS)与发明问题解决理论(TRIZ),构建了一套系统化、创新驱动的设计方法。首先运用AHP识别并量化矿工应急需求,确定关键功能指标;继而通过FBS模型实现从功能到结构的映射,明确设计路径;最后借助TRIZ工具解决设计矛盾,提升方案创新性与可靠性。基于该方法完成了避难硐室装置设计,并利用人机工效学分析软件Jack进行数字仿真验证。结果表明,所提出的AHP-FBS-TRIZ集成设计模式能有效引导设计重点,显著提升装置的设计效率与综合性能,为实现可靠、高效、快速的矿井应急避险提供了可行方案,对提高矿难救援效率具有实际意义。 展开更多
关键词 层次分析法 功能模型 发明问题解决理论 矿井避难硐室 装置设计
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