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基于离散-连续耦合方法的底抽巷围岩破坏规律
1
作者 范超军 张佳绩 +4 位作者 罗明坤 兰天伟 李胜 蒋晓锋 杨雷 《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第2期129-136,共8页
为揭示底抽巷在上覆煤层回采过程中围岩破坏演化规律,以某煤矿2901工作面底抽巷为研究对象,采用连续-离散耦合的跨尺度数值模拟方法,结合现场钻孔窥视进行验证。研究结果表明:随回采工作面推进,围岩颗粒力链数量呈现“初始平稳-快速衰减... 为揭示底抽巷在上覆煤层回采过程中围岩破坏演化规律,以某煤矿2901工作面底抽巷为研究对象,采用连续-离散耦合的跨尺度数值模拟方法,结合现场钻孔窥视进行验证。研究结果表明:随回采工作面推进,围岩颗粒力链数量呈现“初始平稳-快速衰减-动态稳定”三阶段演化特征。裂纹演化遵循“点-线-面”的跨尺度规律,破坏主要集中于左帮与顶板,呈显著非对称性。基于钻孔窥视结果,将顶板划分为裂隙充分发育区、微裂隙萌生区、煤岩交界稳定区。研究结论为类似条件下的巷道围岩稳定性分析提供理论依据。 展开更多
关键词 底抽巷 回采 围岩破坏 力链 裂纹
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软岩巷道围岩塑性区演化规律及形态模糊判别
2
作者 刘家顺 王思宇 +3 位作者 左建平 郑智勇 张馨 贾宝新 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2026年第1期246-258,共13页
巷道开挖引起的应力扰动将引起围岩塑性区变化,导致围岩不均匀变形、顶板塌方和冒顶等工程灾害。为研究侧压力系数(λ)和主应力方向对围岩塑性区的影响,基于蝶形塑性区理论,引入主应力偏转角(α),构建考虑主应力方向的围岩塑性区边界方... 巷道开挖引起的应力扰动将引起围岩塑性区变化,导致围岩不均匀变形、顶板塌方和冒顶等工程灾害。为研究侧压力系数(λ)和主应力方向对围岩塑性区的影响,基于蝶形塑性区理论,引入主应力偏转角(α),构建考虑主应力方向的围岩塑性区边界方程,研究不同侧压力系数和主应力偏转角作用时围岩塑性区的演化规律,并利用FLAC3D进行数值模拟验证。结果表明:不同λ和α作用时,巷道围岩塑性区呈现圆形(CS型)、椭圆形(OS型)和蝶形(BS型)3种形态特征,其中λ影响塑性区形态,α影响围岩破坏位置,二者共同影响塑性区的扩展范围。蝶叶与竖直方向夹角随主应力偏转角度呈线性变化。基于模糊数学理论,提出了软岩塑性区形态模糊评价方法。以高家梁煤矿20110工作面为工程背景,采用数值模拟和现场松动圈测试等方法,验证了评价方法的可靠性。针对性地提出了“长短锚杆(索)+钢筋网+喷射混凝土+浅层注浆”相结合的非对称耦合支护方案,显著降低了围岩表面收敛变形。研究成果可为地下工程围岩变形控制与灾害防治提供理论支撑。 展开更多
关键词 软岩巷道 蝶形塑性区 主应力偏转 数值模拟 模糊数学
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静态致裂作用下采煤工作面端头悬顶破断演化机理研究
3
作者 袁瑞甫 李辉 +1 位作者 董卓 张群磊 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第2期54-63,共10页
目的为了揭示采场端头悬顶破断演化机理并实现合理矿压控制,开展悬顶破断静态致裂破坏规律与最佳钻孔间距研究。方法利用连续-非连续单元方法(CDEM)建立采场端头悬顶破断数值模型,分析悬顶破断静态致裂破坏规律;基于某矿5-2煤层实际地... 目的为了揭示采场端头悬顶破断演化机理并实现合理矿压控制,开展悬顶破断静态致裂破坏规律与最佳钻孔间距研究。方法利用连续-非连续单元方法(CDEM)建立采场端头悬顶破断数值模型,分析悬顶破断静态致裂破坏规律;基于某矿5-2煤层实际地质条件建立工作面端头区域地层数值模型,探究开挖过程中静态致裂前后悬顶变形、破断过程,揭示静态破碎剂作用下悬顶破断演化机理。结果结果表明:静态破碎剂膨胀压力与悬顶抗拉强度呈正比,当抗拉强度低于8 MPa且膨胀压力≥30 MPa时致裂效果最佳;悬顶致裂钻孔最佳间距为1.25 m;静态致裂前工作面端头悬顶周期垮落步距为37.5~22.5 m,平均步距27.5 m,而静态致裂后周期垮落步距减少至12~17 m;开采工作面支架压力和顶板位移现场测试结果进一步表明静态致裂技术的可行性。结论静态致裂技术通过控制悬顶垮落步距与破裂顺序,可有效避免矿压突变带来的安全隐患,研究结果可为静态致裂技术致裂坚硬顶板工程提供理论指导。 展开更多
关键词 端头悬顶 静态致裂 切顶卸压 数值模拟 破断机理
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巷道快速掘进围岩应力与变形时空演化机理
4
作者 许兴亮 石灏 +4 位作者 田素川 胡伟超 雷永超 郭智龙 李增辉 《采矿与安全工程学报》 北大核心 2026年第2期280-290,共11页
巷道快速掘进是破解煤矿采掘失衡最为可行的关键技术。针对巷道围岩对快速掘进的瞬态和时效力学响应新问题,构建Power-Mohr黏弹塑性蠕变巷道开挖数值模型,对比分析不同掘进速度下顶板应力变形时空演化过程,创新性提出“变形均化、应力... 巷道快速掘进是破解煤矿采掘失衡最为可行的关键技术。针对巷道围岩对快速掘进的瞬态和时效力学响应新问题,构建Power-Mohr黏弹塑性蠕变巷道开挖数值模型,对比分析不同掘进速度下顶板应力变形时空演化过程,创新性提出“变形均化、应力甩滞、强度阻断”快速掘进三大核心理念。结果表明:快速掘进技术缩小了巷道超前影响的范围,影响区域由8 m缩小至2 m,且超前变形量、轴向变形梯度及累积变形量均有所减小;同时,快速掘进使开挖面前方最大主应力降低,工作面空顶区始终处于低应力环境;巷道开挖后,支护锚杆可实现快速增阻。快速掘进有利于优化围岩应力、改善变形控制,该研究结果可为巷道快速掘进技术与装备的发展提供理论基础。 展开更多
关键词 快速掘进 开挖空间 时空效应 应力分布 变形演化
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原生覆岩结构与再生覆岩结构的概念及其关系探讨
5
作者 郭忠平 王桦 +1 位作者 许元超 杨涵 《中国矿业》 北大核心 2026年第3期27-33,共7页
在煤层群下行开采及厚煤层分层开采过程中,下煤层开采诱发覆岩结构二次运动、矿压显现规律更复杂,因此,研究重复采动下新形成的覆岩结构对保障工作面安全生产至关重要。基于矿山压力相关理论,通过对比归纳首采阶段与重复采动阶段的覆岩... 在煤层群下行开采及厚煤层分层开采过程中,下煤层开采诱发覆岩结构二次运动、矿压显现规律更复杂,因此,研究重复采动下新形成的覆岩结构对保障工作面安全生产至关重要。基于矿山压力相关理论,通过对比归纳首采阶段与重复采动阶段的覆岩结构特征,提出了原生覆岩结构与再生覆岩结构的概念;进而从结构、力学与能量演化三个层面探讨了两者的辩证关系,并在此基础上阐明了再生覆岩结构条件下要解决的科学问题。研究结果表明:原生覆岩结构指煤层开采前处于原始地应力平衡状态的上覆岩层体系,再生覆岩结构指原生覆岩结构经历初次采动扰动后,在岩层自重、矿山压力及地下水等多种因素共同作用下,经压实、胶结与再平衡过程形成的新覆岩体系;原生覆岩结构是再生覆岩结构形成与演化的基础,其损伤程度与结构形态直接影响再生覆岩结构的运动特征;原生覆岩结构的“三带”发育状态为再生覆岩结构的“三带”演化提供了物质条件与空间条件,而再生覆岩结构的“三带”演化则是原生覆岩结构的“三带”在重复采动下的延续;同时,两者在结构层面与能量层面上表现出阶段性重构与再平衡特征,揭示了覆岩系统在重复采动扰动下“基础-演化-重构”的辩证关系。研究成果从概念层面厘清了重复采动前后覆岩结构的状态差异与演化联系,弥补了传统矿压理论在重复采动条件下覆岩结构描述模糊、适用性不足的缺陷,为传统矿压理论向重复采动条件的延伸应用提供了概念框架和理论依据。 展开更多
关键词 原生覆岩结构 再生覆岩结构 重复采动 矿山压力 辩证关系
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基于阵列位移计在线监测降雨影响边坡滑移位移特征研究
6
作者 兰舟 王培涛 +4 位作者 王献纲 黄浩 马驰 张东炜 张世友 《黄金》 2026年第4期97-103,共7页
降雨是影响边坡稳定性的重要因素之一,开展在线边坡监测是保障边坡安全的重要措施。采用阵列位移计在线位移监测系统,监测了石碌铁矿小英山边坡的滑移情况,通过构建无线监测系统,分析了2023年9月5日—11月14日边坡变形特征,进一步研究... 降雨是影响边坡稳定性的重要因素之一,开展在线边坡监测是保障边坡安全的重要措施。采用阵列位移计在线位移监测系统,监测了石碌铁矿小英山边坡的滑移情况,通过构建无线监测系统,分析了2023年9月5日—11月14日边坡变形特征,进一步研究了降雨对小英山边坡X、Y、Z方向滑移的影响规律。研究发现:X方向累计位移为463.59 mm,平均位移变化速率为6.53 mm/d;Y方向累计位移为796.68 mm,平均位移变化速率为11.22 mm/d;Z方向累计位移为143.58 mm,平均位移变化速率为2.02 mm/d。整个监测期间,X、Y方向位移变化速率的趋势较一致,且位移和位移变化速率远大于Z方向的位移和位移变化速率;Z方向的位移变化较小且近似呈线性增大现象,未出现突变与明显异常点。降雨对边坡滑移具有显著影响,强降雨期间小英山边坡X、Y方向的位移变化速率和位移存在“跨越式突变”现象。研究揭示了位移变化速率与降雨之间的定量关联,为开展石碌铁矿小英山边坡稳定性分析和提出针对性措施提供了可靠的数据支持。 展开更多
关键词 在线监测 阵列位移计 滑移 边坡稳定性 降雨 石碌铁矿
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基于组合赋权法和响应面法的巷道围岩钻孔卸压参数优化研究
7
作者 陈晓祥 任俊龙 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期60-69,142,共11页
目的 为了解决巷道围岩严重变形问题,基于组合赋权法和响应面法对巷道围岩钻孔卸压参数进行优化研究。方法 针对李村煤矿巷道两帮围岩钻孔卸压参数优选问题,结合现场实际工程地质条件,采用Box-Behnken方法设计25组试验方案。应用FLAC3D... 目的 为了解决巷道围岩严重变形问题,基于组合赋权法和响应面法对巷道围岩钻孔卸压参数进行优化研究。方法 针对李村煤矿巷道两帮围岩钻孔卸压参数优选问题,结合现场实际工程地质条件,采用Box-Behnken方法设计25组试验方案。应用FLAC3D进行数值模拟分析,获得不同参数条件下的力学响应特征,结合技术经济要求,选取施工成本、两帮移近量、顶底板移近量、最大垂直应力、塑性区面积、施工效率等6个指标,利用层次分析法和主成分分析法组合赋权各评价指标。结果 提出巷道围岩钻孔卸压参数综合评价模型,克服评价指标单一、主观因素干扰等缺陷,形成系统、准确的评价方法。以规范化综合评分为响应指标、钻孔卸压参数为变量,构建多元二阶回归预测方程。巷道围岩钻孔卸压优化参数为:孔径0.1 m,孔深4 m,间排距1 m×1 m,此时综合效益最佳。结论 提出的回归预测模型选取的钻孔卸压参数合理可行,降低围岩变形量的同时保证了经济效益,可为相关巷道围岩控制方案设计提供借鉴。 展开更多
关键词 钻孔卸压 响应面法 参数优化 主成分分析法 层次分析法
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切顶留巷围岩稳定性控制技术研究
8
作者 付奥林 王沉 +1 位作者 左宇军 李奥立 《煤矿安全》 北大核心 2026年第1期110-124,共15页
针对纳雍县王家寨煤矿10605工作面切顶留巷的围岩控制难题,构建了切顶留巷围岩力学模型,采用数值模拟的方法对切顶强度、切顶高度、切顶角度等切顶参数和补强锚索长度、补强锚索间距等留巷关键参数进行研究。研究结果表明:切顶强度越大... 针对纳雍县王家寨煤矿10605工作面切顶留巷的围岩控制难题,构建了切顶留巷围岩力学模型,采用数值模拟的方法对切顶强度、切顶高度、切顶角度等切顶参数和补强锚索长度、补强锚索间距等留巷关键参数进行研究。研究结果表明:切顶强度越大,顶板下沉量越小;切顶高度、切顶角度越大,顶板下沉量处于先减小后增大的趋势;补强锚索长度增大,巷道顶底板之间的移近量呈递减趋势;补强锚索间排距增大,支护效果逐渐减弱。现场结果表明:切顶高度15 m、切顶角度15°、切顶强度居中、补强锚索长度15 m、补强锚索间排距1 m时,随着工作面推进完毕,留巷巷道的平均高度为2.39 m,平均宽度为3.43 m,满足下一工作面作为回风巷道的使用要求。 展开更多
关键词 切顶留巷 围岩控制 数值模拟 切顶强度 切顶高度 切顶角度 补强锚索
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迎采动巷道非对称底鼓机理及水力压裂控制研究
9
作者 张涵锐 刘长友 +2 位作者 刘怀东 余鑫 刘江伟 《采矿与安全工程学报》 北大核心 2026年第2期307-317,共11页
为了解决迎采动巷道非对称底鼓变形问题,以5303回风巷道为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场试验等方法,研究了迎采动巷道非对称底鼓机理,提出了水力压裂切顶卸压控制技术。研究结果表明:迎采动巷道两侧垂直应力分布的不对称性是... 为了解决迎采动巷道非对称底鼓变形问题,以5303回风巷道为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场试验等方法,研究了迎采动巷道非对称底鼓机理,提出了水力压裂切顶卸压控制技术。研究结果表明:迎采动巷道两侧垂直应力分布的不对称性是产生非对称性底鼓的根本原因;随着煤柱侧垂直应力集中系数增大,最大底鼓位置向煤柱侧偏移,底板变形量及速率不断增大;采动对巷道的影响体现在工作面侧向支承压力及巷道上方覆岩断裂失稳的影响;通过切断巷道上方坚硬的粗砂岩可以降低相邻工作面回采影响,减小采后悬顶造成的附加载荷;合理的切顶位置位于煤柱弹塑性区交界处的上方。现场工业实验表明,迎采动巷道采取水力压裂措施后底板变形得到了有效控制。 展开更多
关键词 底鼓 非对称 迎采动巷道 水力压裂 切顶卸压
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基于Burgers模型的深井采区下山保护煤柱长期稳定性研究
10
作者 段治超 黄刚 +1 位作者 袁磊 虞周磊 《煤矿安全》 北大核心 2026年第2期177-188,共12页
深部矿井采区下山保护煤柱长期处于“三高一扰动”的复杂环境中,其蠕变损伤累积效应显著影响其长期稳定性,传统基于静力学假设的设计方法难以满足工程需求。以阳城煤矿北三采区为工程背景,针对下山保护煤柱的长期稳定性问题,提出了基于B... 深部矿井采区下山保护煤柱长期处于“三高一扰动”的复杂环境中,其蠕变损伤累积效应显著影响其长期稳定性,传统基于静力学假设的设计方法难以满足工程需求。以阳城煤矿北三采区为工程背景,针对下山保护煤柱的长期稳定性问题,提出了基于Burgers蠕变模型的数值分析方法。通过5组对比试验标定Burgers模型参数,揭示了Burgers模型各参数对瞬时蠕变量、初始蠕变速率及稳定应变量的标定规律,并验证了煤样数值模拟结果与室内蠕变试验结果的吻合性(最大误差<3.5%)。基于FLAC^(3D)数值模拟软件构建地质力学模型,综合理论计算、静力学模拟及蠕变分析,对比了“三下”开采规范法(56.3 m)、极限平衡理论(53.7 m)及MohrCoulomb弹塑性模型(58.8 m)等在未考虑时间效应时的采区下山保护煤柱宽度,并进一步引入Burgers模型分析煤柱蠕变特性。模拟结果表明:保护煤柱在10年服务周期内,煤柱蠕变导致原岩应力边界向巷道方向迁移,工作面终采线与应力边界间距由58.8 m增至72.3 m,水平位移在3年后保持基本平稳,蠕变周期内累积位移约70 mm。综合考虑超前支承压力影响及蠕变损伤累积效应,最终确定北三采区下山保护煤柱合理宽度为75 m。 展开更多
关键词 保护煤柱 长期稳定性 BURGERS模型 蠕变特性 数值模拟
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基于蝶形破坏理论的巷道围岩变形破坏规律研究
11
作者 张华超 王智能 +3 位作者 夏钢源 黄杰 袁明礼 刘聘 《矿产保护与利用》 2026年第1期78-86,共9页
巷道围岩稳定性是地下采矿工程围岩控制的核心科学问题。为了研究巷道围岩变形破坏规律,探究最大主应力、最小主应力、垂直平面应力和最大主应力角度对巷道蝶形破坏的作用机理,系统揭示巷道蝶形破坏的力学演化机制,建立数值模型,基于蝶... 巷道围岩稳定性是地下采矿工程围岩控制的核心科学问题。为了研究巷道围岩变形破坏规律,探究最大主应力、最小主应力、垂直平面应力和最大主应力角度对巷道蝶形破坏的作用机理,系统揭示巷道蝶形破坏的力学演化机制,建立数值模型,基于蝶形破坏理论分析各影响因素变化下围岩变形规律。研究表明:蝶形塑性区蝶叶的大小与所受应力大小呈正相关,随着主应力的不断增加,压剪塑性域呈现显著收敛特征,其几何中心距巷道边界距离与主应力呈负指数关系,而拉伸应力形成的塑性区则在原方向不断扩展;最大主应力对围岩位移的影响最大,最小主应力影响最小。最大主应力从12 MPa增加到50 MPa时,最大位移量从0.098 m增至0.76 m,且巷道断面左右拱腰、拱顶及拱底位移量呈现出从两侧端点向中间位置逐渐增大的特点;最大主应力方位角的偏转触发塑性区主扩展轴的逆时针旋转,没有形成完整蝶叶;在垂直平面应力持续加载条件下,围岩呈现自组织平衡响应,压剪区与张裂区在双向应力协同作用下形成对称均衡态;拱顶与两侧帮交界处剪应力突变,且左右两侧分别受到压应力和拉应力。 展开更多
关键词 蝶形破坏理论 巷道围岩 塑性区变形 应力变化 数值模拟
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倾斜煤层回风巷围岩松动圈测定
12
作者 曾正华 秦江涛 《科技创新与生产力》 2026年第2期126-130,共5页
为促进煤矿安全高效生产,以贵州某煤矿为研究对象,该煤矿地质条件复杂,采用智能钻孔电视成像技术,对煤层回风巷围岩松动圈进行研究分析。分析结果表明:10105回风巷围岩松动圈整体上基本呈左右轴对称发育,其中,最大发育位置为巷道顶板中... 为促进煤矿安全高效生产,以贵州某煤矿为研究对象,该煤矿地质条件复杂,采用智能钻孔电视成像技术,对煤层回风巷围岩松动圈进行研究分析。分析结果表明:10105回风巷围岩松动圈整体上基本呈左右轴对称发育,其中,最大发育位置为巷道顶板中部位置,其次为巷道左右两肩位置,巷道两帮中部位置则最小;10105回风巷超前支撑压力段围岩松动圈发育范围在0.806 m~1.399 m之间,地质构造段围岩松动圈发育范围在1.103 m~1.779 m之间,地质正常段围岩松动圈发育范围在0.758 m~1.369 m之间,总体呈现出“地质构造段>超前支撑压力段>地质正常段”的特征。 展开更多
关键词 倾斜煤层 回风巷 围岩松动圈 电视成像 巷道两帮 地质构造
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邻面采动影响下巷道围岩变形机制及分级控制研究
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作者 张伟 李明珠 +6 位作者 彭瑞 芈绍伦 王志伟 郭勇 沈春阳 纵博宁 贾文涛 《华北科技学院学报》 2026年第2期8-16,共9页
大巷距离工作面较近时,受采动影响,围岩往往破碎严重、变形较大。为进一步掌握工作面开采对邻近大巷围岩变形的影响,保障工作面安全回采,本文针对钱营孜煤矿E3215工作面邻近大巷在采动影响下围岩变形严重的问题,采用现场监测与FLAC^(3D... 大巷距离工作面较近时,受采动影响,围岩往往破碎严重、变形较大。为进一步掌握工作面开采对邻近大巷围岩变形的影响,保障工作面安全回采,本文针对钱营孜煤矿E3215工作面邻近大巷在采动影响下围岩变形严重的问题,采用现场监测与FLAC^(3D)数值模拟相结合的研究方法,系统分析了邻面采动作用下巷道围岩的变形特征与塑性区演化规律。研究揭示:邻近大巷处于工作面支承压力影响范围内,围岩应力显著增大,变形呈非对称分布,且距停采线越近变形越剧烈。基于此,提出了“中空锚索注浆+恒阻大变形长锚索”分层控制支护方案。数值模拟与工程实践表明,该方案有效提升了围岩稳定性,显著抑制了变形发展,保障了大巷的安全使用。本研究为类似采动条件下巷道支护设计提供了理论依据与技术参考。 展开更多
关键词 邻近大巷 支护 数值模拟 采动影响 围岩变形
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深部软岩复合衬砌支护结构室内模型实验及力学效应分析
14
作者 杜志强 张金松 +2 位作者 黄嘉玲 朱晓凡 邵良超 《煤》 2026年第2期48-58,64,共12页
以朱集西煤矿1采区为研究对象,基于相似理论构建物理模型试验体系,系统探究不同侧压力系数与埋深耦合作用下围岩应力重分布规律、衬砌内力传递特性及结构损伤扩展模式。试验采用衬砌结构-土压水压复合体模型试验系统,通过X、Y、Z三向独... 以朱集西煤矿1采区为研究对象,基于相似理论构建物理模型试验体系,系统探究不同侧压力系数与埋深耦合作用下围岩应力重分布规律、衬砌内力传递特性及结构损伤扩展模式。试验采用衬砌结构-土压水压复合体模型试验系统,通过X、Y、Z三向独立加载模拟软岩巷道真实应力环境,集成电阻式传感器与应变式土压力盒监测技术,定量分析围岩与支护结构的动态力学响应,结果表明,相似模型能够准确反映围岩-结构协同作用机制,支护加密能够在一定地程度上更约束围岩的变形,从而减少衬砌明显的应力集中现象,该研究可以对朱集西煤矿巷道产生显著的支护效果,特别是在控制围岩变形和抑制应力集中方面,研究结果表明,拱脚支护加密能够有效降低两帮区域峰值,可降低51%,并对底板围岩起到了有效的支护作用。 展开更多
关键词 物理模型 软岩巷道 监测技术 支护加密 应力集中
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复采工作面过空巷群顶板稳定性分析
15
作者 王立阳 高帅 王昕 《陕西煤炭》 2026年第1期1-6,共6页
【目的】基于煤矿资源高效回收与矿井长期安全稳定生产的迫切工程需求,且复杂地质条件下复采工作面面临的问题愈发严重。【方法】针对复采工作面过空巷群顶板稳定性问题,采用FLAC3D模拟再现了复采工作面推进过空巷群过程,研究了工作面... 【目的】基于煤矿资源高效回收与矿井长期安全稳定生产的迫切工程需求,且复杂地质条件下复采工作面面临的问题愈发严重。【方法】针对复采工作面过空巷群顶板稳定性问题,采用FLAC3D模拟再现了复采工作面推进过空巷群过程,研究了工作面顶板的应力和塑性区变化规律,在此基础上分析了空巷预充填率对工作面顶板最大悬顶长度的影响,探讨了复采工作面过空巷群基本顶的超前断裂力学机理。【结果】研究表明,当复采工作面距空巷群距离从100 m推进至0 m时,围岩压力会向空巷群两侧煤柱转移并产生应力集中的现象,应力集中系数从1.81增至2.18,进而影响基本顶的断裂步距和来压特性,复采工作面来压步距约为12~25 m。随着工作面推进,工作面顶板塑性区逐渐向预充空巷群扩展延伸,预充空巷两侧围岩塑性区呈“X”型分布,导致弹性支承区域减小,围岩变形高速增长。【结论】空巷预充填率为0%、86.4%和100%时,工作面距顶板上次发生垮落的步距分别为36 m、26 m、15 m。空巷群煤柱宽度小于临界值时,易导致复采工作面顶板失稳而悬臂长度骤增,固支端剪切力和弯矩增大,从而引发基本顶超前断裂。 展开更多
关键词 复采工作面 空巷群 顶板稳定性 数值模拟 预充填率
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基于多尺度特征增强的巷道围岩裂隙轻量化分割方法研究
16
作者 李进 李志国 +1 位作者 杨敏 全中学 《现代矿业》 2026年第2期1-7,共7页
为解决传统DeepLabv3+模型在巷道围岩裂隙检测中存在的计算冗余、小目标丢失及背景干扰敏感问题,提出基于多尺度特征增强的轻量化协同语义分割方法及模型。以寨湾磷矿9处开采区域为研究对象,构建含540张样本的高分辨率裂隙数据集(裂隙... 为解决传统DeepLabv3+模型在巷道围岩裂隙检测中存在的计算冗余、小目标丢失及背景干扰敏感问题,提出基于多尺度特征增强的轻量化协同语义分割方法及模型。以寨湾磷矿9处开采区域为研究对象,构建含540张样本的高分辨率裂隙数据集(裂隙像素占比2.7%~4.1%)。模型优化核心:以MobileNetV2作为主干网络,实现83%参数量压缩;重构尺度特征提取模块,ASPP模块膨胀率为[2,3,7](无公因数设计),增强小目标感受野;在ASPP后嵌入CBAM双维度注意力机制强化特征定位;引入Dice Loss-Focal Loss组合损失函数(λ=0.4),解决极端样本不均衡问题。设计6组对比实验,验证模型有效性,结果表明:最优模型(M5)mIoU达74.2%,较基线提升4.73个百分点,参数量仅3.4 M(约为Xception的14.8%)。工程验证表明,模型提取的裂隙倾角、间距等参数与现场人工调查结果偏差小于8%,可精准支撑寨湾磷矿岩体质量分级,满足透明地质模型构建相关裂隙参数需求。该模型实现了裂隙分割精度与轻量化的协同优化,可部署于嵌入式巡检设备,为矿山工程地质调查、地质灾害预警提供可靠技术支撑,其设计思路可为同类极端样本分割任务提供参考。 展开更多
关键词 巷道围岩裂隙 轻量化语义分割 多尺度特征增强 注意力机制 智能检测
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基于钻孔电磁辐射的巨厚煤层开采围岩应力表征
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作者 彭宝山 方珍珠 +7 位作者 康忠全 廖培武 孙强 申峰 胡艳波 邱黎明 夏宏根 何生全 《工矿自动化》 北大核心 2026年第1期30-38,共9页
目前采用电磁辐射监测技术对巷道进行非接触式定向测量,虽然能够实现大范围的区域性扫查,但在巨厚煤层开采实践中存在抗干扰能力差、无法深入煤岩内部等问题。针对上述问题,研制了适用于钻孔内移动式监测的钻孔电磁辐射监测系统。该系... 目前采用电磁辐射监测技术对巷道进行非接触式定向测量,虽然能够实现大范围的区域性扫查,但在巨厚煤层开采实践中存在抗干扰能力差、无法深入煤岩内部等问题。针对上述问题,研制了适用于钻孔内移动式监测的钻孔电磁辐射监测系统。该系统采用小截面积、低电感量的钻孔电磁辐射天线磁心,在0~20 kHz频段具有最佳响应特性,有效解决了井下复杂电磁环境及长距离传输信号衰减难题,可实现对煤体深部微弱电磁辐射信号的精准捕捉。使用钻孔电磁辐射监测系统对国网能源新疆准东煤电有限公司准东二矿1101工作面沿煤层倾向、工作面走向和大直径钻孔卸压过程的电磁辐射开展了现场实测,结果表明:钻孔电磁辐射强度及计数与围岩应力分布具有显著相关性——沿煤层倾向的钻孔电磁辐射信号分布形态精确表征了深部围岩应力集中区,根据沿工作面走向的钻孔电磁辐射信号分布形态可有效界定原岩应力区与采动影响区的空间边界,实现了对巨厚煤层开采围岩应力状态的精准反演;卸压过程中的钻孔电磁辐射时序演化过程对应围岩卸压沉默期、应力调整与波动期、流变损伤活跃期3个阶段,有效表征了围岩卸压期的应力演化过程。 展开更多
关键词 巨厚煤层开采 围岩应力 钻孔电磁辐射 钻孔天线 电磁辐射强度 电磁辐射计数
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深井孤岛充填工作面沿空巷道围岩破坏机制与控制研究
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作者 吴昊 李跃龙 《中国煤炭》 北大核心 2026年第1期54-61,共8页
针对深井孤岛充填工作面沿空巷道变形大的问题,采用数值模拟与现场实测相结合的方法研究了孤岛工作面充填开采过程中沿空巷道围岩与采空区围岩应力分布规律及围岩破坏演化特征。研究结果表明,深井孤岛充填工作面应力分布及变形具有显著... 针对深井孤岛充填工作面沿空巷道变形大的问题,采用数值模拟与现场实测相结合的方法研究了孤岛工作面充填开采过程中沿空巷道围岩与采空区围岩应力分布规律及围岩破坏演化特征。研究结果表明,深井孤岛充填工作面应力分布及变形具有显著的非对称性,垂直应力在工作面前与采空区后方的大宽度工作面(8308工作面)侧发生应力集中,而剪应力在工作面前方与采空区后方的小宽度工作面(8307工作面)侧发生应力集中;塑性区呈非对称形态分布,在大宽度工作面侧呈复合破坏模式,在充填工作面及小宽度工作面侧呈剪切破坏模式;现场应力实测与数值模拟结果高度一致。根据围岩应力分布特征及破坏形态,提出了巷道支护对策。 展开更多
关键词 孤岛工作面 充填开采 数值模拟 沿空巷道 破坏机理
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极近距离煤层切顶留巷关键参数分析与留巷技术研究
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作者 王子杨 张广超 《中国矿业》 北大核心 2026年第3期78-88,共11页
针对极近距离下煤层开采受上覆采空区影响导致围岩控制难度大、顶板补强支护易失效等问题,本文以山西某矿90104运输顺槽为研究对象,开展极近距离煤层切顶留巷关键参数分析与留巷技术研究,建立了极近距离煤层切顶留巷顶板悬臂梁结构模型... 针对极近距离下煤层开采受上覆采空区影响导致围岩控制难度大、顶板补强支护易失效等问题,本文以山西某矿90104运输顺槽为研究对象,开展极近距离煤层切顶留巷关键参数分析与留巷技术研究,建立了极近距离煤层切顶留巷顶板悬臂梁结构模型,得到了极近距离煤层切顶留巷的围岩结构特征与切顶卸压技术原理。通过理论计算与分析,确定90104运输顺槽的最大切顶高度为5.7 m,切顶角度为15°,切顶孔间距为0.65 m;针对留巷顶板支护易失效、煤帮易发生片帮和破坏等问题,使用锚索对留巷煤帮进行补强支护设计,根据变形分区特征将留巷分为超前支护区、顶板变形剧烈区、顶板变形轻微区和成巷稳定区,并给出针对性的支护方案设计:超前支护区使用单体支柱与铰接梁配套进行超前支护;顶板变形剧烈区采用一梁四柱的方式进行加强支护;顶板变形轻微区和成巷稳定区逐步回撤单体支柱与π型顶梁,对留巷段进行巷旁挡矸设计和喷层设计,形成了极近距离煤层切顶留巷成套技术方案。现场工程实践与监测结果表明,90104运输顺槽顶板最大移近量为120.1 mm,帮部最大位移量为165.3 mm;顶、帮锚索受力最大值分别为204.3 kN和227.3 kN,较初始受力分别增大了34.9%和48.6%,巷道变形量与锚索受力增长幅度均在合理范围内,巷道整体较为稳定,未发生失稳现象,支护系统承载正常,切顶留巷围岩控制效果良好,为类似极近距离条件下的开采提供了参考。 展开更多
关键词 极近距离煤层开采 切顶留巷 关键参数 补强支护 挡矸支护
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混凝土充填沿空留巷分区支护技术研究
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作者 宋官林 梁文勖 《煤炭工程》 北大核心 2026年第1期85-92,共8页
针对混凝土巷旁充填沿空留巷围岩控制问题,通过实验室试验的方法测试了不同养护龄期条件下混凝土充填体的单轴抗压强度,获得了混凝土强度-养护龄期关系曲线及其峰值抗压强度;通过钻孔窥视的方法获得了巷道不同位置围岩松动破坏范围,基... 针对混凝土巷旁充填沿空留巷围岩控制问题,通过实验室试验的方法测试了不同养护龄期条件下混凝土充填体的单轴抗压强度,获得了混凝土强度-养护龄期关系曲线及其峰值抗压强度;通过钻孔窥视的方法获得了巷道不同位置围岩松动破坏范围,基于此确定了沿空留巷顶板锚索长度不小于4.90 m、两帮不小于3.70 m;通过数值模拟的方法获得了工作面超前采动影响范围及不同位置围岩的扰动影响程度,确定了超前加强支护的合理距离为不小于19.08 m。基于此,提出了混凝土巷旁充填沿空留巷围岩分区域非对称控制技术方案,通过充填体内部围岩压力、顶板离层、围岩移近量等指标分析了分区非对称控制技术的可行性,验证了研究成果的合理性。 展开更多
关键词 沿空留巷 混凝土充填 分区控制 数值模拟 钻孔窥视
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