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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
1
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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复采工作面过空巷群顶板稳定性分析
2
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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沿空侧煤柱宽度对回采巷道稳定性影响有限元分析
3
作者 吴骏 董海龙 王福举 《四川建材》 2026年第1期124-127,共4页
为探讨综采工作面沿空侧煤柱宽度对回采巷道稳定性的影响,以内蒙古鄂尔多斯某矿井12412工作面为工程背景,采用Abaqus有限元软件建立计算模型,分析留设3~26 m宽度煤柱条件下的巷道围岩应力、位移及塑性区的变化规律,并据此得出确保煤炭... 为探讨综采工作面沿空侧煤柱宽度对回采巷道稳定性的影响,以内蒙古鄂尔多斯某矿井12412工作面为工程背景,采用Abaqus有限元软件建立计算模型,分析留设3~26 m宽度煤柱条件下的巷道围岩应力、位移及塑性区的变化规律,并据此得出确保煤炭安全高效开采的合理煤柱宽度。研究结果表明,煤柱宽度在10 m以下时,煤柱塑性贯通严重,巷道小煤柱帮变形量较难控制,煤柱整体稳定性较差;煤柱宽度在16~21 m时,煤柱塑性占比快速降低,稳定性不断增强;煤柱宽度大于21 m以后,围岩应力峰值不断增加,煤柱稳定性逐步降低。由此可见,该矿井12412工作面沿空侧煤柱合理宽度约20 m。研究结果可为该矿井12412工作面及类似工况安全施工提供技术支撑。 展开更多
关键词 综采工作面 煤柱 ABAQUS 有限元 巷道稳定性
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充填体内掘进巷道围岩稳定性分析与控制研究
4
作者 罗准 陆光艳 郑志杰 《有色金属(矿山部分)》 2026年第1期77-84,共8页
某磷矿随着开采的进行,需要在充填体掘进巷道,如何维护充填体内巷道的稳定,成为该磷矿面临的重要难题。针对上述问题,采用现场调查、理论分析和现场试验等手段开展了研究。首先,分析了巷道变形和破坏特征及破坏原因,认为受到充填体围岩... 某磷矿随着开采的进行,需要在充填体掘进巷道,如何维护充填体内巷道的稳定,成为该磷矿面临的重要难题。针对上述问题,采用现场调查、理论分析和现场试验等手段开展了研究。首先,分析了巷道变形和破坏特征及破坏原因,认为受到充填体围岩性质和地应力的影响,该矿巷道破坏模式主要有拉裂破坏、局部剪切破坏和局部冒落破坏。其次,根据充填体特征,确定充填体内巷道断面形状为矩形,在此基础上,基于统一强度理论,优化得到了巷道断面尺寸为4 m×4 m;再次,给出了优化的矩形巷道支护方案,采用管缝锚杆支护,长度为1.5 m、支护夹角为45°~50°;最后,将得到的矩形巷道方案应用到该矿的工程实践当中,结果表明,巷道施工后围岩没有发生明显的变形和破坏,取得了良好的施工效果,保证了巷道的稳定性。 展开更多
关键词 充填体 巷道掘进 围岩控制 矩形巷道 统一强度理论
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煤矿深部巷道大变形分步联合控制研究 被引量：5
5
作者 李培涛 刘泉声 +2 位作者 朱元广 高峰 范利丹 《岩土力学》 北大核心 2025年第2期591-612,共22页
深部巷道大变形已成为深部煤炭安全高效开采的关键制约因素。为实现深部软弱围岩稳定性控制,提出了基于深部巷道大变形演化过程的分步联合支护方案及其理论分析模型。结果表明,深部软弱围岩呈破裂碎胀变形-损伤扩容变形-连续变形的分布... 深部巷道大变形已成为深部煤炭安全高效开采的关键制约因素。为实现深部软弱围岩稳定性控制,提出了基于深部巷道大变形演化过程的分步联合支护方案及其理论分析模型。结果表明,深部软弱围岩呈破裂碎胀变形-损伤扩容变形-连续变形的分布特征。分步联合支护后,围岩极限承载力随锚杆和锚索等效支护力增大呈线性增大趋势,但随注浆修复系数呈指数增大趋势。锚杆和锚索支护设计时应以极限承载力所需的注浆修复系数等于1.0时的等效支护力临界条件为基准。深浅孔注浆支护时须同时考虑注浆修复系数和围岩破裂区半径。不同支护措施的协同支护参数可由破裂修复区围岩极限承载平衡条件确定。数值模拟和工程应用分析表明,分步联合支护可实现深部软弱围岩碎胀大变形控制,具有较高的工程推广应用价值。 展开更多
关键词 深部软弱围岩 大变形 分步联合支护 承载平衡 协同控制
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考虑轴向应力作用的巷道偏应力分布与破坏特征关系 被引量：3
6
作者 刘洪涛 韩子俊 +5 位作者 陈子晗 郭林峰 梁嘉璐 韩洲 刘勤裕 姬越 《煤炭学报》 北大核心 2025年第2期824-844,共21页
通过理论分析建立了考虑巷道轴向应力影响的全平面应变问题三维模型,推导了三维应力场下巷道围岩第二不变偏应力J_(2)隐式解析解,分析了巷道围岩在弹性状态和塑性状态时不同水平侧压和轴向侧压应力环境下的J_(2)分布大小及形态演化规律... 通过理论分析建立了考虑巷道轴向应力影响的全平面应变问题三维模型,推导了三维应力场下巷道围岩第二不变偏应力J_(2)隐式解析解,分析了巷道围岩在弹性状态和塑性状态时不同水平侧压和轴向侧压应力环境下的J_(2)分布大小及形态演化规律。基于Kastner求解法得出了三维应力场下的巷道围岩塑性区边界隐式解,并运用数学与数值分析方法研究了不同应力条件下巷道围岩塑性区分布特征。建立了第二不变偏应力J_(2)与围岩塑性区形态的相互对应关系,揭示了巷道围岩的变形破坏机制。以寸草塔二矿31205工作面回风巷为工程背景,对叠加采动作用下的巷道围岩J_(2)及塑性区分布特征展开研究,量化了非对称变形破坏特征,寻求了支护阻力与J_(2)的相互作用关系,提出了叠加采动巷道的稳定性控制技术。研究结果表明:固定轴向侧压值变化水平侧压值的情况下,J_(2)和塑性区形态分布特征呈现“圆形−类椭圆形−类蝶形”的演化过程。固定水平侧压值变化轴向侧压值的情况下,J_(2)和塑性区形态保持不变。轴向应力的改变对塑性区形态的影响较小,但会对塑性区尺寸产生较大影响。巷道围岩J_(2)的集中程度越大,围岩的变形破坏程度越大,J_(2)的分布形态一定程度上决定了塑性区的破坏形态。31205回风巷在叠加采动影响下处于高偏应力J_(2)环境,且形成了向采空区一侧旋转的应力分布特征,致使巷道形成非对称大变形破坏。支护阻力的提高对巷道围岩的偏应力J_(2)的降低作用有限,仅依靠锚杆(索)无法完全对巷道围岩进行稳定控制。基于上述研究,提出了超前强力支架+锚杆(索)支护系统的组合控制技术,现场应用效果良好。 展开更多
关键词 巷道围岩控制 偏应力第二不变量J_(2) 塑性区形态 围岩破坏机制 重复采动
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深井煤巷围岩采掘活动响应机制及控制技术 被引量：1
7
作者 王方田 郝文华 +2 位作者 汤天阔 何东升 向永恒 《采矿与安全工程学报》 北大核心 2025年第3期567-578,共12页
相较于浅埋煤巷,深井煤巷面临高地应力与强采掘扰动等高风险因素,巷道维护难度明显增大。为探究深井煤巷围岩在不同采掘扰动影响下的变形响应机制及其控制技术,以城郊煤矿二水平西翼回风大巷为研究背景,通过现场实测分析巷道在实体煤侧... 相较于浅埋煤巷,深井煤巷面临高地应力与强采掘扰动等高风险因素,巷道维护难度明显增大。为探究深井煤巷围岩在不同采掘扰动影响下的变形响应机制及其控制技术,以城郊煤矿二水平西翼回风大巷为研究背景,通过现场实测分析巷道在实体煤侧单向掘进、采空区侧单向掘进、采空区侧对掘贯通的变形特征,建立巷道围岩结构力学模型,揭示采掘扰动下巷道围岩响应机制。运用FLAC3D模拟不同采掘扰动形式下巷道围岩应力集中程度、塑性区发育范围、能量集聚程度,并量化表征采掘活动响应强度。结果表明:在上述3种采掘扰动下,巷道煤帮移近量分别为46.24,120.10,147.36 mm,比值为1∶2.60∶3.19;巷道断面收缩比例分别为2.4%,12.1%,23.0%,比值为1∶5.04∶9.58;最大应力集中系数分别为1.31,3.10,3.59,比值为1∶2.37∶2.74;煤帮塑性区深度分别为2215.2,3564.4,5105.3 mm,比值为1∶1.61∶2.30;最大弹性变形能分别为159.4,355.1,458.2 kJ。在时间上,对掘工作面推进增大了工作面前方掘进稳定巷道的收缩比(最大增加10.8%),煤帮塑性区发育(最大增加712.3 mm),巷道周边围岩的应力、弹性应变能向深部转移(最远分别转移1062.8,1627.5 mm)且增大(最大分别增加3.44 MPa,70.1 kJ);在空间上,对掘贯通不同程度增大了巷道前后(120 m左右)围岩变形量、塑性区发育深度、应力和围岩能量,并使高应力和能量向深部转移。在实体煤处掘进后,巷道围岩应力和能量向两帮深部转移,巷道收缩,塑性区发展。在采空区处掘进后,护巷煤柱处应力、能量释放并向实体煤侧转移,巷道煤帮塑性区发育较深。基于对掘巷道变形特征,提出对掘贯通处支护优化方案:顶板采用锚网带支护,配合高预紧力高强锚杆、锚索及钢筋网护顶护帮强化支护,有效控制了顶板离层,并抑制了围岩变形,实现了深井煤巷围岩稳定性控制。 展开更多
关键词 深井煤巷 采掘活动 力学响应 围岩变形 控制技术
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防隔水煤柱定向爆破应力转移机理及参数优化设计
8
作者 刘少伟 郭泽政 +1 位作者 冯超 牛帅 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2025年第1期1-9,共9页
目的针对内部存在断层的防隔水煤柱在采动影响下应力场持续变化对其稳定性和工作面安全开采造成极大威胁的问题,方法以鹤壁中泰矿业有限公司3309工作面为工程地质背景,采用理论分析、正交试验和FLAC3D数值模拟试验,研究定向爆破应力转... 目的针对内部存在断层的防隔水煤柱在采动影响下应力场持续变化对其稳定性和工作面安全开采造成极大威胁的问题,方法以鹤壁中泰矿业有限公司3309工作面为工程地质背景,采用理论分析、正交试验和FLAC3D数值模拟试验,研究定向爆破应力转移保护防隔水煤柱的影响因素以及不同切顶深度和切顶角度下防隔水煤柱内部应力分布特征。结果结果表明:随着切顶角度和切顶深度增加,垂直应力集中区逐渐向深部转移,但当切顶深度和切顶角度达到一定数值后,继续增加切顶角度或切顶深度对应力集中区位置及垂直应力峰值影响不再明显,对比不同方案防隔水煤柱内部测线数据可知,当切顶深度为15 m、切顶角度为15°时,应力集中区距回风巷距离最远,最远距离为19.76 m,应力峰值最小,最小值为15.65 MPa。结论采用定向爆破技术可以实现切顶卸压应力转移,能够阻断回风巷上覆岩层与防隔水煤柱周边岩层的联系,将防隔水煤柱靠近回风巷一侧应力向深部转移,以减少采动对防隔水煤柱的影响;现场工业性试验结果验证了选定方案切顶深度15 m、切顶角度15°的合理性,防隔水煤柱内部实现了应力转移,选定方案的成功应用有效提高了防隔水煤柱的稳定性,能够满足安全生产要求。研究结果可为类似地质条件下内部存在断层的防隔水煤柱的应力转移保护提供参考依据。 展开更多
关键词 定向爆破 应力转移 断层 数值模拟 防隔水煤柱 正交试验
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金属矿山岩爆倾向性岩性指标及其分级准则
9
作者 杜坤 田家辉 +2 位作者 杨颂歌 周健 王少锋 《黄金科学技术》 北大核心 2025年第3期579-590,共12页
针对硬岩岩爆倾向性评价中表征指标种类繁杂以及分级准则差异巨大等问题,开展了金属矿山硬岩岩爆倾向性岩性指标及岩爆倾向性分级准则方面的研究。基于相关性和物理意义分析,优选出峰后应力降率指数(SDR)、峰值应变能存储指数(WPET)、... 针对硬岩岩爆倾向性评价中表征指标种类繁杂以及分级准则差异巨大等问题,开展了金属矿山硬岩岩爆倾向性岩性指标及岩爆倾向性分级准则方面的研究。基于相关性和物理意义分析,优选出峰后应力降率指数(SDR)、峰值应变能存储指数(WPET)、剩余弹性能指数(AEF)和改进的脆性指数(B_(4))作为硬岩岩爆倾向性表征的岩性指标;结合单轴压缩试验中岩石的破坏现象,构建了不同岩性指标的等级分类标准;测定了多种硬岩的上述4类岩性指标,并验证了岩爆倾向性分级准则。研究确立的硬岩岩爆倾向性评价指标体系为岩爆风险的实验室测试标准化与现场工程分级防控提供了理论依据。 展开更多
关键词 金属矿山 硬岩 岩爆倾向性 表征指标 分级准则
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酸碱腐蚀作用下含孔砂岩试件动力学性能试验研究 被引量：1
10
作者 平琦 胡薇 后健民 《安徽工业大学学报(自然科学版)》 2025年第4期424-432,444,共10页
以标准环形含孔砂岩试件(外径50 mm、内径10 mm)为研究对象,通过28 d的酸碱溶液腐蚀试验(酸性组pH=5,碱性组pH=9)分析腐蚀环境对试件物理参数、矿物组成及微观结构的演化规律,并基于分离式霍普金森压杆(SHPB)动态冲击压缩试验探究酸碱... 以标准环形含孔砂岩试件(外径50 mm、内径10 mm)为研究对象,通过28 d的酸碱溶液腐蚀试验(酸性组pH=5,碱性组pH=9)分析腐蚀环境对试件物理参数、矿物组成及微观结构的演化规律,并基于分离式霍普金森压杆(SHPB)动态冲击压缩试验探究酸碱腐蚀与砂岩物理化学损伤机制及动态力学行为的耦合关系。结果表明:酸性环境主要引发Na^(+),Al^(3+),Fe^(3+)等阳离子溶蚀并伴随硅酸(H_(2)SiO_(3)^(-))白色沉淀物生成;碱性环境则主要产生Al(OH)_(4)^(-)和H_(2)SiO_(4)^(2-)等可溶性产物。试件的动抗压强度和动弹性模量随冲击速度呈指数规律递增,而动应变峰值及平均应变率则符合二次函数增长规律;碱性腐蚀环境下试件的动抗压强度和动弹性模量优于酸性腐蚀环境,但酸碱腐蚀环境下试件的各项动态力学性能参数较中性环境试件均显著劣化。此外,随着冲击速度的提升,试件破碎程度加剧,碎片平均粒径呈递减趋势。本研究结果揭示了化学–力学耦合作用下含孔砂岩的损伤累积机制,可为地下工程岩体的长期稳定性评估提供理论依据。 展开更多
关键词 砂岩 动力学特性 酸碱腐蚀 冲击速度 冲击压缩 SHPB试验装置 损伤机理 深部工程
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浅埋坚硬顶板综采工作面定向长钻孔分段水力压裂技术研究
11
作者 任建喜 闫伟 +4 位作者 徐宝军 苗彦平 焦金照 孙成伟 王珂 《煤炭工程》 北大核心 2025年第9期49-57,共9页
针对浅埋坚硬顶板工作面在回采过程中顶板难以及时垮落的问题,以陕北地区某矿517工作面为研究背景,设计了定向长钻孔分段水力压裂方案,并基于微震和现场实测数据对卸压效果进行评价。研究结果表明:在压裂施工过程中微震事件数显著增多,... 针对浅埋坚硬顶板工作面在回采过程中顶板难以及时垮落的问题,以陕北地区某矿517工作面为研究背景,设计了定向长钻孔分段水力压裂方案,并基于微震和现场实测数据对卸压效果进行评价。研究结果表明:在压裂施工过程中微震事件数显著增多,同时出现大能量微震事件,压裂最大破裂压力约为20.6 MPa,各压裂段注水量约为45 m^(3)/h,压裂曲线出现压降现象,说明水力压裂导致钻孔内部出现裂缝并诱发了大量的顶板破裂现象,且压裂施工结束后顶板破裂仍受水力压裂影响;回采过程中煤柱浅部基点应力明显大于深部,煤柱帮部锚杆受力明显大于顶板及实体煤帮部锚杆,顶板离层量基本保持不变。水力压裂有效弱化了坚硬顶板的完整程度,减小了侧向支承压力对煤柱的影响,切断了应力传递路径,优化了煤柱的受力环境,有效缓解了巷道变形,保证了综采工作面的安全回采。 展开更多
关键词 浅埋煤层 坚硬顶板 水力压裂 微震 定向钻孔
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非等压条件下巷道围岩卸压技术适用性研究
12
作者 赵洪宝 李作泉 程辉 《金属矿山》 北大核心 2025年第12期18-28,共11页
巷道所处应力环境对围岩卸压效果具有重要影响。为探究卸压槽对不同应力环境下巷道卸压效果及卸压适用性,采用理论分析、数值模拟和现场应用的方法对非等压条件下巷道围岩卸压技术适用性进行分析。研究结果表明:卸压槽开挖会使围岩浅部... 巷道所处应力环境对围岩卸压效果具有重要影响。为探究卸压槽对不同应力环境下巷道卸压效果及卸压适用性,采用理论分析、数值模拟和现场应用的方法对非等压条件下巷道围岩卸压技术适用性进行分析。研究结果表明:卸压槽开挖会使围岩浅部应力集中向深部转移。以侧压系数λ=1为分界,当λ<1时,巷道最大剪应力主要集中于顶底板浅部;λ>1时,应力集中区转向顶底板深部。侧压系数越大,卸压槽对巷道围岩的控制效果越好,但总体上更有利于巷道两帮的稳定性。随着侧压系数的增大,巷道两帮开槽优化比例基本呈负指数函数逐渐降低,顶底板开槽优化比例逐渐增加。结合对不同应力环境下巷道卸压效果分析,依据某矿井巷道围岩的应力特征,提出针对性的控制措施并取得了良好的应用效果。 展开更多
关键词 巷道卸压 卸压槽 侧压系数 最大剪应力 围岩收敛量
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圆形巷道围岩蝶形塑性区蝶叶角演化特征
13
作者 刘洪涛 靳祎炜 +1 位作者 郭晓菲 韩子俊 《煤炭学报》 北大核心 2025年第7期3388-3399,共12页
蝶形塑性区理论中,蝶叶的扩展方向对巷道围岩变形破坏的治理具有重要意义。蝶叶角作为表征蝶叶扩展方向的重要参数,其变化反映了扩展方向的动态特性。然而,由于蝶形塑性区边界方程为隐性方程,无法直接求解蝶叶角。因此,文中对边界方程... 蝶形塑性区理论中,蝶叶的扩展方向对巷道围岩变形破坏的治理具有重要意义。蝶叶角作为表征蝶叶扩展方向的重要参数,其变化反映了扩展方向的动态特性。然而,由于蝶形塑性区边界方程为隐性方程,无法直接求解蝶叶角。因此,文中对边界方程进行了数学变形,在此基础上分析并总结了蝶叶角的演化特征。基于理论推导和数值模拟,分析蝶叶角演化过程的关键影响因素,包括围岩的黏聚力C、内摩擦角φ、侧压力系数λ、最小主应力P_(3)和巷道半径a。通过理论公式的推导与数值模拟的结合,研究不同影响因素对蝶叶角变化的作用机制,并验证理论与模拟结果的一致性。结果表明:(1)随内轴特征半径的增加,蝶叶角变化表现为先减小后增大,变化过程中极小值所对应的内轴特征半径R_(1t)及蝶叶角增区间上界可通过计算得出。(2)蝶叶角演化影响因素包括黏聚力C、内摩擦角φ,侧压力系数λ、最小主应力P3,巷道半径a,不同影响因素下,蝶叶角大小与各影响因素相关性表现不同。(3)蝶叶角在演化特征上理论计算结果与数值模拟结果表现出一致性;在此基础上建立了蝶叶角演化模型,蝶叶角演化迹线形态上表现为“上凹”或“下凹”形。不同影响因素下,蝶叶角演化迹线的路径不同,不同路径下,蝶叶角极值、收敛变化存在差异。研究结果为复杂巷道条件下的塑性区扩展行为提供了理论依据,同时为巷道支护优化设计和围岩稳定性评估提供了技术支持。未来研究可进一步拓展至非线性材料模型和动态加载条件下的蝶叶角演化特征分析。 展开更多
关键词 蝶形塑性区 蝶叶角演化 圆形巷道 特征半径 围岩控制
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薄煤层深浅孔协同爆破切顶卸压沿空留巷技术与应用
14
作者 支光辉 刘江 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第6期92-100,共9页
目的为解决薄煤层开采沿空留巷围岩稳定性问题,开展薄煤层深浅孔协同爆破切顶卸压沿空留巷技术研究。方法以孟津煤矿11031工作面薄煤层开采沿空留巷为工程背景,通过理论分析阐述了薄煤层沿空留巷顶板垮落特征,提出了深浅孔协同爆破切顶... 目的为解决薄煤层开采沿空留巷围岩稳定性问题,开展薄煤层深浅孔协同爆破切顶卸压沿空留巷技术研究。方法以孟津煤矿11031工作面薄煤层开采沿空留巷为工程背景,通过理论分析阐述了薄煤层沿空留巷顶板垮落特征,提出了深浅孔协同爆破切顶卸压技术。利用数值模拟方法分析了浅孔预裂成缝、深浅孔协同爆破切缝、深孔预裂成缝3种切顶方式下巷道的应力和位移分布特征,确定了深浅孔协同爆破切缝的合理性;同时,优化设计二2煤层工作面沿空留巷顶板超前与滞后支护参数,并在孟津煤矿11031工作面胶带运输巷进行工业性试验。结果模拟结果显示,深浅孔协同爆破切顶卸压技术可以使采空区顶板上覆岩层充分垮落,有效阻断覆岩之间的应力传递,改善巷道顶板应力环境;工程应用监测结果表明,深浅孔协同爆破切顶卸压配合超前与滞后支护可以有效减少留巷过程中巷道围岩变形量,保证留设巷道的稳定性。结论深浅孔协同爆破切顶卸压技术可以较为有效解决薄煤层开采沿空留巷围岩稳定性的问题。 展开更多
关键词 薄煤层 沿空留巷 深浅孔 协同爆破 切顶卸压
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孤岛工作面回采巷道围岩变形规律及水力压裂卸压控制技术研究
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作者 于水 崔千里 任硕 《中国矿业》 北大核心 2025年第11期182-193,共12页
孤岛工作面回采巷道经历相邻工作面和本工作面二次采动作用,变形破坏严重、支护难度大。尤其在坚硬顶板条件下,采动影响更为强烈。针对上述难题,以陕西渭南某矿1505孤岛工作面为工程背景,分析了孤岛工作面回采巷道应力集中效应、变形破... 孤岛工作面回采巷道经历相邻工作面和本工作面二次采动作用,变形破坏严重、支护难度大。尤其在坚硬顶板条件下,采动影响更为强烈。针对上述难题,以陕西渭南某矿1505孤岛工作面为工程背景,分析了孤岛工作面回采巷道应力集中效应、变形破坏特征及动压显现机理,揭示了水力压裂卸压机制,提出采用定向长孔水力压裂技术实现覆岩结构软化和应力传递路径阻断,建立了压裂层位优选准则(首选关键层或厚硬顶板),确定了定向长孔区域水力压裂具体实施方案,并开展了工业性试验。研究结果表明:回采巷道非压裂段底鼓变形严重、煤柱应力集中程度高,而压裂段底鼓量及煤柱应力均大幅降低,平均底鼓量为32 cm,煤柱峰值应力平均为11.5 MPa,相较于回采巷道非压裂段分别减少了60.5%、49.6%。回采巷道压裂段的微震事件次数、事件总能量、最大能量、平均能量、3次方及以上事件次数、现场动压显现次数等,均明显低于非压裂段,定向长孔水力压裂卸压技术有效解决了1505孤岛工作面回采巷道围岩大变形难题。该研究成果为孤岛工作面安全高效开采提供了保障。 展开更多
关键词 孤岛工作面 水力压裂 应力集中 应力传递 围岩控制
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冲击危险孤岛工作面矿压显现规律及支架适应性研究
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作者 姚辉苗 王成帅 +1 位作者 郭俊庆 沈玉旭 《煤炭工程》 北大核心 2025年第11期89-95,共7页
针对冲击危险孤岛工作面矿压显现剧烈这一技术难题,以3203孤岛工作面为工程背景,综合采用理论分析、数值模拟与现场监测相结合的方法,系统研究该工作面回采至见方前后的应力演化特征,重点分析液压支架支护强度的影响规律并评估其适应性... 针对冲击危险孤岛工作面矿压显现剧烈这一技术难题,以3203孤岛工作面为工程背景,综合采用理论分析、数值模拟与现场监测相结合的方法,系统研究该工作面回采至见方前后的应力演化特征,重点分析液压支架支护强度的影响规律并评估其适应性。研究结果表明:相邻采空区上覆岩层载荷向孤岛工作面转移,形成显著的应力增高区,经计算得出工作面冲击危险性系数为0.75,存在中等冲击失稳风险;当工作面推进至见方位置时,超前支承压力峰值达27.0 MPa,最大影响范围约50 m;液压支架支护强度与顶底板移近量呈负相关,当支护强度达到1.1 MPa时,顶底板移近量显著减小并趋于稳定。现场监测数据表明,选用的ZF9000/18/34D型液压支架支护效果良好,来压期间支架平均工作阻力为7260 kN,最大工作阻力为8527 kN,有效保障了工作面安全高效回采,可为类似工程条件下液压支架适应性研究提供参考。 展开更多
关键词 孤岛工作面 矿压显现 支架选型 冲击危险性 应力分布
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大型铝土矿山综采工作面区段回风巷围岩破坏特征实测研究
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作者 高林 高昌思 +4 位作者 吴延平 李强 石笑天 谢家胜 徐旭 《金属矿山》 北大核心 2025年第4期12-20,共9页
瓦厂坪铝土矿是国内首个采用综合机械化开采工艺的大型有色金属地下矿山。为了探究区段矿柱留设宽度对区段回风巷道围岩破坏的影响,对目前不同区段矿柱宽度留设下的1104回风巷、1106回风巷进行了现场钻孔摄像观测,得到巷道围岩的内部结... 瓦厂坪铝土矿是国内首个采用综合机械化开采工艺的大型有色金属地下矿山。为了探究区段矿柱留设宽度对区段回风巷道围岩破坏的影响,对目前不同区段矿柱宽度留设下的1104回风巷、1106回风巷进行了现场钻孔摄像观测,得到巷道围岩的内部结构及破坏情况。定性、定量分析了围岩松动圈的大小、裂隙密度,并对矿柱受力情况进行了分析。结果表明:不同位置的围岩松动圈发育程度存在显著差异,其中矿柱侧的松动圈较大,而顶板和矿壁侧的松动圈则相对较小。20 m矿柱因支承压力演化形成“双峰马鞍形”应力重构,叠加复合应力场导致巷道围岩破坏程度和深度更为显著,而10 m矿柱的非对称弧形三角结构产生“单峰”支承压力分布和低扰动应力场,使巷道围岩破坏较小。两种矿柱在采矿活动中受到了不同程度的影响,矿柱内部塑性区并未贯通,矿柱内仍然存在一定范围的弹性核区域,表明现阶段留设的20 m、10 m宽度矿柱均具有进一步优化减小的可能性。研究结果可为矿山后续开采过程中的区段矿柱留设及巷道围岩控制提供依据。 展开更多
关键词 综合机械化开采 区段矿柱 围岩松动圈 裂隙密度
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含贯通裂隙的TBM掘进巷道围岩破坏规律数值试验研究
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作者 肖长春 谢平 +2 位作者 陈文亮 唐彬 仝建航 《四川建材》 2025年第11期96-98,111,共4页
煤矿深部地层条件复杂多变,TBM掘进巷道需频繁揭露节理、裂隙等地质构造。以含贯通裂隙的TBM掘进巷道为研究对象,采用数值模拟方法,对围岩破坏规律进行深入研究。首先,建立含贯通裂隙的TBM掘进巷道数值模型;其次,采用颗粒流离散元法对... 煤矿深部地层条件复杂多变,TBM掘进巷道需频繁揭露节理、裂隙等地质构造。以含贯通裂隙的TBM掘进巷道为研究对象,采用数值模拟方法,对围岩破坏规律进行深入研究。首先,建立含贯通裂隙的TBM掘进巷道数值模型;其次,采用颗粒流离散元法对围岩破坏过程进行模拟,分析裂隙扩展发育和巷道围岩失稳破坏规律;最后,分析不同裂隙倾角对裂隙扩展发育和围岩稳定性的影响规律。数值试验表明,当裂隙与主应力夹角为45°时,巷道破坏时竖向应力值最低(9.44 MPa),次生裂隙扩展最显著,围岩稳定性最差;而裂隙与主应力垂直时(90°),竖向应力值最高(15.77 MPa),稳定性最佳。此项研究为煤矿深部地层TBM掘进巷道围岩稳定性控制提供参考依据。 展开更多
关键词 TBM掘进巷道 贯通裂隙 数值模拟 围岩破坏规律 裂隙倾角 围岩失稳机理
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复杂地质条件下爆破切顶卸压沿空留巷技术研究
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作者 张国强 《煤矿现代化》 2026年第1期31-37,共7页
针对沂庆矿1 201工作面主运顺槽复杂地质条件下实施爆破切顶沿空留巷的难题,采用爆破理论计算,得到切顶孔爆破后沿径向形成粉碎区半径为0.06~0.08 m,裂隙区发育半径0.33~0.65 m,根据工程类比法,确定切顶高度、装药结构及一次起爆炮眼个... 针对沂庆矿1 201工作面主运顺槽复杂地质条件下实施爆破切顶沿空留巷的难题,采用爆破理论计算,得到切顶孔爆破后沿径向形成粉碎区半径为0.06~0.08 m,裂隙区发育半径0.33~0.65 m,根据工程类比法,确定切顶高度、装药结构及一次起爆炮眼个数及装药量等沿空留巷切顶爆破关键参数,制定合理详实的切顶爆破技术方案,同时结合留设巷道应力环境的变化,制定针对性的高强稳定型沿空留巷支护技术方案,通过矿压观测数据分析,巷道实煤帮变形量、顶板下沉量及底鼓量随着与工作面距离的增加而逐步减小,巷道围岩变形量均处于安全值范围,满足巷道安全生产的需要。 展开更多
关键词 爆破切顶 沿空留巷 支护技术 矿压观测
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坚硬顶板小煤柱沿空掘巷切顶卸压关键参数研究 被引量：6
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作者 谭雅五 赵光明 +3 位作者 程详 孟祥瑞 王艳芬 朱世奎 《中国安全生产科学技术》 北大核心 2025年第2期99-107,共9页
为了解决小煤柱沿空掘巷过程中区段煤柱矿压显现剧烈的问题。采用理论分析、数值模拟和灰色关联度相结合的方法,探讨小煤柱沿空掘巷切顶卸压应力调控机理,分析不同参数条件下小煤柱围岩应力场的分布特征。研究结果表明:在选取的切顶角... 为了解决小煤柱沿空掘巷过程中区段煤柱矿压显现剧烈的问题。采用理论分析、数值模拟和灰色关联度相结合的方法,探讨小煤柱沿空掘巷切顶卸压应力调控机理,分析不同参数条件下小煤柱围岩应力场的分布特征。研究结果表明:在选取的切顶角度范围内,巷道围岩支承压力随着切顶角度增加先减小后增大。选取不同切顶位置,通过不同切顶角度得出的支承压力对比可知,采空区侧切顶比巷道侧切顶效果好。切顶高度越高,切顶效果越好,在切顶超过27 m且随着切顶高度的增加,围岩所受支承压力会继续降低,但其降低程度将逐渐减小。通过切顶与不切顶条件下煤柱的支承压力对比,切顶后的支承压力降低,巷道变形量减小,围岩变形得到有效的控制,切顶效果明显。通过灰色关联度分析得出影响小煤柱沿空掘巷切顶卸压效果的主要因素是煤柱宽度。研究结果可为沿空掘巷围岩应力调控技术提供参考。 展开更多
关键词 沿空掘巷 切顶卸压 小煤柱 坚硬顶板 灰色关联度分析
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