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迎采动大断面巷道围岩破坏特征及影响因素分析
1
作者 闫德忠 《煤炭工程》 北大核心 2026年第1期152-160,共9页
为解决迎采动压大高度巷道围岩控制难题,以寨崖底煤矿3924回风巷为研究背景,采用数值模拟方法分析了该巷道迎采掘巷动压影响范围、不同采掘阶段巷道围岩塑性区及最大剪切应变分布特征;基于巷帮煤体剪切滑块理论,构建了力学模型并推导巷... 为解决迎采动压大高度巷道围岩控制难题,以寨崖底煤矿3924回风巷为研究背景,采用数值模拟方法分析了该巷道迎采掘巷动压影响范围、不同采掘阶段巷道围岩塑性区及最大剪切应变分布特征;基于巷帮煤体剪切滑块理论,构建了力学模型并推导巷帮煤体安全系数计算表达式,代入实际参数后系统分析了巷道稳定性影响因素,结合数值模拟与理论分析结果设计了迎采段围岩支护参数并开展现场工业试验。结果表明,受采动应力影响范围为采掘间距40~-60 m,围岩塑性区与最大剪切应变分布范围高度吻合;巷帮肩角、底角为剪切破坏起始区域,受采掘叠加应力作用,迎采段煤柱帮形成X型剪切滑移带,将煤体分割为不稳定三角块,该三角块在动压与自重共同作用下滑移引发片帮,而动压是激活煤柱侧剪切滑移面的直接诱因;巷道高度与巷帮稳定性呈负相关,煤体强度、支护力与巷帮稳定性呈正相关。现场监测数据表明,实施该支护方案后,迎采段巷道围岩变形量较小,整体支护效果良好,可为同类条件巷道围岩控制提供参考。 展开更多
关键词 迎采掘进 大断面巷道 剪切滑移 最大剪切应变 围岩控制
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U型钢支架搭接段承载滑移机制及抗滑特性实验研究
2
作者 王其洲 李志 +5 位作者 刘高强 李宁 叶海旺 雷涛 刘然 黄玉书 《采矿与安全工程学报》 北大核心 2026年第1期84-93,共10页
针对矿用U型钢支架搭接段承载缩动特性,通过平直搭接段轴向加载实验与理论分析,研究搭接段抗滑荷载变化规律和宏观滑移特征,阐明卡缆数量、螺母预紧扭矩对抗滑荷载、滑移变形及螺栓-螺母荷载的影响规律,剖析两因素的作用实质,揭示搭接... 针对矿用U型钢支架搭接段承载缩动特性,通过平直搭接段轴向加载实验与理论分析,研究搭接段抗滑荷载变化规律和宏观滑移特征,阐明卡缆数量、螺母预紧扭矩对抗滑荷载、滑移变形及螺栓-螺母荷载的影响规律,剖析两因素的作用实质,揭示搭接段缩动增阻全过程,并从增大接触面摩擦因数、优化螺栓-螺母结构和配合形式、改善接触面法向荷载分布特征等角度,提出搭接段摩擦增阻措施建议。研究表明:搭接段承载滑移过程分为弹性增阻、小位移增阻和大位移恒阻3个阶段,其中小位移增阻阶段的荷载-位移关系呈现规律性极强的周期波动型递增特征;卡缆数量对各阶段临界抗滑荷载和后两阶段缩动增阻规律影响显著,促使宏观变形特征由低阻滑移向高阻缩动特征转变;施加螺母高预紧扭矩,能显著提高特征点荷载极限值,缩短小位移增阻阶段对应的位移区间,延长搭接段摩擦增阻作用时间,减小缩动变形速率,充分发挥型钢接触面的抗剪性能。 展开更多
关键词 U型钢 搭接段 抗滑性能 摩擦刚度
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软岩巷道围岩塑性区演化规律及形态模糊判别
3
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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纳米SiO2改性粉煤灰-水泥基注浆材料性能及声发射特征
4
作者 赵光明 李秋利 +1 位作者 王艳芬 程详 《煤炭科学技术》 北大核心 2026年第1期100-117,共18页
为研发新型绿色高性能矿用注浆材料,以普通硅酸盐水泥(OPC)和粉煤灰(FA)为原材料,通过引入纳米二氧化硅(nano-silica,NS)对粉煤灰-水泥基注浆材料(FCGM)进行改性,构建高性能复合注浆材料体系。采用不同宏观与微观测试方法,系统研究NS对F... 为研发新型绿色高性能矿用注浆材料,以普通硅酸盐水泥(OPC)和粉煤灰(FA)为原材料,通过引入纳米二氧化硅(nano-silica,NS)对粉煤灰-水泥基注浆材料(FCGM)进行改性,构建高性能复合注浆材料体系。采用不同宏观与微观测试方法,系统研究NS对FCGM浆液性能、力学特性及水化产物演变规律的影响。通过砂岩骨料注浆固结试验,对比分析NS改性对胶结体宏观力学行为及声发射(AE)损伤演化特征的影响规律。研究结果表明:NS掺量对FCGM具有显著影响,可明显提高FCGM的抗压强度,缩短凝结时间,减少泌水率,降低流动度。尤其当NS掺量为1%时FCGM抗压强度最佳,3 d和90 d抗压强度较对照组N1分别提高了10.58%和98.00%。微观表征(XRD、FTIR、TG-DTG及SEM)证实NS可有效促进FCGM水化进程,显著优化结石体内部微观结构。砂岩注浆加固试验表明:1%NS改性FCGM固结体的28 d单轴抗压强度提升了90.8%,并有效抑制裂纹扩展与孔隙发育,改善其多重分形特征。AE监测进一步揭示NS增强机制,改性后胶结体的损伤前兆信号更早、更活跃,表现为高幅值振铃计数与累计能量的同步快速增长,最终使其宏观破坏模式从张拉-剪切复合型转变为张拉主导型。研究通过建立材料改性、微观结构、宏观力学与损伤演化之间多尺度关联,阐明了NS增强FCGM的综合机理,为高性能深部注浆材料研发及预测其工程失效行为提供理论依据与数据支撑。 展开更多
关键词 普通硅酸盐水泥(OPC) 纳米二氧化硅(NS) 粉煤灰(FA) 注浆材料 声发射(AE) 力学特性 砂岩胶结试验
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变速率加载砂岩力学响应及声发射破裂前兆识别预警
5
作者 华心祝 李琛 +2 位作者 杨朋 刘啸 闫纪元 《煤炭科学技术》 北大核心 2026年第1期67-83,共17页
切顶留巷是深部煤炭安全高效开采的重要技术手段,但受一次掘进与二次强采动影响,围岩变形剧烈,底鼓问题突出。为揭示留巷过程中覆岩-底板的应力传递规律及底板岩石在变速率加载下的破裂演化机制,开展了相似模拟及单轴变速率加载试验,综... 切顶留巷是深部煤炭安全高效开采的重要技术手段,但受一次掘进与二次强采动影响,围岩变形剧烈,底鼓问题突出。为揭示留巷过程中覆岩-底板的应力传递规律及底板岩石在变速率加载下的破裂演化机制,开展了相似模拟及单轴变速率加载试验,综合分析底板应力响应特征与不同加载速率下岩石力学、声发射与分形行为。相似模拟结果表明:巷道开挖后底板表面瞬时卸荷,随工作面推进与覆岩周期垮落,垮落矸石堆积压实使得底板应力回升;覆岩结构稳定后底板应力变化趋缓,系统进入准静态平衡阶段。在此基础上开展的变速率加载岩石力学试验表明,加载速率显著影响砂岩的破裂模式与力学响应,快速加载下应变速率高、裂纹集中起裂并迅速贯通,能量释放剧烈,表现为典型脆性破坏;较早切入准静态加载时,裂纹呈多点萌生与缓慢贯通特征,峰前非线性阶段延长,脆性减弱、延性增强;全程准静态加载下损伤累积最充分,破裂过程呈渐进性。声发射结果显示,快速加载下AE信号突发集中、计数与能量峰前急剧上升,预警窗口极短;降低加载速率后,裂纹扩展受抑、事件转为连续活跃,峰后仍保持高能量释放。多重分形分析表明,AE分形谱呈“钟形”分布,随应力增加先展宽后收敛。快速加载或晚期切速使谱形左偏、突发性增强;低速或早期切速下谱形更对称,表明裂纹渐进扩展。基于AE多参量方差构建的预警指标进一步表明快速加载下方差在峰前短时急剧抬升,预警信号出现晚、持续时间短;降低加载速率后,方差呈持续上升、多峰密集,L1、L2、L3三级预警依次触发,窗口明显延长;全程准静态加载时方差波动更密集,可提前识别裂纹加速贯通的过程,表明加载速率越低,裂隙演化越充分,破裂前兆越易识别。降低加载速率有利于裂纹的充分演化发展,从而增强岩石破裂前兆特征的可识别性与可预见性,为深部岩体稳定性监测与灾害预警提供理论依据。 展开更多
关键词 切顶留巷 底板应力 多重分形 前兆信息 声发射预警
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深部矿柱渐进失效机制与锚杆支护效应连续-非连续数值研究
6
作者 邱士利 张世瑞 +3 位作者 江权 黄青富 张合作 向天兵 《岩土力学》 北大核心 2026年第1期281-295,共15页
为了研究深部矿柱破坏机制与锚杆加固效应,在有限-离散元方法(finite-discrete element method,简称FDEM)的基础上提出了一种可破Voronoi块体模型(Voronoi breakable block model,简称VBBM)用来表征矿柱岩体。通过开展实验室尺度和现场... 为了研究深部矿柱破坏机制与锚杆加固效应,在有限-离散元方法(finite-discrete element method,简称FDEM)的基础上提出了一种可破Voronoi块体模型(Voronoi breakable block model,简称VBBM)用来表征矿柱岩体。通过开展实验室尺度和现场尺度矿柱单轴压缩试验,探讨模型参数标定方法以及验证模型有效性,结合全长黏结锚杆模型,探讨矿柱渐进损伤机制与锚杆支护效应。研究结果表明:提出的参数标定方法能有效利用实验室数据获得不同尺度岩柱模型参数设置,基于合理的参数设置并开展模拟研究发现,该模型能有效捕捉从柱角初始剥落到矿柱浅表层剥落和深层共轭剪切破坏的宏观破坏机制,矿柱宽高比(W/H)是其应变软化行为到伪延性行为转变以及核心区域变形差异性的根本因素。全长黏结式锚杆产生的被动围压只有在矿柱产生足够的体胀时才会激活,锚杆产生的约束显著影响矿柱峰后变形行为。矿柱变形由浅表层到核心区存在梯度特征,裂纹张开度和动能释放率与锚杆支护压力呈负相关,且存在较强的幂指数关系,说明支护压力存在一个过渡区间,锚杆密度存在最优值。研究成果为深部岩体渐进破裂机制提供了一个有力的分析工具,为深部采矿灾害风险评估和支护可靠性评价提供理论支撑。 展开更多
关键词 硬岩矿柱 有限元/离散元方法(FDEM) 可破Voronoi块体 锚杆 破坏机制
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注浆钢管墩柱承载性能与综放开采切顶留巷应用研究
7
作者 李怀珍 李家豪 +2 位作者 袁瑞甫 穆棒棒 解帅帅 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第2期129-139,共11页
目的采用不同形式充填体进行巷旁支护存在运输量大、工艺复杂、初强低和成本高等问题,因此亟需研发一种高强、高刚、轻型模块化巷旁支护结构。方法采用理论分析、室内试验、数值计算和工程应用等方法开展研究,选取长500 mm,φ159 mm的... 目的采用不同形式充填体进行巷旁支护存在运输量大、工艺复杂、初强低和成本高等问题,因此亟需研发一种高强、高刚、轻型模块化巷旁支护结构。方法采用理论分析、室内试验、数值计算和工程应用等方法开展研究,选取长500 mm,φ159 mm的钢管墩柱,采用不同壁厚和不同水灰比注浆进行轴心加载试验和数值计算,明确影响注浆钢管墩柱承载性能的敏感因素和合理参数。对外形结构进行设计并加工长1200 mm,φ159 mm的钢管墩柱,注入水灰比0.4的浆液进行轴向加载试验和数值计算。结合某综放工作面切顶留巷,通过极限平衡法和数值计算,分析现场用墩柱(长3000 mm、外径299 mm、壁厚8 mm、水灰比0.4)的承载性能。结果结果表明,钢管壁厚为8 mm、水灰比为0.4时钢管墩柱具有相对理想的极限承载力。工程现场注浆钢管墩柱轴向极限承载力超过4800 kN,与理论预测高度吻合。结论注浆钢管墩柱通过优化钢管壁厚与浆液配比,具备较高承载能力,简化了施工流程,降低了设备需求与材料成本。工程实践表明,采用注浆钢管墩柱进行综放开采切顶留巷巷旁支护,巷道稳定后的顶底板最大移近量为78 cm,巷帮最大移近量为95 cm,巷道收缩率满足工程要求。 展开更多
关键词 沿空留巷 注浆钢管墩柱 承载性能 综放开采 工程应用
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新城金矿某中段巷道加锚围岩损伤失效与锚固时机数值模拟研究
8
作者 关凯 蒋旭 +3 位作者 朱万成 刘溪鸽 朱兆文 刘滨 《中国矿业》 北大核心 2026年第1期156-164,共9页
锚固时机的合理选择应在充分发挥支护结构对围岩控制作用的同时,也能积极调动围岩的自稳能力,合理的锚固时机对保证掘进工程的安全性与经济性具有重要意义。本文通过综合考虑围岩弹性损伤模型、锚杆弹塑性硬化模型和界面双指数剪切滑移... 锚固时机的合理选择应在充分发挥支护结构对围岩控制作用的同时,也能积极调动围岩的自稳能力,合理的锚固时机对保证掘进工程的安全性与经济性具有重要意义。本文通过综合考虑围岩弹性损伤模型、锚杆弹塑性硬化模型和界面双指数剪切滑移模型,建立加锚围岩损伤与锚固失效的数值模拟方法,并以新城金矿某中段大巷的掘进与支护工程为例,对比分析不同支护时机与不同锚固长度条件下巷道收敛变形、围岩损伤与锚杆状态,发现锚固锚杆支护越早,巷道收敛变形越小,但是过早的支护时机将使得更多的锚固锚杆进入塑性硬化与锚固界面滑移失稳阶段而发生锚固失效;由于新城金矿高围岩强度限制了围岩损伤演化与变形发展,支护时机和锚固长度对巷道收敛变形和开挖损伤区大小影响也较小;通过对围岩及锚固锚杆力学响应的分析,发现锚固长度为1.7 m时,锚固锚杆发生滑移脱黏现象更少,并确定了离掌子面距离为4 m进行锚固锚杆支护为最佳支护时机。该研究为其他矿山掘进与支护工程支护时机研究提供了理论分析方法。 展开更多
关键词 锚杆 锚固时机 巷道掘进 围岩损伤 锚固失效
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小煤柱沿空掘巷矿压显现规律及围岩控制技术
9
作者 李瑞 吴劲松 +6 位作者 方良才 孙方 聂政 朱乐章 高登友 于学雷 陈中华 《煤》 2026年第2期11-17,共7页
为解决小煤柱沿空掘巷巷道围岩大变形问题,以袁店一井煤矿823工作面回风巷为研究对象,采用现场试验、数值模拟、现场实测相结合的方法,研究巷道围岩变形特征及巷道矿压显现规律。研究结果表明:煤柱整体处于塑性破坏状态,0~2.1 m范围内... 为解决小煤柱沿空掘巷巷道围岩大变形问题,以袁店一井煤矿823工作面回风巷为研究对象,采用现场试验、数值模拟、现场实测相结合的方法,研究巷道围岩变形特征及巷道矿压显现规律。研究结果表明:煤柱整体处于塑性破坏状态,0~2.1 m范围内裂隙发育,最长裂隙约为39 mm;煤柱应力集中程度随工作面推进逐渐增大,最大垂直应力为16.94 MPa,应力集中系数为2.04;煤柱和巷道在采动影响下主要表现为剪切破坏,巷道围岩随工作面推进发生显著变形。现场监测结果表明,采用“979”支护方案后,顶板与右帮最大变形量约为90 mm,底板与左帮最大变形量约为120 mm.从现场应用情况看,回采过程中未发生片帮、冒顶等事故,验证了该支护方案的合理性。 展开更多
关键词 沿空掘巷 小煤柱 围岩变形 矿压显现规律 “979”支护
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高应力复合顶板淋水巷道围岩修复技术研究
10
作者 李世辉 王庆牛 +1 位作者 陈康 王威 《煤炭技术》 2026年第1期85-90,共6页
针对高应力复合顶板淋水巷道围岩松动范围大、变形剧烈、难支护的技术难题,以丁集矿1232(1)工作面轨道巷为工程背景,在现场调研巷道围岩破坏特征的基础上,结合理论分析和实验室试验,分析了巷道围岩失稳的主控因素和机制,提出了一种基于... 针对高应力复合顶板淋水巷道围岩松动范围大、变形剧烈、难支护的技术难题,以丁集矿1232(1)工作面轨道巷为工程背景,在现场调研巷道围岩破坏特征的基础上,结合理论分析和实验室试验,分析了巷道围岩失稳的主控因素和机制,提出了一种基于预应力全锚注的分级递进式围岩修复对策和方案,调动更大范围围岩的承载能力,建立新的围岩-结构体。工程实践表明:采用该方案修复巷道后,3个月内顶板下沉量和两帮相对移近量最大值分别为42 mm和81 mm,巷道围岩变形得到了有效控制,研究结果可为类似工程地质条件巷道围岩修复工作提供借鉴。 展开更多
关键词 高应力 复合顶板 浸水膨胀率实验 失稳机制 巷道修复
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基于视觉检测及面向边缘计算的液压支架姿态模型研究
11
作者 解盘石 邢军军 +1 位作者 段思宇 李国欣 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第2期107-119,共13页
目的液压支架稳定性控制是大倾角煤层开采所面临的主要技术难题,受地质条件和采场环境变化影响,支架易处于非稳定的工作状态。方法采用改进的YOLOv11n-Pose算法训练支架姿态检测模型,实现支架整体姿态检测。为满足模型轻量化需求,在算... 目的液压支架稳定性控制是大倾角煤层开采所面临的主要技术难题,受地质条件和采场环境变化影响,支架易处于非稳定的工作状态。方法采用改进的YOLOv11n-Pose算法训练支架姿态检测模型,实现支架整体姿态检测。为满足模型轻量化需求,在算法的主干层引入GhostNet网络结构和RepConv模块;设计C3k2-RVB-EMA注意力机制模块增加模型的鲁棒性;为提高模型的整体精度与收敛效率,对比常用的损失函数CIoU,GIoU,DIoU,EIoU,SIoU和WIoU,选择WIoU为该模型的损失函数。基于双目视觉模型和坐标转换关系,实现对支架支撑高度、顶梁俯仰角及底座偏转角的数据测量。结果结果表明,模型采用轻量化设计,比YOLOv11n-Pose算法模型体积减少30.26%;采用C3k2-RVB-EMA注意力机制模块和WIoU损失函数,模型准确率提升1.7%;改进算法模型生成的支架姿态曲线、关键点位置和输出的置信度数值均优于现存算法模型;在支架姿态测量实验中,所提模型测量结果最大相对误差在5.52%以内。将所提模型部署至边缘计算设备平台上,其参数量、计算量、体积和推理时间均优于常用模型。结论改进算法模型用于大倾角煤层支架整体姿态检测,展现出较高的准确性和鲁棒性;同时将模型部署至边缘计算设备上,实现了高效推理,有效兼顾了检测精度与轻量化部署需求,为大倾角煤层液压支架姿态检测提供了可行技术路径。 展开更多
关键词 液压支架 姿态检测 YOLOv11n-Pose 轻量化模型 模型部署
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厚煤硬顶综放末采覆岩深孔预裂爆破参数优化与效果分析研究
12
作者 张向阳 张高俊 +1 位作者 许林峰 王重凯 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第2期31-42,共12页
目的为保障厚煤硬顶综放工作面末采期间支架安全回撤,开展厚煤硬顶综放末采覆岩深孔预裂爆破参数优化与效果分析。方法以王家岭矿区12314工作面为背景,构建大空间采场末采阶段结构力学模型和数值模型,建立覆岩荷载与支架承载力的动态耦... 目的为保障厚煤硬顶综放工作面末采期间支架安全回撤,开展厚煤硬顶综放末采覆岩深孔预裂爆破参数优化与效果分析。方法以王家岭矿区12314工作面为背景,构建大空间采场末采阶段结构力学模型和数值模型,建立覆岩荷载与支架承载力的动态耦合解析方法,提出切顶卸压的应力阻断定位方法。结果末采阶段,支架受力强弱的主控因素为顶板结构的悬臂长度和高度;增加切顶高度和缩小切顶位置均能显著提升应力阻断效果;应力阻断效果随切顶高度增加逐渐趋于稳定,临界高度为35 m;应力阻断效果随切顶位置与停采线之间距离增加逐渐减弱,临界距离为60 m;基于切顶参数和卸压指标的非线性关系,通过曲面拟合建立切顶卸压效果预测模型,预测误差仅为3.32%;12314工作面最优切顶参数下(停采线前35 m切顶配合30 m切顶高度),超前支承峰值应力降低25.93%,顶板最大下沉量降低14.10%,左帮和右帮峰值应力分别降低9.83%,5.50%。结论设计末采切顶参数组合应力阻断效果良好,预测模型可实现各卸压指标的快速计算与可视化,完成深孔预裂爆破关键参数设计与优化;“理论解析-数值模拟-预测分析-现场验证”研究框架和切顶参数设计标准化流程可为类似工程问题提供借鉴作用。 展开更多
关键词 厚煤硬顶 深孔预裂爆破 切顶卸压 切顶高度 切顶位置
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厚硬顶板巷道切顶卸压机理及小煤柱护巷围岩控制技术研究
13
作者 陈晓祥 王冬冬 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第2期97-106,共10页
目的为研究直覆厚硬顶板邻近工作面切顶卸压效应和沿空掘巷小煤柱合理留设宽度,开展厚硬顶板巷道切顶卸压机理及小煤柱护巷围岩控制技术研究。方法以同宝煤业15号煤层15107工作面回风巷为研究对象,采用理论计算、数值模拟和现场工业性... 目的为研究直覆厚硬顶板邻近工作面切顶卸压效应和沿空掘巷小煤柱合理留设宽度,开展厚硬顶板巷道切顶卸压机理及小煤柱护巷围岩控制技术研究。方法以同宝煤业15号煤层15107工作面回风巷为研究对象,采用理论计算、数值模拟和现场工业性试验方法,研究直覆厚硬顶板条件下切顶卸压留小煤柱沿空掘巷围岩应力分布规律。结果结果表明:15106工作面运输巷切顶高度取21m时能够切断上层厚硬顶板;理论计算得出沿空掘巷小煤柱宽度范围为4.807~5.225m;切顶后,采空区右侧实体煤中的围岩应力显著下降,沿空掘巷围岩应力更为缓和;切顶有效降低小煤柱内部垂直应力峰值;切顶后煤柱宽度为3,5,7,9m时数值模拟结果显示,煤柱宽度由3m增至5m,煤柱帮顶板表面垂直应力峰值增幅高达166.31%,煤柱宽度由5m增至9m,煤柱帮顶板表面垂直应力峰值变化幅度均小于27.32%。结论现场试验表明,留设5m宽的小煤柱,并对15107回风巷进行合理支护,受工作面回采影响后,巷道的围岩变形均在200mm以下,采用深孔预裂爆破切顶卸压效果明显,满足15107工作面安全生产要求,可以为类似条件煤矿生产提供借鉴和参考。 展开更多
关键词 厚硬顶板 小煤柱 切顶卸压 沿空掘巷 围岩控制
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防冲支架双层变径式吸能构件的结构优化及吸能特性
14
作者 蒲志新 韩瑞夫 +2 位作者 白杨溪 董成 廉嘉鹏 《高压物理学报》 北大核心 2026年第3期76-92,共17页
为有效缓解冲击地压对液压支架的破坏作用,基于单层变径式吸能构件研究基础,提出了一种具有更高吸能量的双层变径式吸能构件。基于能量法剖析了不同截面管件扩径与缩径变形的能量耗散理论,推导了波纹管与圆管不同组合形式下构件稳定变... 为有效缓解冲击地压对液压支架的破坏作用,基于单层变径式吸能构件研究基础,提出了一种具有更高吸能量的双层变径式吸能构件。基于能量法剖析了不同截面管件扩径与缩径变形的能量耗散理论,推导了波纹管与圆管不同组合形式下构件稳定变径过程的承载力计算公式;通过数值模拟得到了8种不同类型吸能构件的吸能量曲线、承载力曲线及变形规律,对比发现,内层波纹管、外层圆管的双层变径式吸能构件结构(SBY类型)具备较优的吸能性能;探究了不同结构参数对吸能效果的影响规律,其中,内管壁厚、外管壁厚、波纹半径和底座内倒角4种结构参数对吸能特性参数影响显著。根据拉丁超立方取样方法设计试验方案,利用Kriging代理模型,结合多目标粒子群优化算法对结构参数进行优化,最终选择优化后的结构参数组合为内管壁厚6.0 mm、外管壁厚2.9 mm、波纹半径6.9 mm、底座内倒角40°。据此,制作了吸能构件并进行了轴向准静态加压实验,验证了数值模拟分析及优化结果的准确性和有效性。结果表明:经参数优化后的双层变径式吸能构件的总吸能提高了54.2%,比吸能提高了55.6%,平均承载力提高了43.2%,载荷标准差提高了59.5%。所设计的构件具有更好的吸能性能,让位防冲过程更加可靠。本研究可为深部巷道支护液压支架的吸能构件设计提供理论依据和参考。 展开更多
关键词 防冲支架 双层变径构件 能量吸收 参数优化 波纹管
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树脂锚杆纵向导波特性理论计算与数值模拟研究
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作者 张小明 石玉龙 +1 位作者 田小广 李智 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期118-127,共10页
目的 为了揭示树脂锚杆中的超声纵向导波传播和衰减特性,利用本征函数展开法求解树脂锚杆纵向导波频散方程。方法 树脂锚杆是典型的双层柱状黏弹结构,基于Hysteretic黏弹性模型,考虑连续性边界条件,将其声场位移表示成Legendre多项式级... 目的 为了揭示树脂锚杆中的超声纵向导波传播和衰减特性,利用本征函数展开法求解树脂锚杆纵向导波频散方程。方法 树脂锚杆是典型的双层柱状黏弹结构,基于Hysteretic黏弹性模型,考虑连续性边界条件,将其声场位移表示成Legendre多项式级数形式,经矩阵变换把复杂的波动控制偏微分方程组求解问题转化为特征值计算问题,特征值为波数,特征向量为位移场分布,得到树脂锚杆纵向导波频散关系,获得超越频散方程的解析解,进而绘制其纵向导波群速度频散曲线和衰减曲线。通过与已有文献计算的自由锚杆的群速度和衰减结果比较,验证所提方法的正确性。基于COMSOL软件模拟树脂锚杆纵向导波传播,揭示树脂层层厚和握裹段长度对树脂锚杆导波传播特性的影响。结果 结果表明:(1)树脂层层厚对纵向导波的影响显著,随着层厚增大,回收信号波包弥散、波形畸变加剧;导波群速度和振幅比随着层厚增大而减小,衰减随着层厚增大而增大。(2)随着握裹段长度增加,树脂锚杆中的导波群速度减小,振幅比也逐渐减小,导波衰减增大。结论 导波群速度与握裹段长度呈近似线性关系,通过导波群速度变化可对树脂锚杆握裹段长度进行量化判断。 展开更多
关键词 树脂锚杆 纵向导波 本征函数展开法 群速度 衰减
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年产千万吨综放工作面超远距离供液技术研究
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作者 马英 王伦 +4 位作者 魏存跃 李思岩 李营 侯成明 佟友 《中国煤炭》 北大核心 2026年第1期83-91,共9页
为解决采煤工作面推进长度增加后,传统综放工作面供液技术面临的压力损失大、供液稳定性差、智能化控制水平低等难题,满足高效安全开采需求,以肖家洼煤矿年产千万吨221304智能化综放工作面为研究对象,开展4 500 m超远距离供液技术研究... 为解决采煤工作面推进长度增加后,传统综放工作面供液技术面临的压力损失大、供液稳定性差、智能化控制水平低等难题,满足高效安全开采需求,以肖家洼煤矿年产千万吨221304智能化综放工作面为研究对象,开展4 500 m超远距离供液技术研究。通过分析管路压力损失特性,优化确定Φ133 mm×12 mm单进单回供液管路方案,并结合振动抑制、应力监测等技术降低压力损失与提升管路稳定性;通过集成智能传感、远程协同等技术,构建“云-边-端”三级智能控制架构,采用自适应模糊PID等算法实现系统精准调控。现场应用表明,该技术使管路压力损失降低18.7%,月均故障率下降42.2%,检修效率提高45.9%,保障了工作面年产千万吨的生产能力。该技术体系提升了超远距离供液系统的可靠性与智能化水平,为深部复杂煤层开采提供了成熟范式,对煤炭行业智能化、绿色化转型具有重要推广价值。 展开更多
关键词 综放工作面 超远距离供液系统 供液管路优化 智能化泵站系统
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拉拔荷载下变截面锚杆承载特性研究
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作者 朱昌星 刘旭 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期95-102,共8页
目的 为了解决煤巷树脂锚杆承载时尾部钢材抗拔性能不能充分发挥的问题,提出一种尾部空心的变截面锚杆,开展拉拔荷载下变截面锚杆承载特性研究。方法 采用理论分析研究拉拔荷载下变截面锚杆锚固段内力分布规律、破坏模式和弹性承载力,... 目的 为了解决煤巷树脂锚杆承载时尾部钢材抗拔性能不能充分发挥的问题,提出一种尾部空心的变截面锚杆,开展拉拔荷载下变截面锚杆承载特性研究。方法 采用理论分析研究拉拔荷载下变截面锚杆锚固段内力分布规律、破坏模式和弹性承载力,揭示空心段对锚杆承载性能的影响规律,并通过室内拉拔试验验证理论成果。结果 结果发现:与普通锚杆相比,空心段引起锚杆轴力分布曲线非线性增加和锚固剂-围岩界面最大剪应力增大,变化幅度随着空心段尺寸参数增大而增大;变截面锚杆的2种破坏模式为锚固剂-围岩界面滑脱和变截面位置锚杆破断,根据二者发生条件推导出相应的弹性承载力计算公式和破坏模式临界状态方程,对比2种破坏模式下锚杆弹性承载力和安全性的基础上,确立以锚固剂-围岩界面滑脱为首要破坏模式;当变截面锚杆发生锚固剂-围岩界面滑脱破坏时,其弹性承载力随着空心段尺寸参数增大,初始阶段先缓慢下降,随后加速下降,呈现负指数衰减。结论 该研究结果可为提高煤巷支护系统的经济效益和解决传统锚杆钢材利用率较低的问题提供借鉴。 展开更多
关键词 变截面锚杆 承载特性 破坏模式 弹性承载力
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纯水液压支架供液管路压力损失仿真研究
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作者 魏栋梁 杨文龙 +2 位作者 周锋 范春永 田莹 《煤炭工程》 北大核心 2026年第1期169-177,共9页
为使用纯水液压系统替代传统乳化液系统,分析了纯水液压系统具有的无污染、环保、成本低等优势。并利用AMEsim软件中管路各单元压力损失仿真模型的准确性和可靠性,以ZY29000/45/100D型支架液压系统建立了单进单回、双进双回和三进三回... 为使用纯水液压系统替代传统乳化液系统,分析了纯水液压系统具有的无污染、环保、成本低等优势。并利用AMEsim软件中管路各单元压力损失仿真模型的准确性和可靠性,以ZY29000/45/100D型支架液压系统建立了单进单回、双进双回和三进三回的供液管路布置形式仿真模型,分析了在乳化液和纯水介质下不同管路布置形式中的压力损失表现。结果表明:在实验模型条件下,纯水介质的沿程压力损失比乳化液介质管路低20%~30%,随着供液管路支路数量增加,纯水介质的压力损失优势更为显著,但需对平衡提升系统工作面稳定性和管路成本之间进行综合考量。 展开更多
关键词 纯水液压支架 压力损失 供液系统 仿真分析
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褶曲构造带高压劈裂注浆加固与工程实践
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作者 孙林 李云峰 +2 位作者 贾术峰 葛志强 张俊宇 《煤炭技术》 2026年第2期119-124,共6页
针对巷道开挖过程中遇到褶曲构造带,且巷道顶板稳定性差和煤体破碎的情况。为防止巷道开挖过程中出现漏顶,将采用高压劈裂注浆对顶板进行加固封堵,确保巷道正常开挖。主要利用两段上行式注浆充填和大直径深孔高压劈裂超前帷幕注浆2种技... 针对巷道开挖过程中遇到褶曲构造带,且巷道顶板稳定性差和煤体破碎的情况。为防止巷道开挖过程中出现漏顶,将采用高压劈裂注浆对顶板进行加固封堵,确保巷道正常开挖。主要利用两段上行式注浆充填和大直径深孔高压劈裂超前帷幕注浆2种技术,首先,在巷道掘进工作面位置施工密闭墙,并且在施工前预留好注浆管道,对封闭墙进行全断面喷浆,然后,通过密闭墙内预留注浆管道,对漏顶区域进行充填注浆加固顶板,深部注浆孔分两阶段对前方巷道顶板进行全覆盖超前注浆加固。通过超前高压注浆,保证巷道顶板完整性,做到主动防控,避免灾害发生,确保巷道安全顺利贯通。该技术是保障褶曲构造带条件下,工作面安全高效开采的重要支撑,为行业向复杂构造区延伸提供了关键技术储备。 展开更多
关键词 顶板 高压劈裂 注浆加固 超前注浆
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气动锚杆钻机可变速减速器结构设计
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作者 朱增宝 王士尧 +2 位作者 孙成虎 从军浩 杜健 《煤矿机械》 2026年第1期16-20,共5页
针对当前矿用气动锚杆钻机多设计为固定转速、设备不能根据软硬岩的实际工况来调整转速的问题,设计了一种气动锚杆钻机可变速减速器。采用行星轮系与定轴轮系结合作为减速器传动系统,提出一种新型气动锚杆钻机用手动换挡变速控制装置;... 针对当前矿用气动锚杆钻机多设计为固定转速、设备不能根据软硬岩的实际工况来调整转速的问题,设计了一种气动锚杆钻机可变速减速器。采用行星轮系与定轴轮系结合作为减速器传动系统,提出一种新型气动锚杆钻机用手动换挡变速控制装置;对减速器齿轮传动部分进行了配齿计算,并对关键部位齿轮副进行了强度校核。该减速器传动系统可在不同工况下手动调节输出转速来提升岩体破碎能力,改善了气动锚杆钻机的软硬岩工况适应性。 展开更多
关键词 气动锚杆钻机 行星齿轮传动 手动变速 结构设计 强度校核
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