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粒径级配对矸石压实变形特性影响研究被引量：20: 2016年; 为研究矸石粒径级配对充填工作面充填体压实度的影响,以焦作九里山矿煤层顶板矸石,利用自制的矸石充填压缩模具进行不同粒径级配矸石压实试验,得到10种粒径级配的矸石应力-应变关系曲线,分析矸石粒径级配、轴向应力、含水率对矸石压实度的影响。结果表明：压缩矸石的应力-应变关系呈指数函数特征,矸石压缩过程分为三个阶段：速压密阶段、稳压密阶段、准压密阶段;矸石粒径对压实度影响较为明显,矸石的压实度与轴向应力呈对数函数关系;矸石的压实度与压缩率具有较好的相关性,采用泰波理论选取的最优方案压缩率比其他低,矸石的压实度相反;含水率为5.6%～5.8%时矸石压实度最优。; 王文李化敏熊祖强苏勇松张鹏; 关键词：矸石充填开采矸石

神东矿区弱胶结砂岩的力学及声发射特征研究被引量：8: 2018年; 为了研究神东矿区弱胶结岩石的力学及声发射特征,以覆岩中最常见的3组弱胶结砂岩和3组常规砂岩为研究对象,运用RMT-150C力学实验系统和声发射实验系统对这6组砂岩进行了实验,运用X衍射射线仪和环境扫描电镜进行成分和微观结构分析。试验结果表明:弱胶结砂岩的抗压强度和弹性模量非常低,常规砂岩抗压强度和弹性模量分别为其16.5倍和21.3倍,但是弱胶结砂岩的峰值应变比常规砂岩的要大,是其1.6倍;弱胶结砂岩会出现声发射峰值计数,但是相对全过程中的声发射计数差别不大;弱胶结砂岩的声发射峰值计数一般不会出现在塑性变形破坏阶段,但是常规砂岩的峰值计数大多数出现在塑性变形破坏阶段;弱胶结砂岩中的骨架颗粒为石英和长石,其含量一般在总质量的75%以上,但是常规砂岩的含量一般在70%以下;弱胶结砂岩中的胶结物含量很低,一般在21%左右,但是常规砂岩一般在41%左右。由于弱胶结砂岩的胶结物含量少、胶结程度低、孔隙大、结构比较松散,造成弱胶结砂岩的抗压和抗变形能力非常低,因此,抗压强度和弹性模量非常低,变形非常大。; 李化敏王开林王开林李回贵; 关键词：微观结构力学特征声发射

神东矿区煤系地层岩石物理力学性质被引量：45: 2016年; 岩石物理力学参数是数值计算、相似模拟、顶板分类、支架选型等理论分析和现场安全生产管理的基础性工作。分别从补连塔煤矿、大柳塔煤矿及布尔台煤矿采集岩芯并进行了单轴压缩、三轴压缩和巴西劈裂实验,分析了不同沉积时期的密度、RQD值、抗拉强度、抗压强度、弹性模量、黏聚力及内摩擦角等参数。根据试验矿井地层情况,将3个试验矿井的岩层划分为8个沉积时期,分别为白垩系、侏罗系安定组、侏罗系直罗组、侏罗系延安组1-2煤、侏罗系延安组2-2煤、侏罗系延安组粉砂岩、侏罗系延安组4号煤及侏罗系延安组底部。神东矿区岩层以砂岩为主,尤其是白垩系岩层主要为砂岩层。按沉积时期分组试验结果表明:随着沉积时间的增加,岩石的密度呈增大趋势,但是增大幅度不明显;岩石的抗拉强度、抗压强度、弹性模量及黏聚力与沉积时间呈现出一定的正相关关系;RQD值及内摩擦角与生成时间无明显的关系。生成时间对岩石的力学参数影响较大,其中,沉积时间对中粒砂岩抗拉强度的影响最大,最大值是最小值的31.2倍;沉积时间对中粒砂岩抗压强度及弹性模量的影响最大,单轴抗压强度最大值是最小值的12.4倍;弹性模量最大值是最小值的32.8倍;白垩系及侏罗系安定组的物理力学参数相对其它沉积时期要小很多。; 李化敏李回贵宋桂军王开林; 关键词：神东矿区岩石物理力学性质煤系地层

准平面应变条件下大尺寸煤岩样的渗透特性研究: 2016年; 为研究采掘工作面煤岩渗透特性与应力、裂隙之间的关系,利用自行研制的煤-气耦合双向加载试验系统,在准平面应变条件下对大尺寸煤、岩样的应力-裂隙-渗透特性变化规律进行试验.结果表明:不同尺度的煤岩样的应力-裂隙-渗透特性变化具有相关性,呈分段性特征;加载过程中煤样局部失稳和裂隙的由外向内发展导致3种煤样渗透特性曲线在压密和弹性阶段出现"锯齿"形不光滑现象;试样内部结构的不同,导致渗透特性变化各异;煤样出现应力滞后性特点;岩样脆性特征明显,渗透特性出现突变且渗流速度最大时刻与岩石破断时刻基本同步.; 王祖洸高保彬王俊鹏; 关键词：滞后性

Numerical simulation study on the relationship between mining heights and shield resistance in longwall panel被引量：4: 2017年; A numerical model based on a Continuum-based Distinct Element Method(CDEM) was used to carry out a dynamic simulation of the interaction between shield and rock strata movement in longwall mining. In Northern China, the Ordos coal field geological conditions and operational characteristics were used as a case example. The CDEM was constructed on Ordos coal field shield's operation characteristics and geological conditions. Numerical modelling was carried out to investigate the effects of different mining heights on the caving process, movement characteristics, equilibrium and stability conditions of overburden as the interaction between shield and surrounding rocks. With the numerical model, the internal factors for changes in shield resistance under different mining heights was found. The quantitative relationship between mining heights and shield resistance was also obtained by the numerical simulation.; Liu ChuangLi HuaminJiang Dongjie

特厚煤层大采高开采覆岩运动与矿压显现特征分析被引量：13: 2017年; 为更深入了解特厚煤层大采高开采覆岩运动与矿压显现特征,采用数值模拟以及现场矿压监测方法,分析了大柳塔煤矿大采高开采覆岩移动、矿压显现以及支架工作阻力特征。结果表明:支架顶梁应力振幅可用于判断采场支架来压状态和覆岩破断剧烈程度;工作面推进50 m处基本顶小范围分层破坏;爆破预裂使基本顶形成不对称拱结构,拱结构破坏使基本顶岩层内水平应力减小,垂直应力升高,形成工作面初次来压,来压步距88 m;基本顶上部铰接结构使基本顶岩层内水平应力升高,垂直应力降低,下部悬臂结构破断导致第2次来压,来压步距25 m;铰接结构破坏使基本顶岩层内水平应力和垂直应力均升高导致第3次来压,来压步距20 m;基本顶拱结构和铰接结构失稳引起来压强烈,覆岩破断延伸至地表。; 李化敏张群磊刘闯申路路李回贵; 关键词：特厚煤层大采高开采矿压显现支架选型

远距离保护层开采煤层渗透特性及瓦斯抽采技术研究被引量：7: 2014年; 依据平顶山矿区某矿的丁、戊组煤层（间距90m）的地质条件,采用实验室试验、数值模拟和现场试验相结合的方式,对远距离下保护层开采煤层渗透特征及瓦斯抽采技术展开探讨。运用自制的煤-气耦合系统进行了大尺寸煤样的加载试验,试验将煤样加载及裂隙发展分原生微孔隙压密阶段、煤样的弹性变形阶段、膨胀破坏阶段和峰后的破坏阶段四阶段,卸载后煤样孔隙不闭合,渗透系数仍能保持高位运行;并对现场丁组煤的卸压区域进行参数测试,卸压效果明显,煤层透气性系数增加720～1550倍,卸压范围内的煤层煤与瓦斯突出危险性消除;根据对被保护层裂隙场形成分析,提出了煤与瓦斯共采中卸压瓦斯抽采钻孔抽采最佳时机,实现了戊组煤开采与丁组煤瓦斯抽采在时间、空间上的有序配合。; 王文李化敏高保彬李东印; 关键词：渗透性瓦斯抽采煤与瓦斯共采

采动影响下厚坚硬顶板巷道围岩控制技术被引量：6: 2014年; 晋煤集团古书院矿15#煤层工作面直接顶坚硬、底板松软,预留巷道受动压影响变形十分严重。针对这一问题,采用在采掘工作面前方预裂爆破方法将坚硬的直接顶板切断,防止煤柱侧顶板悬顶,改善预留巷道应力状态,同时采用中空注浆锚索对预留巷道围岩进行加固。试验结果表明,预留巷道维护状况得到了根本改善。; 晋新林; 关键词：巷道顶板爆破弱化中空注浆锚索

煤层顶板砂岩微观结构及力学特征分析被引量：5: 2018年; 为了更好地对神东矿区煤矿顶板进行管理,以补连塔煤矿2—2煤层基本顶中粒砂岩为研究对象,运用扫描电镜、X射线衍射仪及力学试验机分析了砂岩微观结构、矿物成分及力学特征。结果表明:砂岩颗粒粒径分布范围为95~461μm,在200~300μm的颗粒分布最多,约占总体的50%;砂岩孔隙结构较发育,孔隙直径为26~199μm,在40~60μm分布最多,约占总体的34%;砂岩主要由脆性矿物石英、长石、金红石构成,约占总体的88%,胶结物和黏土矿物含量相对较少,胶结程度差;砂岩在单轴、三轴压缩试验下呈四阶段损伤模型,主要为剪切破坏,存在贯穿整个岩样的主破坏面,巴西劈裂则为拉伸破坏;砂岩弹性模量、变形模量随围压的增加而增大,变形模量增幅更大,峰值强度、残余强度与围压呈线性变化,峰值强度曲线拟合程度更好;砂岩在三轴压缩下的实际破坏角与理论破坏角基本相同。; 梁亚飞梁亚飞李化敏宋远申路路; 关键词：岩石力学砂岩微观结构力学性质顶板管理

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国家自然科学基金(51274086)

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机构

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