首页期刊导航|采矿与岩层控制工程学报
期刊信息/Journal information
采矿与岩层控制工程学报
煤炭科学研究总院
采矿与岩层控制工程学报

煤炭科学研究总院

季刊

2096-7187

jmsce2019@vip.126.com

010-84262728

北京和平里青年沟路5号天地大厦530《采矿与岩层控制工程学报》编辑部

采矿与岩层控制工程学报/Journal Journal of Mining and Strata Control EngineeringCSTPCD
查看更多>>《采矿与岩层控制工程学报》介绍采矿工程、矿山岩体力学与岩层控制工程及交叉学科领域的新理论、新方法、新技术、新成果，为推动采矿工程、岩体力学与岩层控制工程学科的发展，加强国内国际间的学术交流、人才培养和现代化建设服务。
正式出版
收录年代

    我国煤矿开采沉陷控制技术研究现状与进展

    郭文兵杨伟强吴东涛
    1-16页
    查看更多>>摘要：煤炭大规模、高强度开采造成的矿区地表沉陷、生态环境恶化,以及建(构)筑物、铁路、高压输电线路损坏等开采损害问题日益加重,资源开发和环境保护矛盾凸显,控制地表沉陷实现煤炭低损开采是行业发展的必然要求.针对我国煤矿开采沉陷控制技术,进行了系统分析与阐述,包括充填开采、协调开采、部分开采、覆岩离层注浆开采等方面,并详细探讨了各种沉陷控制技术措施的实施原理及应用方法,分析了地表沉陷控制各项技术的优点、存在问题、适用条件及研究进展.在此基础上,结合具体工程应用,对覆岩离层注浆技术、充填开采技术、协调开采技术的地表沉陷控制效果进行检验,指出了各项技术的局限性和发展趋势.研究结果表明:覆岩离层注浆减沉技术具有与井下采煤作业相互干扰小、可实现煤矿绿色开采、固废资源化利用等优点,正在被研究和推广应用.同时,我国地表沉陷控制技术在以下方面需要进一步加强研究,分别为低成本高性能充填材料研发和充填工艺优化、煤层开采地表移动变形规律研究及地表沉陷预测理论完善、高效的煤柱回收方法开发和煤柱长期稳定性提高、覆岩离层注浆工艺优化及浆液对地下水环境影响评估等.

    绿色开采沉陷控制技术覆岩离层注浆充填开采协调开采

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    基于PSO-AHP算法的三向应力条件下巷道布置优化及应用

    赵洪宝戈海宾程辉张鸿伟...
    17-28页
    查看更多>>摘要：在三向应力条件下,通过调整巷道轴向与最大主应力间的夹角,可降低高应力对围岩稳定性的影响.采用理论分析、现场试验等研究方法,提出了三向应力下巷道合理布置的PSO-AHP优化耦合算法,确定了最有利于巷道围岩稳定的布置参数,并在魏家地 1104 工作面运输巷进行了工程应用.研究结果表明:巷道布置参数倾角α与方位角β影响巷道围岩偏应力S1分布,不同布置参数α,β下巷道围岩S1 分布不同.巷道围岩对α,β变化的敏感度存在差异,通过改变巷道围岩敏感度更高的参数,可减小围岩偏应力,提高围岩稳定性.PSO-AHP优化算法以偏应力为指标,首先通过计算巷道不同部位的优化布置参数,然后建立判断矩阵与评价函数来确定巷道最优布置参数.在魏家地 1104 工作面运输巷进行了应用,巷道采用PSO-AHP优化算法得到的最优参数进行布置,巷道围岩不同深度处的平均偏应力降低系数均小于1.与原布置方案相比,最优布置参数下巷道围岩偏应力总体减小,最大偏应力位置转移.通过调整巷道布置方案,提出了非对称支护形式,现场应用效果良好.

    三向应力巷道布置优化PSO-AHP优化算法偏应力非对称支护

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    钢管混凝土墩柱结构设计优化与力学性能研究

    黄万朋侯可可赵同阳刘士磊...
    29-43页
    查看更多>>摘要：为了提高普通钢管混凝土墩柱的承载性能,满足井下巷道高度 2.5～3.0 m特定条件巷旁支护体的需求,提出了一种内配型钢钢管混凝土墩柱支护体,设计了满足井下巷道尺寸的特定长径比的钢管混凝土墩柱参数.对普通钢管与内配型钢钢管混凝土短柱力学性能进行试验对比,并对钢管混凝土长柱轴压力学性能进行研究,结果表明:内配型钢钢管混凝土墩柱局部鼓曲现象及核心混凝土的破坏程度较轻,横向和纵向变形均小于普通钢管混凝土墩柱,在受力时破坏行为较为缓慢,延性性能较好;内配型钢钢管混凝土墩柱的极限承载力比普通钢管混凝土墩柱高约 500 kN;随着钢管管径的增加,钢管混凝土长柱的弹性极限应变为 0.1%～0.6%,塑性极限应变为 2.0%～6.7%,钢管混凝土长柱的承载能力受长径比的影响而显著降低,其破坏形式为明显的屈曲变形.研究结果可为钢管混凝土墩柱的结构优化和力学性能提升提供参考.

    巷道支护钢管混凝土墩柱内配型钢结构优化长、短柱力学性能

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    基于伯格斯混杂接触的砂质泥岩加轴压卸围压蠕变细观研究

    李庆文徐康康高翔潘创创...
    44-61页
    查看更多>>摘要：为了探究不同轴-围增卸比下深部软岩蠕变特性和失稳规律,利用颗粒流程序(PFC2D)进行二次开发,并引入一种伯格斯-平行黏结混杂接触,建立了不同开采条件下砂质泥岩细观蠕变模型,基于已有砂质泥岩常规三轴压缩和加轴压卸围压蠕变试验验证了细观模型的可靠性,并在此基础上开展了不同加轴压卸围压蠕变应力路径下砂质泥岩细观蠕变特性及能量演化规律研究.研究结果表明:3种轴-围增卸比下砂质泥岩应力-应变曲线均表现为应变硬化特征,峰值偏应力与总裂纹数随轴-围增卸比的增大而增大;设计了 3 种不同加轴压卸围压细观蠕变应力路径,在相同围压及其卸载速率下,随轴-围增卸比的增大,加速蠕变失稳阶段历时快速减少,轴-径应变极值的差值逐渐增大,且同阶段的轴向稳态蠕变速率也增大;随蠕变时间的增长,放顶煤和无煤柱开采的伯格斯接触占比呈先增加而后减小,保护层开采则呈先缓降后快速减小,且在同蠕变时间时,伯格斯接触占比与线性接触占比均随轴-围增卸比的增加而增长,平行黏结接触占比随轴-围增卸比的增加而下降;在相同围压及其卸载蠕变速率下,卸荷前砂质泥岩总能量以弹性能为主,卸荷后耗散能占主导地位,弹性能耗比初始阶段随轴应变的增加而呈非线性快速增长,后在前 3 个蠕变阶段呈"锯齿状"缓慢下降至加速蠕变阶段起始点,而后以较大速率突增,且增长速率随轴-围增卸比的增大而逐渐减小.

    砂质泥岩PFC2D伯格斯-平行黏结接触加轴压卸围压蠕变弹性能耗比

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    酸腐蚀下层状砂岩各向异性力学特性研究

    刘奇许家杭李青海陈淼...
    62-73页
    查看更多>>摘要：为了揭示酸腐蚀对不同层理倾角砂岩力学特性的影响,开展了不同酸性环境、不同层理倾角下层状砂岩的单轴压缩试验,结合声发射监测,对比分析了砂岩试样强度、变形、脆性与破坏模式等各向异性特征,建立了不同酸性环境、不同层理倾角下砂岩单轴抗压强度模型.研究结果表明:①随着层理倾角的增加,砂岩峰值强度呈先下降后上升趋势,砂岩弹性模量总体呈上升趋势,泊松比呈先上升后下降再上升的趋势.②随着浸泡溶液酸性增加,砂岩的峰值强度、弹性模量呈下降趋势,泊松比呈上升趋势,砂岩强度和变形各向异性特征增强.③提出了不同酸性环境下完整岩块单轴抗压强度的计算模型,建立了不同酸性环境、不同层理倾角下的砂岩单轴抗压强度模型.④随层理倾角的增加,砂岩的破坏模式改变明显,层理倾角为 30°,45°和 60°时,试样脆性较低,更易发生剪切破坏;随着浸泡溶液酸性增强,岩石脆性降低,实时声发射计数由"低频高峰"转变为"高频低峰",破坏模式由拉伸劈裂破坏居多转变为剪切破坏居多.研究成果可为酸性矿井水影响区岩石工程稳定变形分析提供参考.

    岩石力学酸腐蚀砂岩各向异性声发射

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    深部巷道预应力锚固防冲作用机制研究

    李青海张浩然纪永虎马小勇...
    74-84页
    查看更多>>摘要：针对频繁动载冲击作用下围岩锚固预紧力易丧失现象,以李楼煤矿 1303 工作面回风巷为工程背景,采用理论分析和数值模拟相结合的方法开展了相关研究,分析了动载冲击下锚固预紧力演化趋势,研究了动载参数对锚固效果的影响规律.基于动载作用下锚固力学分析及数值模拟分析,确定 1303 工作面回风巷锚固支护合理预紧力数值为 70 kN;进一步模拟获得动载振幅、动载频率对锚固效果的影响规律,其中,动载振幅越大,其对锚固体的损伤破坏越大.动载频率越小,其对锚固体的损伤破坏越大,高振幅、低频率动载冲击比低振幅、高频率动载冲击对围岩的损伤破坏大.通过现场应用验证了动载冲击作用下合理预紧力对提高巷道围岩控制效果的有效性.研究成果可为类似条件矿井围岩控制提供借鉴.

    深部巷道预应力冲击载荷动载参数裂隙演化

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    不同围岩刚度条件下锚杆的锚固性能与失效机制研究

    薛飞林锺钦尉伟峰王天佐...
    85-96页
    查看更多>>摘要：为探究不同围岩刚度条件下锚杆的锚固性能和失效机制,采用不同规格套筒模拟硬岩、中硬岩和软岩刚度环境,开展了不同围岩刚度条件下锚杆拉拔测试,借助声发射(AE)、应变仪和数字图像相关技术(DIC)进行同步监测,分析了围岩刚度对锚杆的锚固强度、刚度和锚固失效模式的影响规律,揭示了拉拔过程中锚固界面声发射和剪应力分布特征以及套筒周向和轴向应变演化规律.结果表明:随着围岩刚度降低,锚杆的锚固强度和刚度逐渐减小,低围岩刚度下锚杆锚固强度和刚度仅为高围岩刚度条件下的 65%和 44%,在高刚度和中等刚度围岩条件下,锚固失效模式主要表现为锚杆-锚固剂界面滑移失效;而在低刚度围岩条件下,则主要表现为锚固剂-围岩界面滑移失效.拉拔荷载作用下,试样经历弹性、峰前屈服、峰后软化以及摩擦滑移 4个阶段,围岩刚度越低,峰前屈服阶段越明显.锚固界面脱粘始于峰值剪应力附近,位于锚杆中部偏下位置,且围岩刚度越小初始脱粘位置离锚杆中部越近.随着拉拔位移的增大,套筒周向应变呈先增大再减小最后趋于平缓的趋势.套筒轴向应变呈现为下部受压上部受拉,峰值应变位于套筒两端,上部受拉区域随拉拔位移的增大逐渐向下延伸,且轴向应变量随围岩刚度降低而增大.研究结果可为不同围岩刚度条件下锚杆的支护设计提供参考.

    拉拔试验锚固性能界面失效模式声发射应变演化

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    高应力巷道围岩板裂-岩爆模拟试验及声发射频域研究

    常新科吴顺川程海勇代风...
    97-110页
    查看更多>>摘要：为了揭示高应力环境下巷道围岩的板裂-岩爆破坏机制,针对深埋巷道赋存的"高地应力+应力调整"环境,在实验室内对含圆形通孔的灰岩试样进行真三轴试验.试验过程中,采用微型摄像机和声发射监测系统记录试样孔洞产生的宏观破坏现象及其内部微观损伤释放的瞬态弹性波.通过快速傅里叶变换将声发射波形从时域转换到频域,建立了表征频率能量迁移特性的FR参数,重点研究了巷道围岩的板裂-岩爆破坏过程及其对应的声发射频域信息演化规律.研究结果表明:巷道围岩的板裂-岩爆破坏过程可分为平静阶段、小颗粒弹射阶段、板裂剥落阶段和岩爆喷射阶段;在板裂-岩爆过程中,垂直应力引起的张性破坏和水平应力引起的剪性破坏共同作用,导致了"V"形岩爆坑的形成;通过声发射峰值频率和频率质心可将信号进一步分为低频信号、次低频信号、次高频信号和高频信号,分别对应岩石内部不同的裂纹尺度和破坏模式;不同频率信号的共现现象和FR参数的阶跃特征,反映了岩石内部结构的剧烈变化;岩爆的发生主要取决于围岩的应力状态和岩体的储能极限,板裂作为岩爆的充分不必要条件,促进了岩爆的演化.

    岩石力学真三轴试验板裂-岩爆声发射频域信息

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    巨厚松散层与不等厚基岩下开采覆岩结构运动演化规律

    孟祥军李友张广超郭林峰...
    111-125页
    查看更多>>摘要：针对巨厚松散层与不等厚基岩下覆岩结构运动演化机理及破坏规律不明晰的问题,以某矿 3301工作面为工程背景,采用物理模拟、数值模拟及理论分析等研究方法,揭示了巨厚松散层与不等厚基岩条件下的覆岩运动演化过程、垮落充填特征及联动破坏机理,建立了考虑巨厚松散层与不等厚基岩联动演化效应的覆岩运移模型和迹线估算方程.研究结果表明:①基岩厚度由薄到中厚再到正常厚度时,破坏边界形态演化过程为"对称梯形"→"不对称类梯形"→"半马鞍形";松散层运移在不等厚基岩控制下呈现出"对称漏斗"→"倾斜漏斗"→"斜底漏斗"动态变化.②薄基岩以塑性破坏为主,垮落后无规则充填采空区且碎胀效应不明显,松散层运移活跃期长,导致地表下沉较大;中厚基岩介于塑性破坏和块式破断之间,能短暂形成不稳定结构,对松散层运移起一定的支撑和限制作用;正常厚度基岩发生"梁式"破断,覆岩形成稳定的"铰接、悬臂"结构,巨厚松散层能给下方裂隙或垮落的基岩造成更大压应力,从而导致垮落带、裂隙带等较常规地层条件更加发育.③以 3301 工作面为实例,估算了不同开采阶段的覆岩破坏迹线,计算出地表沉降范围为 1 551.46 m,与实测值相比,误差为 7.6%.④提出了限高或充填开采、巷道注浆加固、提高巷道支护体的让压能力及增强支护系统的兼容性等控制对策.

    地表沉陷巨厚松散层不等厚基岩覆岩运动物理模拟

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    深部高瓦斯强动压巷道切顶卸压机制及技术研究

    肖同强任勇辉神文龙贾义雪...
    126-140页
    查看更多>>摘要：深部邻空巷道面临强动压、高瓦斯的双重困扰.为解决深部邻空巷道严重变形问题,以13131巷为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场试验等方法,研究了采空区侧向上覆岩层运动特征、邻空巷道围岩变形机制以及邻空巷道切顶卸压技术参数.结果表明:6.0 m粉砂岩是上覆岩层亚关键层,弧形三角块破断导致厚硬岩层共同运动,致使侧向支承压力及其影响范围增大,造成邻空巷道严重变形;切顶卸压效果与切顶高度、切顶角度密切相关,只有当切顶高度达到关键层顶部时,才能有效降低邻空巷道变形量,超过关键层高度后,效果提升不再明显;当切顶角度为 0°时,岩块传递的侧向支承压力最小,切顶角度由 0°增加至 10°时,邻空巷道变形量呈轻微上升趋势,由 10°增加至 20°时,邻空巷道变形量大幅增大.基于切顶关键技术参数及顶板瓦斯抽放钻孔空间分布特征,提出了"预留超前安全距离+留设抽放钻孔保护距离+封孔长度差异化+瓦斯监测与安全保障"爆破切顶技术方案,并开展了现场试验,有效控制了邻空巷道变形量,保证了顶板钻孔瓦斯抽采效果.

    深部巷道围岩控制覆岩运动切顶卸压瓦斯抽采

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据