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期刊信息/Journal information
采矿与安全工程学报
中国矿业大学 中国煤炭工业劳动保护科学技术学会
采矿与安全工程学报

中国矿业大学 中国煤炭工业劳动保护科学技术学会

缪协兴

双月刊

1673-3363

gpsc@cumt.edu.cn

0516-83885490、83885761

221116

江苏徐州市中国矿业大学矿压中心站

采矿与安全工程学报/Journal Journal of Mining and Safety EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊于1984年创刊，原刊名《矿山压力》，半年刊，系煤炭学院内部发行。1990年更名为《矿山压力与顶板管理》，季刊，经国家科委批准，取得正式刊号，在国内外公开发行。2006年再次更名为《采矿与安全工程学报》，本刊适宜煤炭生产企业、高等院校、科研院所的工程技术人员阅读。
正式出版
收录年代

    深井综采面动压区沿空留巷围岩变形机理及锚索强化支护技术

    王方田江振鹏刘超何东升...
    1103-1115页
    查看更多>>摘要：深井综采面沿空留巷围岩受多重应力叠加作用,冒顶、帮鼓等问题亟待解决.以车集煤矿2611工作面沿空留巷为工程背景,采用理论分析、模拟分析和现场试验监测等方法,探究锚杆、锚杆-锚索、锚杆-锚索-补强锚索等不同支护方式下动压区沿空留巷围岩变形特征.基于顶板回转下沉弯矩叠加理论,构建动压区沿空留巷围岩结构力学模型,创新推导顶板弯曲下沉量计算公式,结合不同支护方案确定巷道顶板下沉量;充分考虑FLAC3D与UDEC软件特点,对比模拟分析切顶与不切顶条件下沿空留巷围岩应力、变形特征,阐明锚杆、锚杆索及补强锚索与围岩相互作用关系,其中补强锚索支护具有强预紧力、长作用距离及应力传递的作用,能有效抑制顶板离层,致使围岩峰值应力向深处转移.现场监测结果表明,沿空留巷补强锚索支护后顶板下沉量为90 mm,保障了深井综采面安全高效开采.

    深井开采动压区沿空留巷锚索强化支护切顶卸压

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    考虑轴向应力作用的"围岩-支护"相互作用关系研究

    刘洪涛韩子俊韩洲杨永松...
    1116-1124页
    查看更多>>摘要：以弹塑性理论为基础推导出考虑巷道支护阻力作用的三维应力场下的围岩塑性区近似解.以羊场湾煤矿160206回风巷道为工程背景,采用理论分析及数值模拟的方法,研究支护阻力对巷道围岩塑性区尺寸的影响.研究表明:围岩塑性区形态为"类蝶形"或"椭圆形"时,支护阻力的提高对围岩塑性区的控制效果较为显著;当围岩塑性区形态为"蝶形"时,支护阻力的提高对围岩的控制效果有限.锚杆、索支护的主要作用是将上部破碎岩层悬吊在稳定岩层中,控制围岩的非连续变形.叠加采动影响巷道的稳定性控制思路主要为:调控围岩应力环境、改变支护结构和蝶叶敏感区重点支护.基于该控制理念,对160206回风巷道叠加采动影响区提供加强支护方案,巷道围岩稳定性得到显著提高.

    围岩控制塑性区求解蝶形塑性区巷道冒顶支护阻力

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    沿空留巷超前预裂卸压机理及预裂钻孔布置原则

    王晓卿
    1125-1133页
    查看更多>>摘要：为阐明沿空留巷超前预裂卸压机理并指导预裂钻孔布置,建立混凝土支柱沿空留巷卸压数值模型,模拟分析预裂角度和预裂高度对留巷围岩应力与支柱顶面压缩量的影响规律,证实工作面超前预裂对沿空留巷具有卸压减沉效果,揭示沿空留巷超前预裂卸压机理,提出预裂钻孔布置原则,并进行工程验证.研究结果表明:工作面超前预裂对沿空留巷具有显著的卸压减沉效果,卸压效果主要体现在降低留巷周边围岩的应力集中;工作面超前预裂通过人工制造预裂带切断留巷上方侧向悬顶内的厚层坚硬顶板,从而切断采空区上部覆岩载荷传递路径,减小侧向悬顶对留巷的施压,实现留巷卸压;留巷卸压减沉效果与预裂角度或预裂高度之间具有正相关性.预裂钻孔倾角应尽可能大,预裂钻孔长度应使钻孔尽可能多地穿越厚层坚硬顶板,至少应高出垮落带上方第1个基本顶;何家塔煤矿50108工作面采用混凝土支柱沿空留巷技术回采,预裂钻孔倾角为80°,预裂钻孔垂深为29.0 m,超过第2个基本顶,端头支架平均压力相比无预裂降低29％,卸压效果显著,留巷效果较好.

    沿空留巷工作面超前预裂预裂钻孔卸压数值模拟

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    深部预制裂隙锚固软岩拉-压力学特性数值模拟研究

    许永震栾兆群徐兴奎王磊...
    1134-1147页
    查看更多>>摘要：锚固软岩力学特性是深部软岩巷道围岩稳定性控制的重要依据.基于离散元软件PFC,构建能够模拟深部软岩力学行为的Burgers黏结模型,并建立拉-压复合应力下的预制裂隙锚固软岩数值模型,以探究不同裂隙倾角下锚固软岩中锚杆力学特性、锚岩力学特性及新增裂隙倾角分布规律,最终建立含拉拔荷载、裂隙倾角参数的轴向应变线性回归模型,从而对锚固软岩轴向应变发展规律进行一定预测.结果表明:不同倾角裂隙会使裂隙处的锚杆轴力值、表面剪应力值产生不同程度减小,当裂隙倾角为45°时,二者减小程度最大,此时拉-压复合应力使锚固体在锚杆-岩体接触界面处的破坏倾向性达到最大;随着预制裂隙与锚杆夹角的减小,锚固体轴向应变量逐渐增大,且拉-压复合应力作用过程中其轴向应变量与裂隙倾角值、拉拔荷载值呈明显线性关系;随着预制裂隙与锚杆夹角的减小,新增裂隙数量逐渐增加,其中裂隙倾角大多呈45°与135°左右,少有垂直或平行于锚杆的裂隙产生.

    深部软岩锚固岩体预制裂隙拉-压复合应力力学特性离散元模拟

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    软弱缓倾层状岩层隧道围岩结构变形与失稳机制试验研究

    李元海赵万勇朱茂国刘德柱...
    1148-1157页
    查看更多>>摘要：为探究软弱缓倾层状岩层隧道围岩结构变形与失稳机制,通过大比例相似模型试验,采用自主开发的岩土计算机视觉量测系统PhotoInfor进行围岩变形时空演变过程观测分析,并通过建立围岩结构力学模型探讨围岩失稳机制.研究结果表明:软弱缓倾层状隧道围岩变形的空间分布特征是首先在拱顶处产生裂纹,随着围岩荷载增加,左右拱肩出现垂直于层理面方向的裂纹并与层理面及拱顶裂纹贯通,进而形成剪切楔并最终塌落导致围岩失稳;缓倾层状岩体存在顺层偏压现象,在荷载作用下围岩结构变形明显左右不对称,在时间演变特征上表现为经历顶板断裂、拱肩失稳和隧道坍塌3个阶段;根据试验现象观测,提出可将隧道围岩顶板与拱肩岩层处分别简化为受均布荷载的简支梁、悬臂梁和受非均布荷载的简支梁力学模型,以此揭示了软弱缓倾层状隧道的围岩结构变形与失稳机制.

    隧道工程层状岩层围岩结构模型试验力学模型

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    约束混凝土支顶护帮柱力学性能试验研究与应用

    杨军李长江辛忠欣王鸣子...
    1158-1169页
    查看更多>>摘要：针对无煤柱自成巷中,切顶护帮支架作为控制顶板变形、保证碎石帮稳定的关键手段,存在造价成本高、数量较少、只能作为临时支护接续使用的问题,提出以圆钢管轻骨料约束混凝土支顶护帮柱(CCLC)替换切顶护帮支架的支护技术.开展CCLC与现场常用支护结构U29型钢的偏压力学性能对比试验,结合数值计算方法,研究不同截面参数和材料强度对CCLC力学性能的影响.结果表明:在相同含钢量的情况下,CCLC试件的极限承载力为U29型钢试件的1.95～2.25倍,初始刚度为U29型钢试件的1.34～1.77倍;在不同钢管壁厚、钢管外径、混凝土强度和钢材强度方案中,CCLC极限承载力增长率分别为29％～106％,173％～954％,4％～14％,15％～28％,钢管外径对CCLC的极限承载力的影响更为显著.基于上述研究成果,综合考虑性价比及现场施工情况对CCLC进行选型设计,并在工程现场应用约束混凝土支护技术,取得良好的应用效果.

    无煤柱自成巷支顶护帮柱轻骨料约束混凝土力学性能工程应用

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    顶板应力作用下的覆岩切顶孔间距确定及切顶线位置选择

    杨敬轩朱乐章周萌卢硕...
    1170-1178页
    查看更多>>摘要：为了合理确定覆岩切顶作业中的孔间距和切顶线位置参数,采用理论分析方法,探索顶板应力综合作用下的切顶孔间距计算依据,指导覆岩切顶线位置选择.研究表明:深孔爆破致裂范围有限,理论炮孔间距是炮孔直径的10～15倍;爆破实践中,较小的孔间距能够取得较好的平面切顶效果,但考虑顶板应力的综合作用,100倍炮孔直径的间距条件下,同样观测到了明显的定向裂缝;深孔爆破提高了顶板破裂损伤程度,通过定义切顶线位置系数,揭示了顶板应力综合作用原理,该系数取值越大,切顶位置选择越灵活,切顶时机越宽泛.切顶作业中,采用90 mm大直径炮孔,当炮孔间距为2 m时,切顶位置至少超前悬梁末端0.6个来压步距;当炮孔间距为8～10 m时,切顶位置越发靠近悬梁固支端,切顶位置受限,顶板应力将发挥主要断顶功能.

    顶板应力切顶卸压孔间距坚硬顶板深孔爆破

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    特厚煤层综放工作面厚硬顶板深孔爆破初次放顶技术研究

    赵铁林侯公羽邵耀华张洪伟...
    1179-1189页
    查看更多>>摘要：为揭示复合坚硬顶板深孔爆破组合放顶规律与机制,基于弹性力学理论,建立了"四周固支""三端固支、一端简支"和"混合形式"顶板简化力学模型,分析了不同支撑形式和参数下顶板的变形破坏规律;基于同忻煤矿8210工作面实际地质条件,提出了"开切眼+两巷"深孔爆破组合切顶方案,设计了组合切顶技术参数,并开展了现场工程验证.结果表明:厚硬顶板的厚度对顶板完整性影响很大,尤其是对于地层中存在较厚坚硬顶板或复合顶板的条件下,采用单一开切眼切顶并不一定能实现顶板断裂,还要辅助巷道侧向切顶才能有效断顶."开切眼+两巷"组合爆破切顶能有效减小厚硬顶板悬顶面积,基本顶初次垮落步距控制在了 40 m左右,相较于以往工作面缩短了 50％以上,实现了厚硬顶板大面积悬顶的有效治理.该研究可为同类地质条件下工作面顶板灾害的治理提供理论基础,为厚硬顶板下煤层的安全开采提供技术指导.

    厚硬顶板顶板结构深孔爆破切顶初次垮断步距

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    基于采动覆岩关键层"板-梁"结构的应力场预测模型研究

    韩红凯史灿许家林刘彦伟...
    1190-1201页
    查看更多>>摘要：科学准确地预测采动应力场的空间分布对矿井动力灾害的预警与防治意义重大,但现有预测方法对覆岩关键层的赋存和破断运动特征研究不足,并不适用于覆岩存在典型厚硬关键层和多层关键层的开采条件.将弯曲下沉带和实体煤侧裂隙带关键层分别简化为多层叠合无限长和半无限长弹性地基板,采空区侧裂隙带破断关键层简化为多层叠合"砌体梁",建立了基于采动覆岩关键层"板-梁"结构的应力场预测模型,提出了不同层位关键层下采动应力和采场支承压力的平面分布预测方法,验证了亭南煤矿和海孜煤矿采动应力实测结果与矿压显现规律.揭示了采空区尺寸和关键层厚度对应力场的影响规律,阐明了注浆充填控制厚硬关键层下高采动应力集中的力学机制及控制效果.研究发现,海孜煤矿Ⅱ1024工作面120 m厚的火成岩关键层仅将其35.1％的载荷传递至采空区中心,导致高采动支承压力集中的情况.注浆充填技术可将该比例提高至93.9％,使应力集中系数由1.90降至1.17,影响范围由309 m降至138 m,保障了工作面的安全开采.

    关键层采动应力场支承压力煤与瓦斯突出注浆充填

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    时空特征统一建模的支架阻力连续性分类及来压特征研究

    陈毅琪刘长友刘锦荣杨培举...
    1202-1211页
    查看更多>>摘要：通过网格化建模,采用无监督聚类算法提取时空相关性特征,得到了支架阻力数据的连续性标记结果,并将工作面来压集聚性区域剥离了出来.基于支架阻力数据的连续性标记结果,将同一循环中分类值最高的标签作为此循环的标签,可得到工作面来压的周期性分布曲线,进而实现对周期来压特征参数的全程序化求解.同时衡量动压系数和来压持续循环数两项指标,可以实现对不同强度来压的分类.研究结果表明,与现场人工观测所得周期来压特征相比,本文方法所得来压判别结果准确率为90.91％,成功率为100％,证明了所得结果的可靠性.在来压强度分类方面,准确判别出了现场被标记为较强烈的来压,并实现了对被标记为强烈来压的细粒度划分,从而实现了对来压分类的科学精准判识.

    支架状态时空特征连续性分类来压判别来压分类

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