期刊,采矿与安全工程学报 2024年卷2期_国家学术搜索

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

主办单位：中国矿业大学中国煤炭工业劳动保护科学技术学会

主　　编：缪协兴

出版周期：双月刊

国际刊号：1673-3363

电子邮箱：gpsc@cumt.edu.cn

电　　话：0516-83885490、83885761

邮政编码：221116

地　　址：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

动静载作用下区段煤柱能量响应特征及动力失稳机制

王方田王文林牛滕冲魏学谦...

221-231页

查看更多>>摘要：针对综放工作面回采过程中高静载及强动载扰动下区段煤柱动力失稳问题,以陕西蒋家河煤矿为工程背景,采用理论分析、数值模拟、实验测试及现场实测等方法研究区段煤柱失稳能量判据、极限能量解析解、静载作用下区段煤柱应力、极限能量演化规律及动力能量响应特征,从能量角度阐明区段煤柱动力失稳机制,并对煤柱动力失稳危险区进行精准预测.结果表明:煤柱动力失稳应满足煤体单位时间内释放能量＞煤体耗散能量,静态失稳则满足煤体单位时间内释放能量≤煤体耗散能量.区段煤柱极限能量与最小主应力呈二次正相关关系,煤体损伤的加深会降低煤体极限能量.动静载组合影响下区段煤柱应力、弹性能均增大,超前采动应力影响范围约为工作面前方80 m,塑性区范围内区段煤柱弹性能＞极限能量,验证了理论分析的正确性.以弹性能与极限能量负向差值表征煤柱动力失稳危险性,负差值越大,动力失稳危险性越高.动载荷作用下,区段煤柱竖向应力峰值由41.87 MPa增至43.02 MPa、弹性能峰值由0.22 MJ/m3增至0.24 MJ/m3、塑性区逐渐延伸以至贯通,最大负能量差约为0.02 MJ/m3,其所在区域主要位于煤柱顶端及两帮,其中超前段区段煤柱采动侧距离巷道帮部约3.0 m处达到负能量差峰值,是煤柱动力失稳的高危区域,通过对照工作面月度微震能量事件,验证了煤柱动力失稳机制研究的合理性.

关键词：

动静载煤柱能量响应动力失稳安全高效开采

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维普
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倾斜特厚煤层区段煤柱尺寸及分区围岩控制研究

张博郝兵元任兴云

232-241页

查看更多>>摘要：为确定倾斜特厚煤层综放工作面沿空掘巷区段煤柱的合理尺寸,以孟家窑煤矿11503综放工作面沿空掘巷为工程背景,基于倾斜煤层基本顶破断之后的岩层结构,建立倾斜煤层工作面"大、小结构"力学模型,推导出适合小结构布置区域的低应力场范围表达式,并通过"尖点突变"理论分析区段煤柱发生失稳突变的充要条件.采用FLAC3D模拟不同尺寸煤柱的受力及围岩变形规律.研究表明:受到煤层倾角和基本顶关键块回转挤压的影响,煤柱内部破坏形式主要为剪切破坏,破坏区域主要集中在其上部偏向采空区位置;随着煤柱宽度的增大,在沿空掘巷小范围内上覆岩层压力由实体煤承担逐渐转向由煤柱承担;结合应力场、位移场和塑性区变化情况,最终确定煤柱的合理尺寸为15 m.通过分析不同采掘阶段沿空巷道围岩应力分布和演化特征,提出适合不同阶段的围岩控制方案.结合现场工程实践表明,15 m煤柱宽度及围岩控制方案能够满足巷道稳定性要求.

关键词：

区段煤柱尺寸突变理论特厚煤层分区围岩控制

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近距离煤层回采巷道非对称破坏机理及其控制

丁自伟李帅张杰蔡敏博...

242-254页

查看更多>>摘要：近距离煤层开采时,上位煤层的遗留煤柱集中应力会对下位煤层邻近采空区的巷道掘进产生扰动影响.针对下峪口煤矿3#下煤层回采巷道掘进时产生的非对称变形破坏及支护困难等问题,结合现场地质条件,采用力学分析、数值模拟和现场试验的方法,探究23306下进风巷掘进期间产生的非对称变形机理,并提出合理的巷道支护参数及工艺,改善了巷道围岩条件.研究结果表明:上位煤层遗留煤柱及本煤层邻近采空区的存在导致巷道围岩主应力方向及大小发生变化,而非均匀的应力分布致使巷道围岩塑性区呈现蝶形破坏,巷道顶板水平应力变化幅度大、剪切应力大,造成巷道顶板极度破碎,顶板至上覆采空区间全为塑性区分布,顶板两侧应力及塑性区的差异性分布是造成巷道非对称变形的主要原因;数值模拟得到煤柱内X-Y,X-Z,Z-Z方向的应力受本煤层邻近采空区的影响较大,巷道两侧应力大小不等,致使巷道产生非对称变形;根据巷道围岩的受力状态、工作面地质条件及支护成本,优化了巷道支护参数,现场应用效果良好.

关键词：

近距离煤层回采巷道非对称变形蝶形破坏围岩控制

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切顶自成巷约束混凝土支柱试验研究与应用

辛忠欣江贝王琦王鸣子...

255-266页

查看更多>>摘要：切顶自成巷技术通过顶板定向切缝与矿压做功,使采空区顶板垮落自动形成巷道(简称自成巷).为保证切顶自成巷稳定,需要一种高强、高刚的支护结构控制顶板变形并抵抗采空区垮落岩体.轻型约束混凝土(简称CLC)结构是一种在约束材料中充填轻骨料混凝土的复合结构,具有高承载、高刚度、轻自重的特性.为明确CLC支护结构的承载性能,满足支顶护帮控制要求,开展不同截面形状、偏心距下CLC支护结构与常用型钢支护的室内和数值试验,分析各类试件的变形模式和承载性能,研究截面参数、偏心距对支柱承载性能的影响机制.结合上述试验结果,在特大型矿井柠条塔煤矿开展CLC支柱选型设计与现场应用,取得良好的自成巷围岩控制效果.

关键词：

切顶自成巷支顶护帮轻型约束混凝土试验研究现场应用

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深部环境下锚索耐久性退化及应力腐蚀断裂研究

吴赛赛金韬郝文青顾清华...

267-276页

查看更多>>摘要：为解决深部复杂条件下地下工程中锚固结构耐久性退化断裂问题,将室内实验与水文地球化学模拟相结合,通过模拟锚索在服役期间发生的腐蚀过程,对影响锚索应力腐蚀的因素分析讨论.基于实验数据建立水文地球化学模型,对腐蚀过程中腐蚀产物、离子浓度变化以及与腐蚀速率相关的因素进行定量研究.研究结果表明:溶解氧是影响普通腐蚀的主要因素,侵蚀性离子是影响局部腐蚀的主要因素,而应力水平、酸碱度和电导率对试样的腐蚀速率是辅助影响因素,不起决定性作用.点腐蚀在坑底造成局部腐蚀环境及应力集中,加速裂纹的产生.此外,微生物存在时会有硫化亚铁生成,硫化物对锚索应力腐蚀的发生起关键作用,因此微生物是造成应力腐蚀的潜在因素之一.

关键词：

锚索深部应力腐蚀水文地球化学模型

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缓倾斜煤层地下水库煤柱坝体宽度计算及影响因素分析

吴宝杨曹志国于利强李鹏...

277-284页

查看更多>>摘要：为分析缓倾斜煤层条件下煤矿地下水库煤柱坝体的影响因素,建立煤矿地下水库煤柱坝体力学模型,划分地下水库煤柱坝体在复杂应力环境下的强度分区,构建煤体的理想弹塑性应变软化模型,区分煤体的破坏过程阶段,推导煤柱坝体合理宽度的理论计算公式,并以灵新煤矿一采区煤矿地下水库煤柱坝体合理尺寸问题为例,分析不同因素对煤柱坝体理论宽度的影响规律.结果表明:与煤矿地下水库运行期间的储水因素(储水时间、储水高度及水源情况)相比,煤矿地下水库所处煤层的地质条件(厚度及埋深)对煤柱坝体合理宽度的影响要更大.

关键词：

地下水库煤柱坝体采动应力理论计算影响因素

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浅埋近距离煤层工作面过三角形斜交煤柱开采应力演化规律研究

王庆雄黄庆享范东林贺雁鹏...

285-294页

查看更多>>摘要：针对浅埋近距离煤层工作面过上覆三角形遗留煤柱开采,存在顶板局部来压强烈和区段煤柱应力集中导致的巷道大变形等问题,以寸草塔二矿31109工作面为研究背景,采用现场实测、数值计算和理论分析相结合的方法,研究过三角形煤柱两次采动叠加应力的大小和范围的演化规律,揭示两次采动区段煤柱压力变化规律和相邻巷道破坏机理,明确巷道加强支护的范围和重点支护范围与时机.研究结果表明:上覆三角形斜交煤柱对其下方工作面煤层形成应力集中,最大应力位置位于斜交区段煤柱之下;当下煤层31206工作面开采后,31109区段煤柱应力上升为最大应力,应力峰值区位于与上覆斜交区段煤柱叠合区附近,峰值区宽度为240 m,对应该区域巷道变形破坏较明显.31109工作面开采过程中,在工作面煤壁与上覆斜交煤柱叠加区和工作面区段煤柱与上覆斜交煤柱叠加区存在应力峰值区,形成应力双峰;随着工作面推进,双峰应力不断升高,且煤壁应力峰值区逐步向区段煤柱方向移动,当工作面推进到区段煤柱叠加区时,双峰合并为更高的单峰应力;在工作面出斜交煤柱时区段煤柱应力达到最大,出煤柱叠加区后应力迅速减小;总体上,31109工作面开采后区段煤柱应力峰值区最大应力高56％,峰值区范围扩大50％.区段煤柱应力升高的机理是随着工作面的推进,上覆三角形斜交煤柱尺寸不断减小,应力集中程度不断提高;当工作面推进到三角形煤柱端区时,斜交煤柱应力、工作面超前支承压力、区段煤柱应力相互叠合,形成区段煤柱应力峰值区,在工作面出煤柱时(三角形煤柱尖端)形成应力核区,引起该区段煤柱变形和巷道破坏.据此,提出在31109工作面开采前,对应力峰值区和核区巷道进行锚索和注浆补强支护,现场工业性试验取得良好效果,保障了 31109工作面过三角形斜交煤柱区安全回采.

关键词：

三角形斜交煤柱浅埋煤层斜交煤柱叠加区区段煤柱应力分布应力峰值区

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厚煤硬顶条件下综放末采回采效率提高对策研究

张向阳李修冠童治鹏高银贵...

295-304页

查看更多>>摘要：针对厚煤硬顶工作面末采期间存在大面积悬顶引起的采动应力集中及回采效率低的问题,以唐家会煤矿61304工作面为工程背景,运用相似模拟试验、理论分析、数值模拟和现场实测等综合研究方法,在分析16.8 m特厚煤层以及15.8 m厚硬基本顶工作面末采期间覆岩垮落规律、悬臂结构力学传递机制、应力演化特征等影响因素的基础上,采用爆破切顶协同控制顶板技术,以达到提高回采率的目的.结果表明:覆岩悬臂结构在回采时期产生超前应力集中,导致末采期间顶煤回收量降低,停采煤柱被迫增加;爆破切顶破坏末采时期悬臂结构,切断超前采动应力传播途径,厚硬基本顶对工作面传递压力减弱,工作面放顶距离延长;悬臂角度与超前应力峰值呈负相关,悬臂长度与超前应力峰值呈正相关,通过破坏悬臂结构缩短悬臂长度可降低超前应力峰值;末采期间爆破切顶后超前应力峰值平均降低约5.76 MPa,停采煤柱缩短20 m,煤炭回收效率提高.工程实践表明,爆破切顶工艺能改善末采时期顶板悬空引起的采动应力集中,有效控制平巷围岩变形,极大提高煤炭回收效率,保障末采期间安全高效回采.

关键词：

特厚煤层爆破切顶采动应力悬臂结构回采率

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兴运煤矿河流下厚煤层开采安全性分析和防控技术

郭文兵吴东涛杨伟强马志宝...

305-314页

查看更多>>摘要：为掌握厚煤层开采覆岩破坏及导水裂隙发育规律,综合运用理论分析、数值模拟、地表钻孔冲洗液漏失量现场观测和钻孔电视相结合的研究方法,对某矿工作面煤层上方覆岩破坏及导水裂隙发育规律进行了研究.提出了河流下厚煤层开采覆岩导水裂隙带发育高度计算方法,揭示了厚煤层开采覆岩破坏形态及裂隙发育过程,分析了河流下采煤安全性,开展了河流下煤层开采地表河流综合防治技术研究并进行了实施.结果表明:研究区河流下厚煤层开采的导水裂隙带高度为118.5 m,裂采比为21.5;理论分析和数值模拟得到的导水裂隙带发育高度与现场实测结果一致,导水裂隙带高度呈阶梯形上升,每个阶段均有突增点,基本顶周期性破断后,基本顶上覆岩层易发生整体断裂下沉,最终表现为阶段稳定及突增现象;导水裂隙带在埋深较浅处(如河床)将直接发育到地表,没有防水安全煤岩柱;针对河流下厚煤层开采安全问题,提出了河流下采煤的安全技术措施,包括地面河流水体处理、河底内封堵导水通道、井下防治水等,彻底解除了河流下采煤的安全隐患,实现了河流下厚煤层安全开采.

关键词：

河流下采煤导水裂隙带漏失量钻孔电视水害防治

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沟壑区浅埋煤层开采覆岩运动演化致灾特征

李延军

315-325页

查看更多>>摘要：为进一步研究浅埋煤层开采沟壑区覆岩运动演化致灾特征,以榆神矿区锟源煤矿113101首采工作面为工程背景,采用了数值计算和物理相似模拟实验方法,分析了沟壑区浅埋煤层开采过程中覆岩应力及位移动态演化特征、覆岩破断及裂隙发育规律,初步揭示了过沟开采灾害特征及相互作用关系,针对性提出了综合治理方法.研究结果表明:过沟开采中,沟壑顺坡段呈"受压"状态,逆坡段呈"受拉"状态,谷底位移变化量最大、逆坡段其次、顺坡段最小.二号沟壑顺坡段下部及谷底、一号沟壑逆坡段下部及谷底范围分别形成应力集中且位移量达到最大,水平应力峰值为17.4、14.5 MPa,最大位移值为1.7、1.0 m.工作面推进至沟壑区顺坡段时周期来压步距约为逆坡段的两倍,顺坡段"覆岩完整区"面积较大,载荷传递至工作面支架易造成压架现象;沟壑逆坡段区域,覆岩厚度增加,拉伸型裂隙发育明显,易导致沟体滑坡;沟壑谷底区域,顶板切落形成塌陷型裂隙,易诱发工作面压架和突水溃沙灾害.不同灾害间相互关联,沟体滑坡抑制工作面突水溃沙但促进切顶压架灾害,顶板切落压架同时促进突水溃沙和沟体滑坡灾害.根据覆岩灾害产生区域及作用特征,提出了上游截排地表水、顺坡段中上部岩层预裂、逆坡段降坡加固、谷底及逆坡段坡脚注浆等综合防治措施,为工作面安全高效回采提供相应研究基础.

关键词：

沟壑区浅埋煤层应力演化覆岩运动裂隙发育

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