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

地下气化场地地基稳定性评价及燃空区封存超临界二氧化碳初探

李怀展唐超郭广礼雷少刚...

326-340页

查看更多>>摘要：为促进燃空区及其场地高效再利用,结合煤炭地下气化工艺特点及燃空区特征建立了气化隔离煤柱稳定性评价模型、覆岩裂隙发育高度计算模型及地表残余变形预测模型,进而提出了燃空区场地稳定性评价方法,为燃空区场地的再利用提供了技术支撑.同时,针对燃空区治理难题,结合CO2地质封存面临的瓶颈提出了煤炭地下气化耦合超临界CO2封存的思路,分析了气化炉参数对燃空区封存超临界CO2后盖层裂隙发育规律的影响,并建立了燃空区封存超临界CO2过程中隔离煤柱稳定性评价方法,为面向煤炭地下气化耦合CO2封存的生产设计提供了科学依据.最后,提出了煤炭地下气化耦合CO2封存目前存在的主要问题,并强调了迫切需要开展的相关研究工作.研究成果对促进燃空区及其场地再利用具有一定的理论和实践指导意义.

关键词：

煤炭地下气化场地稳定性CO2地质封存煤柱稳定性评价燃空区封存

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万方数据
维普

非定向近水平钻孔轨迹参数的解算及应用

高杰秦松张佳乐常乐乐...

341-351页

查看更多>>摘要：为解决目前井下瓦斯抽采短钻孔、探放水钻孔及地质勘探钻孔等非受控近水平钻孔轨迹随钻测量发展缓慢问题,开展了非定向近水平钻孔轨迹参数解算及现场应用.对近水平钻孔轨迹的5种解算方法进行对比分析,选择平均角法并植入Visual C++6.0软件,开发了随钻轨迹测量数据处理及钻孔轨迹图展示软件,研发了抗地磁场干扰的随钻测量装置.该软件通过对钻孔数据进行解算,展示了钻孔二维及三维形态轨迹图;将钻孔轨迹与矿井生产图结合,形成利于管理的轨迹跟踪底图,并根据偏差量划分出瓦斯抽采空白条带区域或勘探盲区.在贺西煤矿进行工业性试验,获取了 11个钻孔的钻孔轨迹,结合工作面抽采系统图对瓦斯抽采空白条带进行分析识别,绘制了钻孔轨迹图和瓦斯抽采空白区域分布图,取得了较好的现场应用效果.

关键词：

近水平钻孔随钻测量偏差量钻孔轨迹瓦斯抽采空白带

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煤-热协同开采导水断层岩体热-流-固耦合试验研究

马丹侯文涛孔赛博张吉雄...

352-361页

查看更多>>摘要：导水断层岩体的高渗透性为煤炭-水热型地热能高效协同开采提供了新思路,研究深部热-流-固耦合条件下断层岩体的渗透性演变规律是实现煤-热协同开采的重要前提.自主研制了热-流-固耦合三轴试验系统,开展了导水断层岩体热-流-固耦合特性试验.试验结果表明,热-流-固耦合作用下破碎岩体的渗透过程可以划分为冲蚀增透阶段及体缩抑流阶段,其中,冲蚀增透阶段发生在试验初期,岩体的渗透性参数(孔隙率、流速及渗透率)在该阶段迅速增长,进入体缩抑流阶段后保持小幅波动.高温下岩石颗粒的热膨胀效应抑制了岩体孔隙空间扩展,导致渗透参数在冲蚀增透阶段增长缓慢;水压越高,渗透参数在冲蚀增透阶段增幅越大,表明高水压的冲蚀效应更显著;加载轴压与围压均会促进岩体的体缩效应,抑制渗透压力的冲蚀效果,导致试样渗透特性降低.文章丰富了导水断层岩体热-流-固耦合特性研究,为煤-热高效协同开采提供了试验基础.

关键词：

煤-热协同开采断层岩体热-流-固耦合特性冲蚀效应

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含水率影响下煤体巴西劈裂特性与弱化机制

张村王磊王潇杰刘金保...

362-371页

查看更多>>摘要：利用废弃矿井采空区作为储水空间对矿区生态环境和经济发展具有重要作用,但在不同含水率影响下,煤岩体强度会出现一定的弱化,进而影响地下储库的稳定性.以关闭的大台矿井-710 m开采水平3#煤层煤样为研究对象,研究不同含水率煤样巴西劈裂强度弱化程度、劈裂破坏特征和声发射演化规律;借助CT扫描浸水前后煤样孔隙特征,探究其内在影响机制.研究结果表明:干燥煤样圆盘表面的主要裂纹沿劈裂面存在,而饱和煤样的裂纹偏离劈裂面,形成许多不规则的剪切裂纹.随着含水率的增加,圆盘表面劈裂裂隙平整度降低,从干燥到饱和,裂隙分形维数由1.066升高至1.298;煤样抗拉强度随含水率增加呈线性减小,但峰值应变则呈先增大后减小的抛物线变化;煤样声发射累计计数随含水率增加而逐渐减小,破坏阶段低含水率煤样产生张拉为主的拉剪复合裂隙且尺度较大,高含水率煤样产生小尺度张拉裂隙.煤样浸水后原生裂隙扩张,孔隙率提高2.55％,煤样孔隙率升高使煤样损伤发育加速,进而导致在劈裂过程中更易形成贯通裂隙;水的存在弱化了原生裂隙胶结强度,使劈裂裂隙沿强度较小的节理裂隙面扩张,初始劈裂面粗糙度增加.新增裂隙的减小也同样使声发射强度降低.

关键词：

废弃矿井含水率巴西劈裂抗拉强度声发射弱化机制

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煤岩组合体峰后卸加载力学特性及支护作用机理

段会强王超孙明

372-383页

查看更多>>摘要：为深入研究煤岩组合体的峰后卸加载力学特性,采用PFC(Particle Flow Code)数值模拟软件对其进行了模拟试验,分析了不同卸载应力水平、卸载速率和支护方案对其强度、弹性模量、峰值轴向应变、冲击能量指数及声发射等特征的影响.结果表明:煤岩组合体在峰后阶段已经产生损伤,其峰后卸加载强度、弹性模量、冲击能量指数和最大声发射撞击计数均低于峰前常规单轴压缩的结果.在相同的卸载速率下,峰后卸载应力水平越高,煤岩组合体峰后卸加载强度越高.卸载速率对煤岩组合体峰后卸加载有整体强化和局部弱化两方面的作用.在相同峰后卸载应力水平条件下,随卸载速率的增加,煤岩组合体峰后卸加载强度呈"先增大、后减小"的演化特征.支护能够显著提高破碎煤岩组合体的强度和弹性模量,但只有稳定的支护方式才能够有效降低其冲击能量指数.为提高破碎煤岩体的稳定性和降低冲击风险,应当选择具有高强度、高可靠性和大变形能力的支护系统并增加护表面积.工程示例证明研究成果对现场工程实践具有指导意义.

关键词：

煤岩组合体峰后力学特性声发射支护

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采空区不同岩性破碎岩石压实变形及声发射特征研究

温蓬郭文兵白二虎吴东涛...

384-394页

查看更多>>摘要：采空区不同岩性冒落破碎矸石的压实特性及承载力学性质对上覆岩层移动破坏有重要影响.采用侧限压缩试验与声发射测试试验方法,对相同级配的砂岩、砂质泥岩两种单一岩性及砂岩-砂质泥岩组合岩性破碎岩石在侧限压缩条件下的变形特征、破碎特征及不同压缩阶段的声发射特征进行了研究.结果表明:在加载前期,破碎岩石的应变随时间的变化曲线存在直线上升段,随时间增加,呈现急剧上升后趋于平缓的特征;不同单一及组合岩性破碎岩石在侧限受压过程中应力与应变均呈非线性关系;根据破碎岩石的应力-应变特征将破碎岩石的压缩变形过程划分为快速压密阶段、缓慢压实阶段及稳定压固阶段.随着轴向压力逐渐增大,破碎岩样的大颗粒骨架破坏、中等颗粒移位滑动、小颗粒填充孔隙;不同岩性的应变与应力呈正相关关系,孔隙率与应力呈负相关关系,组合岩性岩样介于单一岩性岩样之间;不同单一、组合岩性比例与破碎岩样分形维数呈指数函数关系;基于压实变形声发射测试试验结果将破碎岩石压缩过程划分为滑移流动变形阶段、压裂变形填充阶段及压密弹性变形3个阶段;不同阶段破碎岩样的累计计数及累计能量曲线均表现出阶段性的变化特征,随着应力增加,前期声发射累计振铃计数及累计能量表现出先快速线性增加,后趋于平缓,再上升的趋势,后期增加速率逐渐减小,曲线逐渐趋于平缓;组合岩性岩样的声发射累计计数及能量均介于单一岩性岩样之间.研究结果为采空区上覆岩层及地表移动、采空区安全治理提供有力的理论指导.

关键词：

采空区破碎岩石压实特性分形维数声发射监测

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液氮作用下冻结态与融化态煤体力学特征及劣化机理研究

秦雷马超李树刚林海飞...

395-406页

查看更多>>摘要：液氮可通过改变煤层内部结构从而影响煤体力学性能.为研究液氮作用下煤体劣化机理,以冻结态和融化态煤样为研究对象,采用扫描电镜观测煤体内部裂隙形态,通过开展巴西劈裂试验、单轴抗压试验测得其力学特征变化.研究结果表明:单次冻结50 min以上,煤体抗拉、单轴抗压强度增加,随着冻结时间增长,煤体强度、弹性模量呈先增后减趋势;冻融循环次数增加,煤体力学性能降低,初期(0～10循环)降幅较大,后趋于平缓;冻融循环造成的煤体损伤更严重,融化态煤样更易形成致密裂隙网格;为评价不同状态煤体冻融损伤,计算相对弹性模量E,拟合冻融次数和相对抗拉强度σs、相对抗压强度σu的关系,随着冻融次数增加,E、σs和σu均在冻融初期大幅下降,后趋于平缓,且融化态煤体后期降低幅度大于冻结态煤体.

关键词：

巴西劈裂单轴压缩力学强度脆性破坏破坏应变

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页岩气/煤层气压裂井非均质缝网试井反演方法

吴永辉程林松谢维扬黄世军...

407-419页

查看更多>>摘要：页岩气/煤层气压裂井缝网反演是开发调整部署、提采方案优选与效果评价的基本依据,但储层天然裂缝发育,压裂缝网形态复杂、非均质性强,现有试井方法难以有效反演.在表征页岩气/煤层气赋存、非线性流动机理、不同尺度非均质缝网的基础上,建立了压裂井多介质渗流数学模型,基于改进格林元方法实现了模型的高效数值求解,获得了页岩气/煤层气压裂井的压力动态响应特征,明确了流动阶段与非均质缝网参数的影响规律,构建了非均质缝网参数的试井反演方法,并结合现场案例进行了应用研究.结果表明:页岩气/煤层气压裂井压力动态响应主要展示出6个流动阶段,考虑储层分区后会出现改造区拟稳态流动阶段;裂缝导流能力主要影响早期双线性与线性流阶段,裂缝长度对边界控制流之前的阶段均有较大影响;相同裂缝长度与压裂段数下,缝网形态的压力动态响应较弱,需要联合地质、压裂、微震监测等资料才能反演缝网非均质性;所提出的试井分析方法综合了缝网建模、动态模拟、特征线/图版拟合等过程,可以实现压裂井非均质缝网反演,为页岩气/煤层气气藏工程研究提供了理论基础与技术支持.

关键词：

煤层气页岩气压裂井非均质缝网反演方法

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不同应变率下干燥及饱水凝灰岩拉伸力学性能及裂纹扩展试验研究

王浩宗琦汪海波王梦想...

420-429页

查看更多>>摘要：为研究饱水状态和应变率对凝灰岩拉伸力学特性的影响,采用电液伺服压力机及直径50 mm分离式霍普金森压杆(SHPB)对凝灰岩开展静态和动态巴西圆盘劈裂拉伸试验,利用高速摄像系统获取试件在高应变率下裂纹扩展过程及破碎形态,并结合放大1 000 倍的电子数码显微镜观测岩石表面及断口处的细观结构.研究结果表明:试件拉伸强度存在明显的应变率效应,且应变率越大,试件到达峰值应力的时间越短;静载作用下饱水试件抗拉强度均值是干燥试件的88.12％,0.2,0.3,0.4 MPa气压作用下,饱水试件拉伸强度分别为干燥试件的99.89％,95.25％和90.52％,饱水作用对岩体造成劣化,降低其抗拉强度;0.2,0.3,0.4 MPa气压作用下,饱水试件动态增强因子(DIF)均值分别是干燥试件的1.14,1.08,1.05倍,由于黏聚力与"stefen"效应的存在,饱水试件DIF高于干燥试件;随着应变率的增大,试件裂纹扩展速度加快,且饱水试件裂纹扩展宽度和速度均高于干燥试件;静载作用下试件呈典型劈裂拉伸破坏形式,动载作用下试件拉伸与剪切破坏共存;凝灰岩自身存在大量原生节理、孔隙等结构薄弱面,在应力波作用下,试件薄弱面处的裂纹发生扩展贯通并最终发生破坏,水的侵蚀作用使饱水试件裂纹扩展程度明显高于干燥试件.

关键词：

饱水应变率峰值应力DIF裂纹扩展破碎形态细观结构

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温度对不同孔隙砂岩Ⅰ型断裂韧度影响的试验研究

黄彦华陶然韩媛媛陈笑...

430-436页

查看更多>>摘要：高温岩石力学特性是煤炭地下气化等岩石工程围岩稳定分析和支护设计的重要依据.为揭示高温后岩石断裂特性,对两组不同孔隙率砂岩进行高温(25～800 ℃)处理,采用图像处理技术获得砂岩热裂纹分布特征,探究高温后砂岩微裂纹面积比演化规律;对高温后砂岩进行三点弯曲试验,分析高温对砂岩载荷-位移曲线、Ⅰ型断裂韧度及破裂模式的影响规律.结果表明:高温后砂岩微裂纹面积比随温度升高呈先减小后增大趋势,较高孔隙率C组砂岩微裂纹面积比更大;相同温度条件下,A组砂岩Ⅰ型断裂韧度高于C组砂岩;随着温度的升高,两组砂岩Ⅰ型断裂韧度均先增大后减小,阈值温度分别为200 ℃和400 ℃;三点弯曲作用下,从预制裂隙尖端萌生的裂纹扩展导致砂岩试样破坏,且温度越高,砂岩破坏程度越明显.

关键词：

岩石力学高温作用Ⅰ型断裂韧度微观结构图像处理

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