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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

    浅埋煤层沟谷区高位关键层破断动载机理及应用

    来兴平朱浩宇郭中安顾合龙...
    879-888页
    查看更多>>摘要：针对西部沟谷地形易发生动载矿压的问题,通过相似模拟、理论计算分析、现场实测,对复合关键层下工作面过沟谷区强矿压显现特征进行分析与对比,构建了复合关键层下沟谷区上坡段失稳结构模型,推导了上覆岩层移动过程中高位关键层回转变形与滑落失稳初次破断步距计算公式.研究表明:工作面过沟谷区域高位关键层缺失的上坡段时极易发生剧烈的切顶、压架、台阶下沉等动载现象.沟谷区上坡段先发生回转变形失稳,随后破断块体形成的链式结构发生滑落失稳冲击下部工作面造成强矿压显现.通过构建连续沟谷区高位关键层非均布载荷梁结构力学模型基本单元,计算得出初次回转变形与滑落失稳破断步距分别为 27、142 m,与 1305-2 工作面过第一条沟谷距谷底145 m处发生压架的位置较为吻合.结合高位关键层破断动载机理提出了过沟谷地形动载矿压综合防治措施并应用到朱家峁煤矿开采中,计算得出 1305-2 工作面过第二条沟谷与1307-2 工作面分别于147、126 m处发生剧烈来压,对计算的危险区域采取水力压裂等防治措施,防治效果良好,为过沟谷地形开采时动载矿压防治提供了理论依据.

    浅埋煤层沟谷区滑落失稳动载矿压矿压防治

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    基于分布式光纤技术的深井工作面覆岩采动裂隙演化规律研究

    秦志宏赵光明孟祥瑞程详...
    889-898页
    查看更多>>摘要：为研究深井坚硬顶板综放开采覆岩裂隙演化规律,将布里渊散射的光频域散射技术(BOF-DA)应用于物理相似模型试验.以千米深井信湖煤矿首采综放工作面地质条件为工程背景,在实验室构建采场覆岩模型,通过预先埋设的传感光纤,探究回采过程中覆岩变形与光纤应变的响应特征.设计了2 个钻孔并将光纤植入工作面顶板,实现了采场顶板走向 65 m、倾向 24.5 m、垂高119 m空间范围内覆岩运移破断规律的监测,获得了工作面推进期间采场顶板光纤的应变数据.结果表明:光纤应变曲线与覆岩变形特征存在明显对应关系;覆岩离层、断裂、切落点光纤应变呈现凸峰状,可以表征采场覆岩"横三区,竖三带"边界特征演化过程;光纤应变曲线凸峰范围和峰值大小变化与采场覆岩运移强度发展趋势基本一致;基于光纤应变与覆岩结构演化的响应关系,结合818 工作面覆岩岩性组合,分析现场光纤应变数据确定的工作面"三带"高度与模型试验、理论计算数值吻合,符合矿井实际情况,验证了分布式光纤监测技术在深井坚硬顶板覆岩结构演化监测中的可靠性与准确性.试验结果可为类似条件下采场覆岩变形移动规律的研究提供参考.

    分布式传感光纤光纤响应特性采动裂隙"两带"高度

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    深部大倾角不对称空间围岩结构工作面合理支架阻力研究

    马守龙南新科张明姚强岭...
    899-907页
    查看更多>>摘要：以某矿典型深部大倾角211112 综采工作面为工程背景,系统阐述了大倾角采场空间围岩结构分布特征,据此建立了大倾角工作面上、下端空间围岩结构力学模型,得到了大倾角工作面的来压步距及支架阻力等技术参数的定性关系;构建了FLAC3D数值计算模型,揭示了深部大倾角采空区围岩应力场分布特征;通过定量分析深部大倾角工作面支架在各阶段、各工况的工作阻力,明确了深部大倾角综采工作面上、下端支架合理工作阻力的确定方法,合理选择了 211112 工作面的液压支架型号并成功应用于现场.

    深部开采大倾角煤层空间围岩结构支架阻力围岩应力场

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    巨厚关键层对冲击矿压动静载作用机制研究

    周坤友窦林名李家卓杨科...
    908-919页
    查看更多>>摘要：以陕西某千米深井巨厚关键层下采场冲击矿压显现为工程背景,分析了巨厚关键层矿震发育及采场冲击显现特征,采场第4、5 工作面回采时巨厚关键层内矿震发育逐渐覆盖巨厚关键层全厚范围,且巨厚关键层下冲击显现主要发生在第 4、5 个工作面走向中部区域并监测到高能矿震.研究了巨厚关键层下采场覆岩结构及围岩应力演化特征并揭示了巨厚关键层对围岩动静载应力的作用机制.研究结果表明:巨厚关键层下采场第4、5 工作面回采时,巨厚亚关键层和主关键层分别发生破断运动,顶板形成大尺度悬臂-铰接结构,其承担上覆载荷并转移至相邻实体煤区域,导致采场周围煤岩体静载应力显著升高;采动影响下大尺度悬臂-铰接结构发生多岩层协同破断,产生高能矿震动载扰动作用,导致高应力煤体动力失稳,冲击风险显著增加.提出了巨厚关键层下冲击矿压顶板深孔预裂爆破防治方案,实践结果表明该方案能够明显减小工作面顶板来压步距和矿震活动强度,显著降低冲击风险.

    冲击矿压巨厚关键层动静载应力覆岩结构深孔预裂爆破

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    基于NSCB冲击试验的不同层理间距砂岩能量演化及损伤特性

    王雁冰宋佳辉付代睿吴后为...
    920-933页
    查看更多>>摘要：采用分离式霍普金森压杆试验系统(SHPB),对层理间距 6、8、10 mm的直切槽半圆砂岩试件(NSCB)进行动态冲击试验,利用高速相机记录其破坏形态,分析砂岩在不同层理间距条件下的应力、应变响应特征,能量演化特性以及各阶段的能量演化持续时间,并对其损伤特性进行分析.利用离散格子弹簧模型(DLSM)模拟不同层理间距条件下砂岩试件的动态断裂过程,分析其层理间岩石基质的应力、应变、能量演化及损伤特性,并根据动能演化曲线分析其总动能和损失动能耗散情况.结果表明:砂岩动态断裂形态和应力、应变特性受层理间距改变影响明显.当层理间距增大时次生裂纹减少,裂纹扩展速度增大,同时应力、应变峰值增大.能量演化各阶段持续时间均随裂纹扩展速度增大而缩短,可释放弹性应变能峰值随层理间距增大而减小,总吸收能和耗散能峰值则不断增大.层理间距较大时,损伤曲线增长速率在前期较大,后期衰减减小,层理间岩石基质越远离切缝中线,后期损伤累积速度衰减明显.层理间岩石基质的应力、应变及能量演化曲线峰值随层理间距增大而降低,其相关性随岩石基质远离切缝中线而减弱.

    SHPBNSCB层理间距能量演化损伤演化数值模拟

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    基于多重分形理论的花岗岩岩爆试验声发射信号特征研究

    祁浩李春晓李长祺
    934-945页
    查看更多>>摘要：运用声发射系统采集不同中主应力条件下花岗岩岩爆试验过程中的声发射信号,分析岩爆破坏过程和岩爆时刻竖向应力及声发射振铃计数水平,运用多重分形理论分析竖向应力快速加载至岩爆结束过程中声发射振铃计数在时域上的分布特征.研究结果表明:中主应力水平越高,岩爆破坏越剧烈,岩爆时刻竖向应力水平趋于稳定,竖向应力快速加载阶段的累计声发射振铃计数有所提升;竖向应力不断提升,声发射振铃计数多重分形谱形态呈现宽—窄—宽的变化趋势,多重分形谱宽总体呈先降后增,提取谱宽平滑曲线中先降后增的转折点进行岩爆预警,发现中主应力越高,岩爆预警时间越长,岩爆突发性有所下降;越接近岩爆,广义分形谱的非线性逐渐减弱,在岩爆发生阶段又有所凸显,且中主应力越高,声发射振铃计数在时域上的分布越均匀.该研究表明高中主应力和竖向应力快速增加可提高岩爆过程中裂纹连续扩展行为的活跃度.

    岩爆试验中主应力声发射多重分形特征岩爆预警

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    深井沿空巷道锚网索支护安全评价系统研发及应用

    孟庆彬辛学奎刘滨黄炳香...
    946-957页
    查看更多>>摘要：锚网索支护是煤巷有效的支护形式,在高应力作用下沿空巷道围岩变形量大、支护结构易失效,锚网索支护煤巷安全性问题较为突出.针对深井沿空巷道顶板离层与围岩大变形挤压破坏特点,将稳定性安全评价重点聚焦于巷道围岩变形与支护结构破坏两方面.基于模糊综合评价理论建立深井沿空巷道锚网索支护综合评价指标体系,采用层次分析法计算评价指标体系内各因素的权重.采用理论分析、数值模拟及工程类比等方法,得到沿空巷道顶板离层临界值的理论解,确定巷道锚杆、锚索的抗拉临界荷载值,定义深井沿空巷道围岩变形分级,建立沿空巷道围岩变形与支护结构受力分级评价标准.基于Visual Studio 2019 开发环境与.NET Framework 4.0 平台,采用C#高级编程语言开发深井沿空巷道锚网索支护安全评价系统,设计煤柱宽度优化、锚网索支护参数设计、安全评价、规范查询、用户管理等5 大功能模块,实现沿空巷道煤柱宽度优化及锚网索支护参数设计;基于矿压监测数据对巷道围岩与支护结构作出安全性评价,验证了该系统的实用性和准确性.

    深井沿空巷道锚网索支护评价指标体系安全评价系统

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    动压沿空巷道煤柱失稳的能量表征与调控研究

    王猛李志学尚栋煌韦四江...
    958-970页
    查看更多>>摘要：煤岩破坏是能量驱动下的状态失稳现象,从能量角度描述煤岩破坏是评价工程稳定的有效方法之一.基于能量耗散有限差分算法,提出采用耗散能集中区定位煤岩破坏位置,采用耗散能密度评估煤岩破坏程度,描述煤岩峰后软化和变形破坏行为.将动压煤柱简化为平面应变模型,研究覆岩给定变形作用下煤柱耗散能演化规律,从能量角度揭示煤柱的变形失稳路径:煤柱能量耗散主要发生在峰后和残余阶段,峰后剪切面与角部能量耗散区贯通,并随加载程度增加发生内移,一旦弹性区消失,煤柱存在失稳风险.煤柱能量耗散及稳定状态与煤柱宽度、加载程度和加载方式有关.建立煤柱主动支护模型,研究锚杆(索)对能量耗散的调控效应,发现锚杆(索)可有效改善耗散能的传递和分布状态,支护强度增加有利于提高煤柱延性和抗变形能力,不同支护方式对耗散能的调控效果不同,锚索优于锚杆,对穿锚索优于常规锚索.以榆树岭矿小煤柱留巷为例,介绍小煤柱"锚杆+对穿锚索"支护的现场应用,取得良好的控制效果.

    沿空巷道护巷煤柱变形失稳能量演化稳定控制

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    构造应力影响下软岩巷道围岩破坏机理及控制技术研究

    武瑞龙车驰远王超群都书禹...
    971-981页
    查看更多>>摘要：针对构造应力影响下软岩巷道持续变形难控制的问题,以发耳煤矿 50104 运输巷为研究对象,采用现场实测、理论分析和数值模拟等方法,从巷道围岩岩性和应力环境的角度,探究其破坏机理及控制对策.结果表明:低强度软岩加剧了岩体损伤,构造应力孕育了蝶形塑性区,软岩诱发了蝶形塑性区恶性扩展,支护设计缺乏针对蝶叶区域的控制.提出了基于蝶形破坏特征的软岩巷道围岩控制对策—蝶形塑性区靶向加固.其基本科学内涵为支护手段精准介入蝶叶区域,各支护构件协同作用控制蝶形塑性区扩展,提高围岩承载能力;技术关键为锚索与JSMZ20-22 新型锚注装置配合使用,实现全长锚固.构建了以"锚网喷+锚注式锚索全长锚固"为核心的蝶形塑性区靶向加固巷道围岩修复方案.现场监测结果表明:顶底板最大移近量为 158 mm,两帮最大移近量为121 mm,蝶叶塑性区未出现进一步扩展,巷道围岩变形破坏得到了有效控制.

    软岩巷道构造应力塑性区蝶形破坏围岩控制

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    深部巷道注浆锚索锚注分析及返修控制研究

    孙茂如程桦潘锐王雷...
    982-989页
    查看更多>>摘要：针对深部巷道原支护方案难以维护巷道稳定、矿方返修方案无法有效遏制顶板破碎下沉等问题,分析注浆锚索主要参数对岩体复合力学参数的影响规律,推导注浆锚索锚注体承载能力计算公式,算例分析承载能力变化规律,在此基础上,对比分析锚注返修方案和矿方返修方案控制效果.结果表明:注浆加固对复合内摩擦角提高的贡献远大于注浆锚索间排距,内摩擦角提高值由0°增加到20°时,复合内摩擦角提高率达到98.8%;注浆加固中黏聚力提高对复合黏聚力的影响远高于内摩擦角,黏聚力提高值由0 MPa增加到 0.8 MPa时,提高率达到 131.1%;复合黏聚力对锚注体承载能力影响显著,由0.61 MPa增加到1.41 MPa时,承载能力提高率增加到 60.2%;锚注体承载能力随注浆锚索间排距的增加而降低,间排距由 0.8m增加到 2m时,承载能力降低率为25.5%.锚注返修段比矿方返修段顶板位移控制率提高了27.8%,控制效果显著,可以在巷道返修特别是顶板破碎地段推广锚注返修方案.

    深部巷道注浆锚索锚注体算例分析承载能力

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