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期刊信息/Journal information
矿业研究与开发
矿业研究与开发

周爱民

双月刊

1005-2763

kyyk81@263.net

0731-88670962 88631209

410012

湖南省长沙市麓山南路343号

矿业研究与开发/Journal Mining Research and Development北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是经国家科技部和新闻总署批准国内外公开发行的矿业技术类期刊，由中国有色金属学会和长沙矿山研究院主办。主要刊载采矿、地压选矿、爆破、矿山机电与自动化、矿山计算机应用、矿山环保、资源综合利用、特殊采矿及经营管理等方向的内容。主要面向矿山企业、科研设计、高等院校、矿业经营管理等部门的工程技术人员、管理干部和师生。
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    双煤柱工作面开采覆岩运动及地表沉降规律研究

    马其马骥韦纯福袁瑞甫...
    73-81页
    查看更多>>摘要：针对葫芦素煤矿回采期间因缩面而产生的双煤柱结构问题,以葫芦素煤矿21102和21201工作面为工程背景,对双煤柱工作面煤层开采覆岩运动及地表沉降规律进行研究.结果表明:2-1煤层上覆第2岩层为主关键层并形成砌体梁结构,对采场矿压显现及覆岩运动起到最主要的控制作用;地表监测数据表明21102工作面已完全进入开采沉陷稳定期,回采21201工作面时,地表下沉速度及时、稳定,覆岩随采随动,危险性较小.相似模拟试验结果表明,随着模型开挖,横向裂隙逐渐向上覆岩层扩展,离层间距亦逐步扩大,并产生失稳垮落,21102工作面左侧方覆岩破断角为58°,右侧方覆岩破断角为62°,21201工作面左侧方覆岩破断角为56°,右侧方覆岩破断角为59°.工作面开挖后,覆岩依次垮落或下沉移动,与地表监测结果基本一致.研究成果可为深埋双煤柱工作面的安全回采提供借鉴.

    双煤柱相似模拟试验地表沉降关键层覆岩运动

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    深部煤巷切顶复用矿压显现规律及防控对策研究

    李超陈登红李琛郭伟宁...
    82-89页
    查看更多>>摘要：为改善沿空留巷顶底板变形量大的问题,以丁集矿1462(1)轨道顺槽为研究对象,综合数值模拟和现场实测的方法,对巷道围岩变形规律进行分析.结果表明,随着超前工作面距离的增加,巷道围岩垂直位移出现不同程度的减小,超前工作面60～120 m时,巷道围岩变形量在20 cm以内;超前工作面60 m以后,巷道围岩受采动影响程度低,逐渐趋于稳定,一次采动结束后工作面超前支承压力影响范围约为120 m.提出侧向切顶卸压结合分段支护的方案治理巷道变形,数值模拟结果表明,该方案可使得巷道垂直向位移下降62.5％,验证了该方案的理论可行性,经现场应用后效果良好,顶底板间距增高率达44％,可为同类型巷道支护提供理论参考.

    超前支承压力沿空留巷围岩变形规律数值模拟

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    基于UDEC的复合顶板端面冒顶影响因素研究

    叶敏杰李英明黄晨瑞程素娟...
    90-97页
    查看更多>>摘要：针对大埋深复合顶板端面易冒顶,煤壁易片帮等问题,以孙疃煤矿7242工作面为背景,采用理论计算及数值模拟等方法,从端面距、支架工作阻力、顶板黏聚力3个方面对复合顶板端面冒顶影响规律进行研究.研究结果表明:端面距是影响端面冒顶的主要因素,降低端面距可以减少顶板裂隙的发育,提高端面顶板的稳定性;支架工作阻力间接影响端面顶板的稳定性,支架工作阻力的大小与顶板裂隙发育高度及冒顶片帮事故负相关;较大黏聚力的岩体对于提高端面顶板稳定性有着积极作用.基于研究结果,有针对性地提出支架工作阻力提升至6800 kN,端面距控制为0.3 m,及时维护工作面顶板和煤壁稳定性的控制措施,现场实施结果证明,针对性措施保障了端面顶板的稳定性.

    复合顶板端面冒顶裂隙发育端面距顶板稳定性

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    煤矿采场上覆油页岩采动裂隙及孔隙率分布

    万朝骏鲁义王怀增朱立成...
    98-104页
    查看更多>>摘要：为研究上覆油页岩工作面推进过程中覆岩采动裂隙的演化机理,以子长县南家咀煤矿为工程背景,采用UDEC模拟软件,分析覆岩垮落特性与应力卸压区动态演化规律,并根据岩层下沉量得到充分采动下垮落岩体的三维孔隙率分布规律.研究表明:采场覆岩垮落形态呈上窄下宽的梯形分布,采动裂隙呈采空区两侧稳定发育,中部逐步压实至最小值的演化趋势;卸压区垂直应力明显低于采空区中部,赋存于采场垮落带内的油页岩层,卸压区分布形态随工作面推进逐步由"V"形转变为"W"形;根据采空区垮落岩体的三维孔隙率分布模型可知,同一平面高孔隙率区域呈环状分布,且随岩层赋存高度升高环状区域逐渐向采空区中部收缩,整体呈"空心梯台"结构.

    上覆油页岩UDEC采动裂隙瓦斯运移孔隙率

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    基于FDM-DEM的侧压系数对煤层注水钻孔影响研究

    王太成连清旺祁云霞
    105-113页
    查看更多>>摘要：煤层注水广泛应用于煤矿井工开采,注水后煤体湿润,使其强度和脆性减弱、塑性增加,并减少浮尘的产生量.对于深部低渗透、难注水煤层,煤层注水孔周围煤体变形破坏特征影响着煤层注水效果.基于有限差分法(FDM)与离散元法(DEM),构建了流固耦合模型,分析不同侧压系数条件下钻孔周围煤体变形破坏规律以及煤层注水渗流规律.研究结果表明:双向等压条件下,钻孔周围变形破坏范围以及注水孔隙水压力大致呈现圆形分布;而双向非等压条件下,则呈椭圆形分布,且在较小应力方向应力集中现象较为明显.随着侧压系数在1.6以内增大,钻孔上下两侧破碎区域相应扩大,但当侧压系数为1.6,1.8,2.0时,裂隙分布区域无明显差异.水压力分布和有效润湿范围与破坏区域分布相似.垂直润湿范围随着侧压系数的增大而发生较大的变化,总体呈先增大而后变化趋势较小.当侧压系数为1.0～1.6时,垂直润湿范围受侧压系数影响较大,而后因上下两侧的应力集中程度加大,致使上下两侧发生局部区域强烈挤压,润湿范围不会随之明显扩大.研究结果可为深部低渗透、难注水煤层的注水钻孔设计提供参考依据.

    离散元有限差分煤层注水侧压系数破坏特征润湿范围

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    高寒地区厚煤层上冻土体冻融循环后破坏特征研究

    李辉陈勇升李鑫林许金梦...
    114-120页
    查看更多>>摘要：为了揭示高寒地区厚煤层上冻土体冻融循环破坏特征,以高寒地区厚煤层上冻土体为研究对象,采用电液伺服岩石单轴实验机进行岩石力学试验,利用非金属超声波检测仪测试人工试件波速,得到了在不同含水量下冻融循环次数对于冻土体结构、峰值强度、弹性模量以及裂隙发育的影响特征.研究结果表明,随着冻融循环次数增加,一定含水率条件下的人工冻土试件的峰值强度-冻融循环次数和弹性模量-冻融循环次数的拟合函数关系曲线均为"开口向下"的抛物线,弹性模量以及峰值强度的降幅取决于应变累积速度以及损伤发展速度;随着冻融循环次数增加,人工冻土试件的波速逐渐减小,即内部孔隙、裂隙发育状况良好.从细观力学角度分析,历经数次冻融循环后,冻土渗透系数逐渐增大,水分迁移速度加快,冻胀力作用效果明显,细颗粒土逐渐被压实,同时产生大量的新生微裂隙,孔隙率逐渐增大.

    冻融循环厚煤层冻土体孔隙率冻胀力

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    冲击动载下锚固节理岩体剪切破坏模拟研究

    翟乾钰宁建国王俊史新帅...
    121-127页
    查看更多>>摘要：为探究冲击动载下不同节理角度对锚固节理岩体剪切破坏的影响规律,基于ABAQUS软件开展了动载冲击下不同节理角度锚固岩体的动态剪切数值模拟研究,系统分析了动载冲击下锚固节理岩体的剪切破坏演化过程及锚杆发生剪切破坏时的切应变、切应力与剪切位移,并依据理论分析提出了最优锚固角方案.研究结果表明:动载冲击过程中,锚杆与岩体在不同冲击时期分别提供了不同程度的锚固系统抗剪力;当锚固岩体节理角度为60°时,锚杆发生剪切破坏所产生的切应变、切应力与剪切位移最大,90°次之,45°最小;通过最佳锚固角估算公式验证了最优锚固角在60°至70°范围内.研究成果对动载巷道节理岩体的加固工程具有一定的指导和借鉴意义.

    节理岩体锚固剪切特性冲击动载数值模拟

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    温度对深部裂隙砂岩裂纹扩展规律的影响

    王治磊康志强冯江江姚旭龙...
    128-135页
    查看更多>>摘要：为研究裂隙砂岩在不同温度条件下的力学特性和裂纹扩展规律,对不同温度(-20 ℃、20 ℃、40 ℃)处理后的裂隙砂岩进行双轴压缩试验,并采用PFC2D模拟了裂隙砂岩在不同温度作用后的双轴压缩试验,分析了裂隙砂岩在温度作用后的裂纹演化、破坏模式、扩展速率和扩展形态等参数的变化规律.研究结果表明,温度对裂隙砂岩的裂纹扩展速率和形态有着显著影响,高温条件下裂纹扩展速率更快,并且裂纹形态呈对称"L"形,同时裂纹数量增多;低温条件下裂纹扩展速率减缓,裂纹形态呈对称平行直线形.此外,温度对颗粒之间的摩擦力和黏结力也会产生影响,从而影响裂纹扩展.通过对比温度-应力耦合数值模型与试验结果可知,两者的相似度高达95％,可以较好地验证裂隙砂岩裂纹扩展规律,研究工作可为岩石力学领域的技术创新提供新思路和新方法.

    裂隙砂岩温度裂纹扩展规律力学特性PFC2D

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    砂岩蠕变模型及参数演化规律

    张院成邓飞
    136-142页
    查看更多>>摘要：为更深入认识岩石黏弹性力学行为,建立了改进的Maxwell模型,以砂岩蠕变试验结果为依据,检验了模型的可行性,并在此基础上,提出了获得不同加载时刻该模型参数的方法,对采用该法得到的结果进行拟合及敏感性分析.研究结果表明,改进的Maxwell模型可以描述砂岩黏弹性特性,且弛豫时间对应力水平较为敏感,而分数阶导数恰恰相反;分数阶导数与岩石内裂纹发育情况呈正相关;岩石稳态蠕变变形过程就是由黏弹性过渡到弹黏性的过程;分数阶演化方程中,系数a主要调控分数阶导数衰减速率,系数b反映分数阶导数衰减方式.该研究成果为明确模型参数物理意义,揭示岩石蠕变全过程提供了参考.

    改进Maxwell模型敏感性分析分数阶导数分数阶演化方程

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    基于VMD-BiLSTM组合模型的矿井涌水量时间序列预测方法研究

    王飞荣统瑞侯恩科樊志刚...
    143-151页
    查看更多>>摘要：矿井涌水量的精准预测对确保煤矿安全生产和保护地下水环境具有重要作用.为提高矿井涌水量时间序列预测精度,构建了一种基于变分模态分解(VMD)与引入贝叶斯算法优化双向长短期记忆网络(BiLSTM)的矿井涌水量组合预测模型.首先,利用VMD将矿井涌水量时序数据分解为多个子序列,然后将分解所得各子序列分别输入到BiLSTM模型中,引入贝叶斯算法优化各模型的超参数,最后,将各子序列的预测结果进行叠加求和得到最终预测值,并与其他模型的预测结果进行对比分析.结果表明,本模型在单步预测中优势较为明显,在多步预测中的表现也相当不俗,预测精度可以达到生产需求,验证了该模型在矿井涌水量时序预测方面的有效性和适用性.

    变分模态分解双向长短期记忆网络贝叶斯算法矿井涌水量预测时间序列

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