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急倾斜煤层开采覆岩联动致灾特征分析 预览
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作者 兴平 代晶晶 李超 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期122-130,共9页
针对乌鲁木齐矿区急倾斜煤层采空区顶板冲击失稳诱发动力灾害问题,根据乌东煤矿地质条件进行灾害成因分析,建立急倾斜煤层覆岩结构力学模型,结合顶板岩梁能量分布特征,明确致灾源头,提出防控措施;鉴于此,设计覆岩联动致灾物理相似模拟试... 针对乌鲁木齐矿区急倾斜煤层采空区顶板冲击失稳诱发动力灾害问题,根据乌东煤矿地质条件进行灾害成因分析,建立急倾斜煤层覆岩结构力学模型,结合顶板岩梁能量分布特征,明确致灾源头,提出防控措施;鉴于此,设计覆岩联动致灾物理相似模拟试验,采用红外热像与岩石破裂声发射(Acoustic Emission,AE)综合监测手段分析覆岩联动致灾阶段性“声-热”演化规律,结合3DEC离散元数值计算,确定灾源时空信息,指导动力灾害防控。研究结果表明:急倾斜煤层开采顶板岩梁与覆岩应力拱形成的“拱-梁”结构具有空间结构关联特征,该结构在高阶段水平分段短壁综放开采条件下失稳诱发动力灾害,将顶板岩梁按能量等级划分为本水平梁端起裂区、中部离层演生区和上水平拱脚高能区3个区域,其中上水平拱脚高能区为重点致灾区域;同时,在急倾斜煤层开采过程中覆岩结构动态破裂具有阶段性“声-热”演化规律,结合三区内热值异化程度与AE能率演化特征,将顶板破断周期划分为低水平发展、震前平静、加速活跃和松弛阶段,其中加速活跃阶段为灾害孕育期;基于研究结果制定了采空区顶板预裂爆破切顶解危措施,经全景智能钻孔窥视监测,致裂效果明显,灾害得到有效控制,为急倾斜煤层开采动力灾害防控提供借鉴。 展开更多
关键词 急倾斜煤层 动力灾害 覆岩结构 红外热像 “声-热”演化特征
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综采面区段煤柱宽度的PSO-SVM预测模型 预览
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作者 吴旋 兴平 +3 位作者 郭俊兵 崔峰 王泽阳 许慧聪 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2020年第1期64-70,共7页
为准确预测缓倾斜煤层区段煤柱宽度,分析了缓倾斜煤层综采工作面的主要影响因素,选取8个因子,建立了粒子群优化的支持向量机区段煤柱宽度预测模型(Particle Swarm Optimization Support Vector Machine,PSO-SVM),通过缓倾斜煤层的区段... 为准确预测缓倾斜煤层区段煤柱宽度,分析了缓倾斜煤层综采工作面的主要影响因素,选取8个因子,建立了粒子群优化的支持向量机区段煤柱宽度预测模型(Particle Swarm Optimization Support Vector Machine,PSO-SVM),通过缓倾斜煤层的区段煤柱宽度情况统计分析,对粒子群优化的支持向量机模型(PSO-SVM)、网格搜索优化的支持向量机模型(GS-SVM)和遗传算法优化的支持向量机模型(GA-SVM)3种预测方法的精度进行了对比分析。结果表明:3种方法的预测平均相对误差PSO-SVM为1.81%,GS-SVM为8.36%,GA-SVM为3.78%.PSO-SVM模型有较高的预测精度和较强的普适性,能够相对精确、高效地预测缓倾斜煤层区段煤柱宽度,对缓倾斜煤层综采面区段煤柱宽度选取具有一定指导意义。 展开更多
关键词 支持向量机 区段煤柱宽度 粒子群优化算法 预测
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采动裂隙煤岩破裂过程热红外辐射异化特征
3
作者 兴平 刘小明 +3 位作者 单鹏飞 张帅 方贤威 胥海东 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期777-785,共9页
高应力强卸荷下煤岩动力破坏现象频发,明确煤岩破裂前兆信息是保障深部煤炭安全开采的重要内容。为定量研究采动裂隙煤岩破裂过程热红外辐射异化特征,采用实验手段分析受载下裂隙煤岩体损伤直至破裂过程热红外辐射温度时域演化规律与异... 高应力强卸荷下煤岩动力破坏现象频发,明确煤岩破裂前兆信息是保障深部煤炭安全开采的重要内容。为定量研究采动裂隙煤岩破裂过程热红外辐射异化特征,采用实验手段分析受载下裂隙煤岩体损伤直至破裂过程热红外辐射温度时域演化规律与异常区域迁移特征,对比分析预制结构面对红外辐射异化特征的影响,揭示热红外辐射温度场与声发射耗散能量间的关系。结果表明:裂隙煤岩破裂过程热红外辐射温度时域演化规律划分为Tave的平静、小幅波动、快速增加和快速降低4个阶段。Tave极值出现在0.77σp,可作为煤岩临近破裂的前兆特征;热红外辐射异常区域的迁移特征可作为煤岩破裂的重要前兆现象,σ≥0.30σp开始出现大面积整体性升温,σ≥0.77σp温度仍保持整体性增加,但温度最大值开始降低,σ≥σp以热红外辐射低温异常区域为主;预制结构面的存在对裂隙煤岩的力学响应特征起到决定性作用,且平行结构面造成的强度劣化最为显著,对岩石工程的安全影响最大。裂隙煤岩破裂红外辐射异常区域集于制结构面附近,红外辐射温度异常区域迁移与声发射能量突变基本保持一致。 展开更多
关键词 岩石力学 裂隙煤岩 受载破裂 红外辐射 动力灾害
综采面区段煤柱宽度预测GRNN模型构建与应用 预览 被引量:1
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作者 王泽阳 兴平 +1 位作者 刘小明 崔峰 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2019年第2期209-216,共8页
以近水平煤层综采工作面区段煤柱合理宽度预测为目标,分析了近水平综采工作面煤层内聚力、煤层厚度、弹性模量、内摩擦角、容重、泊松比、埋深、工作面长度、煤层倾角对区段煤柱留设的影响因素与关系。基于广义神经网络算法构建了近水... 以近水平煤层综采工作面区段煤柱合理宽度预测为目标,分析了近水平综采工作面煤层内聚力、煤层厚度、弹性模量、内摩擦角、容重、泊松比、埋深、工作面长度、煤层倾角对区段煤柱留设的影响因素与关系。基于广义神经网络算法构建了近水平综采工作面区段煤柱留设宽度的神经网络预测模型。以某矿典型工作面为背景,运用所构建的广义回归神经网络进行预测并运用四折交叉验证算法对光滑因子进行优化,消除了模型构建参数选择的人为影响。预测结果表明与工作面实际区段煤柱仅有1%左右的误差。为验证广义回归神经网络的优越性,建立了普通BP神经网络模型进行对比,得出GRNN模型对于多种影响因素非线性耦合预测结果具有较好稳定性与精确性,为实现近水平综采工作面的精准开采提供了参考依据。 展开更多
关键词 近水平煤层 区段煤柱 综合机械化开采 广义回归神经网络
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急斜煤层采空区顶板弱化方案优化及效果评价 预览
5
作者 单鹏飞 兴平 +1 位作者 崔峰 曹建涛 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2019年第3期381-387,共7页
急倾斜煤层采空区顶板易出现大范围悬顶及突发性垮落,诱发动力灾害,现场采用电磁辐射仪与微震监测,评价原有采空区顶板弱化方案实施效果,并探究水力致裂与切顶爆破耦合弱化方案的可行性,优化弱化方案的工序及参数,分析优化方案实施效果... 急倾斜煤层采空区顶板易出现大范围悬顶及突发性垮落,诱发动力灾害,现场采用电磁辐射仪与微震监测,评价原有采空区顶板弱化方案实施效果,并探究水力致裂与切顶爆破耦合弱化方案的可行性,优化弱化方案的工序及参数,分析优化方案实施效果及经济效益。研究表明:原有方案中电磁辐射最大值已超过100mV,煤岩破碎程度较低;耦合弱化方案简化施工流程,电磁辐射平均幅值仅为17.0mV,耦合弱化方案显著削弱了顶板应力集中;改变了顶板能量存储释放方式,煤岩微震事件数以Ⅲ,Ⅳ级别事件为主,降低了发生动力性灾害的几率。优化方案实施后,工作面平均月推进量较以往增幅84%,平均单月产量增幅131.2%,工作面平均回采率提升至48.82%,最大单日回采率83.59%,百米实施成本仅为原方案成本的58.96%.研究成果为乌东煤矿动力灾害防控提供重要理论依据。 展开更多
关键词 急倾斜煤层 顶板弱化 方案优化 电磁辐射 微震
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短壁块段式充填采煤覆岩导水裂隙发育机理及控制研究
6
作者 张云 曹胜根 +2 位作者 兴平 赵长政 都书禹 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第6期1086-1092,共7页
针对矿区开采遗留的"三下"压煤、边角煤柱、工广煤柱以及不规则块段等煤炭资源的回收问题,同时为解决矸石堆积危害和煤炭开采造成的水资源流失,提出采用短壁块段式充填采煤技术回收该资源。为了准确地计算短壁块段式充填开采... 针对矿区开采遗留的"三下"压煤、边角煤柱、工广煤柱以及不规则块段等煤炭资源的回收问题,同时为解决矸石堆积危害和煤炭开采造成的水资源流失,提出采用短壁块段式充填采煤技术回收该资源。为了准确地计算短壁块段式充填开采造成的导水裂隙带发育高度,在分析块段式充填开采工艺特点和上覆岩层移动特征的基础上,采用弹性地基梁理论,建立了一种计算块段式充填采场覆岩导水裂隙带高度的力学分析模型。以现场实验区域为例,研究得到实验工作面导水裂隙带高度不发育至含水层的最小煤宽度柱和采空区充实率分别为5 m和65%;鉴于此,现场设计保护煤柱宽度为5 m,充实率为80%。 展开更多
关键词 水资源保护 短壁块段式充填采煤 导水裂隙带高度 弹性地基梁
基于微震监测关键层破断诱发冲击地压的物理相似材料模拟实验研究 被引量:2
7
作者 崔峰 杨彦斌 +1 位作者 兴平 曹建涛 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期803-814,共12页
为研究冲击倾向性顶板破断及其能量释放规律,采用物理模拟材料模拟实验,结合微震监测仪器、压力传感器,研究实体煤和采空区下回采工作面微震事件的分布特征及其与矿压分布规律之间的关系,分析矿压对煤岩体能量积聚与释放的影响,揭示关... 为研究冲击倾向性顶板破断及其能量释放规律,采用物理模拟材料模拟实验,结合微震监测仪器、压力传感器,研究实体煤和采空区下回采工作面微震事件的分布特征及其与矿压分布规律之间的关系,分析矿压对煤岩体能量积聚与释放的影响,揭示关键层破断诱冲机制。研究表明:实体煤下微震事件主要发生在工作面前方顶板岩层中,微震事件能量释放值高于采空区下;采空区下微震事件主要发生在工作面后方顶板岩层中,微震事件发生的频次高于实体煤下回采。依据相似定理推导了能量相似比公式,定义物理相似材料模型中覆岩垮落发生大事件的能量值为333.33 J,发现大事件多发生在应力增高区'倒梯形'结构附近。随着工作面距离开切巷距离的缩短,微震事件能量积聚与释放周期随之减小。关键层破断诱发冲击地压时,主关键层积聚弹性能为冲击地压显现提供能量,冲击地压显现的位置一般处在受采动影响的应力增高区。为此,提出控制源头、降低应力集中、降低应力传导效率的控制策略,工程实践效果监测表明工作面顶板得到了有效控制,保障了安全生产。 展开更多
关键词 采矿工程 冲击地压 相似模拟 关键层 微震 大能量事件
坚硬顶板特厚煤层综放面区段煤柱合理宽度研究 预览
8
作者 王康 兴平 +1 位作者 郭俊兵 崔峰 《煤炭工程》 北大核心 2019年第5期43-47,共5页
针对坚硬顶板特厚煤层条件下综放面区段煤柱的留设问题,以宽沟煤矿W1123工作面为工程背景,基于理论分析、数值模拟和工程实践等方法,确定了区段煤柱的合理宽度。研究表明:基本顶破断与重复采动对煤柱的稳定性影响较大,当煤柱宽度为5~10m... 针对坚硬顶板特厚煤层条件下综放面区段煤柱的留设问题,以宽沟煤矿W1123工作面为工程背景,基于理论分析、数值模拟和工程实践等方法,确定了区段煤柱的合理宽度。研究表明:基本顶破断与重复采动对煤柱的稳定性影响较大,当煤柱宽度为5~10m时,煤柱内部应力较高,塑性区出现了联通现象且面积较大;当煤柱宽度达到13~20m时,煤柱内部应力分布状态较为平缓,应力峰值逐渐降低,塑性区占比迅速减小为28%、16%与6. 3%。在考虑巷道稳定性以及提高煤炭资源回收率等因素的基础上,最终确定区段煤柱的留设宽度为15m,并且提出了'锚杆+锚索+锚网+钢带'的联合支护方式。研究成果对类似工程条件下区段煤柱的留设具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 坚硬顶板 特厚煤层 综放面 区段煤柱 合理宽度
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壁式连采连充保水采煤条件下隔水层与地表变形特征 被引量:3
9
作者 马立强 许玉军 +3 位作者 张东升 兴平 黄克军 都海龙 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第1期30-36,共7页
针对传统长壁式充填开采存在的充填与开采相互制约,有效充填空间不足等问题,提出了壁式连采连充保水采煤方法。首先将整个开采块段按照长壁系统设计运煤、运料及通风系统。此后,将块段内的采场巷道(宽巷)划分为若干开采阶段,在开采阶段... 针对传统长壁式充填开采存在的充填与开采相互制约,有效充填空间不足等问题,提出了壁式连采连充保水采煤方法。首先将整个开采块段按照长壁系统设计运煤、运料及通风系统。此后,将块段内的采场巷道(宽巷)划分为若干开采阶段,在开采阶段内对采场巷道进行跳采式开采。每条采场巷道开采完毕,然后对其进行充填,直到开采并充填完阶段内的所有采场巷道,再进行下一阶段采场巷道的开采和充填,最终实现保水采煤。采用实验室物理模拟研究壁式连采连充"采充并行"保水采煤条件下的隔水层与地表变形特征,并进行了现场工业性试验。研究结果表明,所有阶段开采充填完毕后,隔水层的水平变形最大值小于2~3mm/m,隔水层仍具有隔水能力,可以实现保水采煤。在块段采出率超过90%的条件下,地表变形指标的最大值均小于国家规定的建筑物Ⅰ级损坏等级指标。 展开更多
关键词 壁式连采连充 采充并行 保水采煤 隔水层 地表
断层破碎区煤岩体失稳机制与注浆耦合控制研究 预览
10
作者 吕兆海 兴平 +4 位作者 赵长红 孙欢 闫瑞斌 方贤威 崔峰 《华北科技学院学报》 2018年第2期19-25,共7页
以清水营煤矿复杂煤层工作面穿越断层区域的工程应用为背景,分析了断层区开采扰动诱发断层活化机制及控灾减灾模式,确定了内部注浆耦合控制方法,改善了煤岩体自承载能力,提高支护结构与煤岩体相互作用和适应能力,实现了安全开采. 本论... 以清水营煤矿复杂煤层工作面穿越断层区域的工程应用为背景,分析了断层区开采扰动诱发断层活化机制及控灾减灾模式,确定了内部注浆耦合控制方法,改善了煤岩体自承载能力,提高支护结构与煤岩体相互作用和适应能力,实现了安全开采. 本论文对复杂煤岩体开采扰动下安全开采提供了理论依据,为今后宁东矿区和全国类似条件煤炭能源安全高效开发提供了理论与工程借鉴. 展开更多
关键词 断层破碎区 煤岩稳定性 顶板失稳 注浆耦合控制 协同控制 注浆工艺
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基于三维物理相似模拟实验的盾构巷道变形声发射特征研究
11
作者 范公勤 程坤 +1 位作者 兴平 温红东 《煤矿安全》 北大核心 2018年第4期50-54,共5页
以煤矿副平硐盾构施工过程中管片支护下巷道变形的声发射波形特征规律为目标,依据物理相似模拟室内实验理论,采用"声-光-电"多元指标综合测试系统监测、收集实时数据,构建了大型三维物理相似模拟实验模型,完成了盾构模拟开挖试验,并... 以煤矿副平硐盾构施工过程中管片支护下巷道变形的声发射波形特征规律为目标,依据物理相似模拟室内实验理论,采用"声-光-电"多元指标综合测试系统监测、收集实时数据,构建了大型三维物理相似模拟实验模型,完成了盾构模拟开挖试验,并对不同开挖阶段的声发射信号数据与实时对应现象进行了量化比对分析。研究表明:管片支护下的盾构施工圆形巷道围岩稳定性强,岩体内部变形多以小事件为主,当其变形破坏的声发射信号历经"金字塔"式波动时,岩体内部可能会产生大量裂隙和较大程度的破坏。 展开更多
关键词 盾构 三维物理相似模拟 巷道变形 声发射特征 巷道施工
基于BP神经网络的急倾斜煤层耦合致裂方案优化 预览
12
作者 张磊 刘小明 +3 位作者 兴平 高语蔚 崔峰 杨毅然 《西安科技大学学报》 北大核心 2018年第3期367-374,共8页
为准确优化急倾斜煤层顶煤耦合致裂方法,根据碱沟煤矿+495水平B1+2工作面开采技术条件,梳理制约顶煤冒放性的7个主要因素;构建了预测顶煤冒放性的BP神经网络模型,并对不同的耦合致裂方案效果进行了预测与分析。结果表明,随顶煤裂化率... 为准确优化急倾斜煤层顶煤耦合致裂方法,根据碱沟煤矿+495水平B1+2工作面开采技术条件,梳理制约顶煤冒放性的7个主要因素;构建了预测顶煤冒放性的BP神经网络模型,并对不同的耦合致裂方案效果进行了预测与分析。结果表明,随顶煤裂化率增加,顶煤冒放性逐步提高,当劣化率大于43%时,弱化后顶煤达到Ⅰ类冒放性标准。考虑经济和实施环境等,选定注水压力为5 MPa,炸药单耗为0.3 kg/m~3为最优方案参数。优化方案实施后,碱沟煤矿顶煤冒放性由第Ⅳ类向第Ⅰ类转化,顶煤冒放性与回采率大幅提升,为安全高效开采提供了理论依据。 展开更多
关键词 急倾斜煤层 BP神经网络 耦合致裂 裂化率 方案优化
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急斜煤层顶板应力叠加效应致灾特征综合分析 预览 被引量:1
13
作者 兴平 杨毅然 +2 位作者 单鹏飞 吕兆海 王宁波 《煤炭学报》 CSCD 北大核心 2018年第1期70-78,共9页
针对乌鲁木齐矿区急斜煤层粉砂岩顶板可能面临的突然性断裂垮落所引发的动力灾害问题,采用现场调研、理论分析、数值计算和联合分析方法,综合分析综放短壁工作面顶板集中应力叠加效应诱致动力灾害特征。根据煤岩层赋存条件和开采布局,... 针对乌鲁木齐矿区急斜煤层粉砂岩顶板可能面临的突然性断裂垮落所引发的动力灾害问题,采用现场调研、理论分析、数值计算和联合分析方法,综合分析综放短壁工作面顶板集中应力叠加效应诱致动力灾害特征。根据煤岩层赋存条件和开采布局,考虑采场裂隙分布规律和开采扰动影响,采用分区组合方法构建三维有限差分数值计算模型。计算结果表明:(1)43号和45号煤层顶板均以其深部区域岩体为"支点"产生倾向和走向撬压效应,两者在空间上的叠加效应加剧了局部岩体的应力集中程度,使顶板岩层破断呈现"破断—平衡—破断"周期规律性;(2)两煤层顶板集中应力分别位于其相应工作面南巷南帮的左下方和左上方,距南帮中点20.5和13.7 m;(3)顶板应力集中区走向长度分别为68.2和61.5 m,集中应力峰值分别位于工作面前方28.5和25.3 m,顶板对巷帮应力集中影响系数分别为0.52和0.81。基于研究成果制定了"注水-爆破"耦合致裂顶板防控措施,动力灾害得到有效控制,这为急斜煤层开采顶板动力灾害防控提供借鉴。 展开更多
关键词 急斜煤层 叠加效应 动力灾害 分区组合模型
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考虑区域地应力特征的裂隙煤岩流固耦合特性实验 预览 被引量:2
14
作者 单鹏飞 崔峰 +3 位作者 曹建涛 兴平 孙欢 杨毅然 《煤炭学报》 CSCD 北大核心 2018年第1期105-117,共13页
通过位移反演方法对区域地应力特征进行理论分析,建立研究煤岩内部裂隙时空演化规律的力学实验系统,设计了区域地应力作用下裂隙煤岩流固耦合计算模型,初步揭示裂隙煤岩流固耦合特性。通过地应力的现场监测,验证了位移反演方法的准确性... 通过位移反演方法对区域地应力特征进行理论分析,建立研究煤岩内部裂隙时空演化规律的力学实验系统,设计了区域地应力作用下裂隙煤岩流固耦合计算模型,初步揭示裂隙煤岩流固耦合特性。通过地应力的现场监测,验证了位移反演方法的准确性,垂直地应力与最小水平主应力数值稳定,受开采扰动影响,最大水平主应力出现局部性突增。借助数字化X射线摄影系统,给出了不同载荷下内部裂隙场DR扫描图像,发现随外载增大煤岩内主裂隙持续扩展,且裂隙场形态分别为共轭型与X型。矢量化处理裂隙场信息并导入耦合计算模型,分析不同工况下耦合模型的渗流参数变化情况,初步得出裂隙煤岩流固耦合特性:外载增大将导致煤岩内部微裂隙进一步相互贯通扩展并出现宏观破裂,这是裂隙煤岩孔隙率与渗透率持续性增加的本质原因,且流速最大区域迁移过程可表征裂隙煤岩次生裂隙分布特点,主裂隙内水体流速最大且随注水压力的增大,水体流速不断增加,较大的流速一般发生在具有较大水力梯度的细小裂隙位置处。同时,出口流速特征表现为出口流速分量的最大值均位于煤岩两侧并随着外载的增大而增加。 展开更多
关键词 裂隙煤岩体 地应力反演 流固耦合 计算模型 时空演化特征
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基于物理模拟的断层区煤岩体破损空间演化规律
15
作者 赵长红 吕兆海 +4 位作者 兴平 雷照源 闫瑞兵 岳晓军 崔峰 《煤矿安全》 北大核心 2018年第6期37-40,44共5页
断层区开采扰动下煤岩体破损演化复杂,基于清水营煤矿地质特征构建物理相似实验模型;集成声发射、覆岩变形监测、热红外成像等实验手段,研究了断层区域煤岩体结构在开采扰动下断层上下盘运移、破坏特征及应力应变空间演化规律。研究表... 断层区开采扰动下煤岩体破损演化复杂,基于清水营煤矿地质特征构建物理相似实验模型;集成声发射、覆岩变形监测、热红外成像等实验手段,研究了断层区域煤岩体结构在开采扰动下断层上下盘运移、破坏特征及应力应变空间演化规律。研究表明:受剪切滑移诱发断层活化的距离为20 m;过断层期间,受采动影响断层区覆岩结构呈"弧形拱"破坏,垮落高度在12~18m(平均高度15 m)、断裂带高度约75 m;断层内外声发射特征差异性显著,断层下盘覆岩受开采扰动,向采空区滑动,顶板来压剧烈,呈高应力集中载荷,声发射AE信号活跃,能率和事件数分别达到704 977.96和25 370。 展开更多
关键词 断层区 相似模型 弧形拱 差异性 应力演化 能量场
采动裂隙煤岩破裂能量耗散特性及机理
16
作者 单鹏飞 兴平 +1 位作者 崔峰 曹建涛 《采矿与安全工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第4期834-842,共9页
乌鲁木齐矿区主采水平已进入深部开采,高应力强卸荷下动力破坏现象频发。为建立裂隙煤岩耗散能与声发射能量参数的定量关系,更好地了解煤岩体受载破裂特征,揭示高应力下裂隙煤岩破裂能量耗散及其灾变机制,本文采用实验手段分析单轴压缩... 乌鲁木齐矿区主采水平已进入深部开采,高应力强卸荷下动力破坏现象频发。为建立裂隙煤岩耗散能与声发射能量参数的定量关系,更好地了解煤岩体受载破裂特征,揭示高应力下裂隙煤岩破裂能量耗散及其灾变机制,本文采用实验手段分析单轴压缩荷载作用下裂隙煤岩体损伤直至破裂的阶段性特征及其能量释放规律,结果表明:裂隙煤岩物性特征一致性较好,其力学参数离散性大,裂隙煤岩的力学响应特征为非线性本构关系,峰后的应变值应只考虑屈服弱化区域的塑性应变;煤岩样破裂过程可划分为4个阶段:初始受载阶段、弹性阶段、微破裂阶段与峰后破裂阶段;给出了基于声发射能量参数的裂隙煤岩破裂耗散能的理论计算模型,确定了裂隙煤岩破裂应变能与弹性应变能及EAE-Ⅱ/ΣEAE间的关系,研究结果表明裂隙煤岩破裂所耗散的能量随着EAE-Ⅱ/ΣEAE的增加而减少。 展开更多
关键词 深部高应力 裂隙煤岩 受载破裂 能量耗散 声发射能量
急斜煤层残留高阶段煤柱动力失稳机理研究 被引量:1
17
作者 曹建涛 兴平 闫瑞兵 《采矿与安全工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第1期133-139,共7页
针对乌东煤矿急斜特厚煤层综放工作面覆层残留高阶段煤柱动力失稳问题,采用变形失稳理论构建了覆层残留高阶段煤柱动力失稳力学模型,运用数值模拟分析了上覆高阶段残留高阶段煤柱动态失稳过程及应力演化规律,揭示了覆层残留高阶段煤柱... 针对乌东煤矿急斜特厚煤层综放工作面覆层残留高阶段煤柱动力失稳问题,采用变形失稳理论构建了覆层残留高阶段煤柱动力失稳力学模型,运用数值模拟分析了上覆高阶段残留高阶段煤柱动态失稳过程及应力演化规律,揭示了覆层残留高阶段煤柱动力失稳机理,提出了覆层残留高阶段煤柱诱发失稳防治措施,开展了基于微震监测的动力失稳防治效果评估。结果表明:急斜特厚煤层综放工作面推近及推过高阶段煤柱过程中形成的应力持续性高度集中是诱发动力失稳产生的力源;工作面前方的应力增高区与煤柱形成的应力集中区产生叠加效应,应力集中系数最高达到3.7倍;将距高阶段煤柱不同位置时工作面前方支承压力峰值划分为3个区域(平稳区、过渡区、叠加区),确定高阶段煤柱诱发动力失稳危险区在煤柱前方0~60 m。动力失稳防治实践表明:采取煤岩注水、卸压爆破耦合致裂措施对上覆残留高阶段煤柱解危,利用微震监测系统完成解危效果评估,保障工作面安全通过了上覆残留高阶段煤柱的危险区域。 展开更多
关键词 急斜特厚煤层 覆层残留煤柱 剪切滑移破坏 动力失稳 微震监测
综放面覆岩运动“时-空-强”演化规律分析 预览
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作者 兴平 许慧聪 康延雷 《西安科技大学学报》 北大核心 2018年第6期871-877,共7页
综放面覆岩运动是制约安全开采的关键问题之一。以新疆大南湖一矿1303综放工作面开采为工程背景,基于对工作面覆岩运动“横三区”与“竖三带”经典理论的理解,将区块链式演化思想应用于综放覆岩运动数值模型构建与链式演化过程精细计算... 综放面覆岩运动是制约安全开采的关键问题之一。以新疆大南湖一矿1303综放工作面开采为工程背景,基于对工作面覆岩运动“横三区”与“竖三带”经典理论的理解,将区块链式演化思想应用于综放覆岩运动数值模型构建与链式演化过程精细计算,构建开采扰动区覆岩物理与数值计算模型,并将其植入三维有限差分计算FLAC3D程序,揭示综放面覆岩运动“时间-空间-强度”链式演化与失稳破坏规律。结果表明:大南湖一矿综放面覆岩垮落带与裂隙带分别约为16.8m与115m.具有承载性的岩层受到外力破坏,均会出现应力集中;岩层垮落根据承载层和开挖尺寸不同,出现“分离-协同”运动现象,应力呈现“集中-分离-集中”规律,重合后的应力演化集中,造成工作面强矿压作用,这对现场安全开采提供了科学指导作用。 展开更多
关键词 三软煤层 覆岩运动 区块链演化 精细数值计算 "时-空-强"演化规律
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急斜煤岩体动力失稳时空演化特征综合分析
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作者 兴平 杨毅然 +2 位作者 王宁波 单鹏飞 张东升 《岩石力学与工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第3期583-592,共10页
急斜煤层水平分段综放开采易诱发动力学灾害,掌握急斜煤岩体动力失稳时空演化特征对安全开采至关重要。以急斜煤层巷道煤岩体稳定性控制为目标,利用现场调查,理论分析获取急斜煤岩体动力失稳理论判据。采用数值计算,物理模型试验和现场... 急斜煤层水平分段综放开采易诱发动力学灾害,掌握急斜煤岩体动力失稳时空演化特征对安全开采至关重要。以急斜煤层巷道煤岩体稳定性控制为目标,利用现场调查,理论分析获取急斜煤岩体动力失稳理论判据。采用数值计算,物理模型试验和现场监测等手段,综合分析急斜煤岩体失稳时空演化特征:急斜煤层巷道顶板侧煤岩体变形失稳表现为起始于开挖自由面中部位置的同向屈曲现象,底板侧煤岩体表现为起始于底角位置的剪切滑移现象。通过数值计算确定顶底板侧煤岩体动力失稳区水平跨度分别为2.1和1.7 m,物理模型试验结果表明,顶底板侧煤岩体应力集中区分别位于开挖自由面中部和底脚位置,与开挖自由面水平距离分别为1.2和0.8 m。通过急斜煤岩体失稳时空演化特征分析,对支护方式和参数进行优化。现场监测表明,优化支护后巷道最大累积移近量为39.2 cm,变形率降低82.2%,急斜煤岩体动力失稳灾害得到有效治理。 展开更多
关键词 岩石力学 急斜煤岩体 动力失稳特征 数值计算 物理模型试验
从国家基金申获管窥基础研究与科技创新内涵发展——以西安科技大学为例 预览
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作者 兴平 戴开文 +2 位作者 郑罡 曹悦 薛力猛 《技术与创新管理》 2018年第6期678-681,共4页
基础研究是实现科技创新内涵发展的源动力。国家自然科学基金(简称国基金)项目建设是提升基础研究的龙头。文中以西安科技大学为例,针对国基金申报建设特点,以国基金申请与获准(率)情况为出发点,从省内与煤炭领域同类高校对比、影响因... 基础研究是实现科技创新内涵发展的源动力。国家自然科学基金(简称国基金)项目建设是提升基础研究的龙头。文中以西安科技大学为例,针对国基金申报建设特点,以国基金申请与获准(率)情况为出发点,从省内与煤炭领域同类高校对比、影响因素剖析和对策等方面进行阐述,以期对加强促进高校科技创新内涵发展、新工科研究与实践和西部一流大学建设等提供战略思路与决策依据。 展开更多
关键词 基础研究 国家基金 获准对比 因素剖析
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