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等幅循环加载岩石非均匀变形演化试验研究

为了研究循环加载条件下岩石的变形演化规律,开展了红砂岩试件的等幅循环加载与分级等幅循环加载试验。采用CCD相机对试验过程中试件的变形图像进行采集,基于数字散斑相关方法分析了等幅循环加载过程中试件的非均匀变形演化规律。分析研究发现:循环加载过程中,随着循环次数的增加,试件的非均匀变形场逐步演化,变形局部化现象愈加明显;非均匀变形在循环加载过程中存在时间滞后和变形累积特征,且分级等幅循环加载过程中其峰值应力的增加会使非均匀变形的滞后特性与累积特征更加明显;在试件发生破坏前,加载顶点和卸载底点的非均匀变形指标数值逐渐接近。研究循环加载作用下岩石的非均匀变形演化规律,可为岩石破坏提供新的前兆信息。

杨小彬 韩心星 刘恩来 周杰 张子鹏 王逍遥
中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院 中国矿业大学(北京)共伴生能源精准开采北京市重点实验室
国家自然科学基金项目(51274207) 国家自然科学基金青年基金项目(50904071)
TU45
等幅循环加载 数字散斑相关方法 非均匀变形 滞后 变形累积
《采矿与安全工程学报》 2019年第02期388-395页
《采矿与安全工程学报》2019年第02期文献
条带煤柱渐进破坏特征与机制试验研究
第215-222页
作者: 陈绍杰 刘兴全 朱彦 赵增辉 屈晓 汪锋

为研究条带煤柱渐进破坏规律与特征,研制了条带煤柱渐进破坏试验装置,并运用该装置进行了不同加载速率下大尺寸原煤试件渐进破坏试验,分析了条带煤柱渐进破坏机制及特征。试验结果表明:条带煤柱由边缘向内部渐进破坏,煤柱边缘中部偏上位置首先发生破坏,然后向边缘两侧发展;煤柱中上部侧向变形最大...

倾斜煤层沿空异形巷道煤柱宽度与围岩控制研究
第223-231页
作者: 郑铮 杨增强 朱恒忠 何富连 杜朝阳 刘炳权

为了探究倾斜煤层沿空掘巷留窄煤柱的合理宽度,采用传统矿压"内外应力场"理论和偏应力第二不变量表征特性对不同宽度煤柱影响下巷道围岩破碎机理与控制展开研究。通过建立沿空斜顶巷道力学模型,推导出倾斜煤层"内应力场"影响范围为12.2~12.8 m。与水平煤层不同,倾斜煤层巷道顶板围岩在...

作者: 孙利辉 杨贤达 张海洋 李星 杨本生

松软煤层巷道受动压影响巷帮强烈变形破坏,传统支护难以保证巷道服役期内正常使用。以云驾岭煤矿1213工作面回风巷受动压扰动巷帮大变形问题为例,分析巷帮强烈变形破坏特征,研究巷帮滑移变形机理,提出巷帮锚注加固技术。结果表明:煤体强度低、巷道轴向与最大水平主应力近似垂直、强烈的动压扰动...

裂隙岩体巷道围岩最大可动区域解算研究
第240-247页
作者: 陈庆发 秦世康 尹庭昌

开展裂隙岩体巷道围岩最大可动区域解算研究,对于巷道安全开挖及长期使用具有重要意义。基于关键块体理论矢量运算求解方法,结合一般块体理论可限定结构面半径的独特优势,解决代表性结构面组选择问题,简化块体可动区域求解过程,形成一种快速准确确定裂隙岩体巷道围岩最大可动区域的研究方法。以广西...

倾斜煤层条带煤柱留设宽度统一解
第248-255页
作者: 张常光 祁航 赵均海 蔡明明

我国倾斜煤层可采储量占比较大,但至今鲜有针对倾斜煤层条带煤柱的计算方法。基于统一强度理论,考虑中间主应力、矸石支撑作用和煤层倾角的影响,建立倾斜煤层条带煤柱留设宽度的统一解,对其进行可比性分析与对比验证,探讨矸石的支撑作用和各参数的影响特性。研究结果表明:本文所得留设宽度统一解是...

巷道内径向裂纹在冲击载荷作用下的起裂与扩展研究
第256-264页
作者: 周磊 朱哲明 董玉清 应鹏 王磊

为了研究在冲击载荷作用下巷道围岩周边径向裂纹的破坏机制,利用落锤冲击试验机冲击含径向裂纹的砂岩拱形巷道模型,裂纹与巷道拱顶圆弧圆心成不同倾角(θ=0°~90°),借助裂纹扩展计及应变片确定试样裂纹的起裂时刻及裂纹传播速度,并分析裂纹扩展路径中的止裂问题和计算起裂韧度,随后进行相关...

深井临近大煤柱泄水巷冲击机理及防治技术研究
第265-271页
作者: 李东 姜福兴 陈洋 盖德成 王永 王伟斌

为研究深井临近大煤柱泄水巷冲击机理,防止临近大煤柱泄水巷再次发生重大冲击的安全事件,以龙郓矿业为工程背景,采用理论分析、现场监测、工程试验、数值模拟等方法,对1300工作面回采后支承压力分布的特点、卸压孔深度的设计方案、卸压效果进行了研究。结果表明:1)垂直于泄水巷走向沿80 m...

弱胶结软岩巷道围岩非协同变形及灾变机制
第272-279+28页
作者: 赵增辉 马庆 高晓杰 谭云亮 陈绍杰

西部矿区弱胶结软岩地层极不稳定,巷道常布置在煤层,形成全煤和半煤半岩2种布巷方式。基于接触单元法及非线性接触理论,建立弱胶结软岩地层2类布巷方式的数值计算模型,考虑岩层界面效应,分析顶板的离层变形机理,揭示顶板、两帮及底板的变形规律,并进一步获得不同顶板刚度下2类巷道离层破坏的演...

作者: 鞠文君 郑建伟 魏东 孙刘伟 李文洲

以甘肃华亭煤矿601,602回采工作面冲击地压回采巷道为研究背景,通过现场原岩应力场测量以及上覆围岩结构的力学分析,确定冲击地压发生的力源主要是向斜构造应力场与多分层同采导致的叠加应力场形成的复合应力场,上覆岩层"悬臂梁"结构失稳导致的冲击载荷是诱发冲击地压发生的结构性动力因素;...

巨厚砾岩下回采巷道冲击破坏机理
第290-297页
作者: 曹光明 镐振 刘洪涛 郭林峰 赵希栋 张国华

为探究巨厚砾岩下回采巷道冲击破坏机理,以千秋煤矿21141工作面(半孤岛面)运输巷为工程背景,首先采用数值模拟手段分析正常工作面和半孤岛面主应力场特征和回采巷道围岩区域主应力场特征,以及顶板破断产生的扰动作用对巷道围岩塑性区的影响。结果显示半孤岛开采引起的最大主应力较大,巷道围岩...

近直立特厚煤层组中间岩板诱发冲击矿压机理及其防治
第298-305页
作者: 高明仕 赵一超 高晓君 王翔宇

近直立特厚煤层具有煤层厚、赋存倾角大、煤层间岩石层坚硬的特点,在煤层组群联合开采过程中,煤层间岩板是诱发煤层采掘空间冲击矿压灾害发生的关键因素。通过研究煤岩体内微震事件与应力集中之间的关系,分析了煤层间岩板诱发冲击矿压的机制。采用弹性理论,建立了煤层间岩板破断力学模型,得到了岩板...

作者: 赵善坤 邓志刚 季文博 李志国 张广辉 李一哲

通过对双鸭山煤田构造演化及成煤构造特征的分析,结合煤田内部低序次构造分布特征及7个矿井不同开采水平的22个测点的地应力实测结果,得出双鸭山煤田以东西向弧形构造和新华夏系构造控制为主并将其由西到东分为安邦河区、扁石河区和七星河区3个区段。分析了主体张性构造应力控制下雁阵式构造、帚状...

大采高采场周期来压顶板结构稳定性及动载效应分析
第315-322页
作者: 杨胜利 王兆会 吕华永

为提高大采高采场围岩控制效果,采用相似模拟、理论分析及现场实测手段对顶板结构稳定性及动载冲击效应产生机理进行了研究。结果表明:大采高采场初次来压、周期来压期间基本顶形成类似的静定三铰拱结构,结构失稳后,对工作面支架产生影响的岩层范围增加,引发采场来压和顶板动载冲击现象;得到周期来...

作者: 杨达明 郭文兵 于秋鸽 谭毅 邓伟男

通过分析浅埋近水平煤层开采覆岩结构及破坏的特点,在压力拱和关键层理论的基础上建立了浅埋近水平煤层采场覆岩压力拱结构模型;认为该压力拱结构在工作面长度和推进方向上具有左右对称特征,压力拱发育至关键层后若关键层破断则基于破断位置重新起拱,若不破断则拱顶位于关键层附近,该压力拱结构模型...

大倾角煤层长壁大采高采场煤壁片帮机制
第331-337页
作者: 张浩 伍永平

煤壁片帮是大采高采场普遍性开采技术难题,而大倾角条件下大采高采场煤壁片帮特征及其发生机理更为复杂,为弄清该类采场煤壁片帮机制,采用现场实测、数值计算及理论分析法,对大倾角煤层大采高采场煤壁片帮特征、影响因素、片帮机制进行研究。结果表明:大倾角大采高采场煤壁片帮具有交替演变,不同区...

基于浆液流变参数时变性的超细水泥风氧化带注浆加固技术
第338-343+35页
作者: 郭玉 张碧亮 郑西贵 周伟 魏修立 朱登兴

以顾北煤矿13116工作面风氧化带回采为工程背景,在分析煤层赋存条件和基岩风氧化带特征的基础上,测定了超细水泥浆液的时变性流变参数和风氧化带顶板岩层的渗透特性参数,建立了针对顾北矿风氧化带顶板岩层渗透特性的基于浆液流变参数时变性的浆液扩散方程,进行了注浆工程设计。研究结果表明:水...

冲击载荷作用下硬煤的动态力学特性研究
第344-350页
作者: 汪海波 高强 宗琦 储燕飞

为研究硬煤在动载荷作用下的力学特性,采用分离式霍普金森压杆(SHPB)测试系统开展了径向自由和被动围压2种约束状态下不同冲击速度的硬煤试件冲击压缩试验,研究了硬煤的动态力学特性及其随应变率、约束状态的变化规律,分析了试件的破坏形态,并结合声波测试研究了被动围压时硬煤试件的损伤特性...

采动条件下断层构造的变形特征实测与分析
第351-356页
作者: 张平松 鲁海峰 韩必武 孙斌杨 李圣林

采场围岩中断层构造的活化效应一直是矿井防治水工作的重点研究内容。文章结合淮南某矿工作面地质条件,采用分布式光纤传感测试技术,在井下布设钻孔测试系统,对FS2断层进行岩层变形实时监测,获得了测试空间岩体的应变连续观测数据。数据处理结果表明:当工作面推进距离断层40 m左右时,断层开...

干旱区露天矿爆破作用线理论与实践研究
第357-363页
作者: 陈亚军 常治国 赵斐

针对干旱区露天煤矿非构造裂隙岩体爆破过程中出现的大块率高、爆堆不规整等问题,提出了爆破作用线起爆技术,通过增加岩体内侧向爆破自由面、加强爆破作用方向及强化爆破作用破碎强度三方面,探讨了爆破作用线对非构造裂隙岩体爆破作用的影响。研究认为:对于深凹露天矿炮区中存在的非构造裂隙岩体,确...

作者: 孟庆彬 王从凯 韩立军 陈轲 黄小忠 齐彪

采用地质雷达对采矿进路进行了围岩松动圈探测,确定了其松动圈范围为1.5~2.0 m,分析了采矿进路围岩变形破坏特征与失稳破坏机理。针对无底柱分段崩落采矿法特点,建立了和睦山铁矿-187.5,-200.0及-212.5 m 3个水平的大型三维数值计算模型。采用FLAC3D模拟研究了...

加载速率和初始损伤对砂岩能量演化影响的试验研究
第373-380页
作者: 李树刚 陈高峰 双海清 林海飞 赵鹏翔

为研究加载速率和初始损伤对砂岩能量演化特性的影响,通过预压使部分岩样产生初始损伤,并进行原始岩样和含初始损伤岩样不同加载速率下的单轴压缩试验,分析了砂岩试件加载速率和初始损伤影响下的能量演化特征。试验结果表明,预压产生的初始损伤较为真实地反应岩石内部随机分布的微裂隙损伤,声发射技...

作者: 王鹏 CHEN Shen’en 陈占清 茅献彪

综合运用反应动力学和连续介质力学理论,建立了CO2在水泥孔隙介质扩散的过程中含有10个质量浓度和7个反应速率的化学反应动力学模型,并利用遗传算法对模型中9个决策参量分别进行了优化。通过数值模拟研究了孔隙度、扩散系数、扩散速率、反应级数、反应速率和组分浓度沿试样高度方向分布特征。研...

等幅循环加载岩石非均匀变形演化试验研究
第388-395页
作者: 杨小彬 韩心星 刘恩来 周杰 张子鹏 王逍遥

为了研究循环加载条件下岩石的变形演化规律,开展了红砂岩试件的等幅循环加载与分级等幅循环加载试验。采用CCD相机对试验过程中试件的变形图像进行采集,基于数字散斑相关方法分析了等幅循环加载过程中试件的非均匀变形演化规律。分析研究发现:循环加载过程中,随着循环次数的增加,试件的非均匀变...

不同侧压碎煤充填样品单轴压缩变形特征试验分析
第396-404+41页
作者: 辛亚军 郝海春 吕鑫 姬红英

侧压作用碎煤体变形特征复杂,通过对2组14个破碎煤体试件进行相同粒径不同初始侧压与不同粒径相同初始侧压作用下压缩变形试验,分析了侧压作用破碎煤体压缩变形轴向应力-应变曲线特征,确定了初始侧压、碎煤粒径对碎煤轴向变形及变形历时影响,研究了变化侧压与轴向应变关系。结果表明:随着轴向应...

大尺寸复杂应力水力压裂裂缝扩展模拟试验研究
第405-412页
作者: 陶云奇 刘东 许江 张帆

为了研究复杂应力条件下的水力压裂裂缝扩展规律,本文借助自主研发的多场耦合煤层气开采物理模拟试验系统进行了大尺寸的水力压裂物理模拟,通过泵注石膏液充填水力压裂裂缝,以观测裂缝的开裂形态及扩展方位,并得到了不同压裂点的力、位移、水压与时间的关系曲线。研究表明,煤岩体中的水压力随着压裂...

钽铌矿尾砂胶结充填体力学特性及损伤规律研究
第413-419页
作者: 赵康 朱胜唐 周科平 严雅静 赵奎 黎强 顾水杰

为了研究钽铌矿尾砂胶结充填体物理力学特性与损伤演化规律,在RMT-150C岩石力学试验系统上分别对3组不同质量分数(68%,72%,76%)的钽铌矿尾砂胶结充填体试件进行了单轴压缩和劈裂破坏力学试验;获取充填体试件各种力学参数,得到了充填体试件应力-应变关系曲线,详细分析了充填体...

页岩微观组构特征对复杂裂缝网络形成的影响
第420-428页
作者: 刘圣鑫 王宗秀 张林炎 孙红华 马立成 高莉

为了阐明龙马溪组页岩微观组构特征对复杂裂缝网络形成的影响,采用地球化学分析、低温氮气吸附、三轴力学实验、扫描电子显微镜以及CT扫描研究了孔隙比表面积、孔隙体积和矿物含量等对裂缝网络复杂性的影响。研究结果表明页岩破裂后形成裂缝网络存在较大的差异性,微观组构特征与复杂裂缝网络的形成密...

《采矿与安全工程学报》征稿简则
第429页
作者:

<正>《采矿与安全工程学报》是由中国矿业大学和中国煤炭工业安全科学技术学会联合主办的一级学术期刊,原名《矿山压力与顶板管理》。该刊是全国中文核心期刊,美国Ei收录期刊,中国科技论文统计源期刊(中国科技核心期刊),RCCSE中国核心学术期刊,中国精品科技期刊,中国高校百佳科技期刊,...

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