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煤层群采动下围岩应力演化规律及协同控制技术研究 被引量：4
1
作者 吴少康 张俊文 +6 位作者 徐佑林 宋治祥 张杨 范文兵 董续凯 张际涛 陈志松 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期24-37,共14页
针对煤层群开采过程中巷道支护困难问题,以贵州土城矿212回风石门为工程背景。综合采用现场调研、数值模拟、相似模拟及现场试验等手段,揭示了212回风石门应力演化规律,并提出了“卸−转−固”协同控制技术。研究结果表明:212回风石门遭... 针对煤层群开采过程中巷道支护困难问题,以贵州土城矿212回风石门为工程背景。综合采用现场调研、数值模拟、相似模拟及现场试验等手段,揭示了212回风石门应力演化规律,并提出了“卸−转−固”协同控制技术。研究结果表明:212回风石门遭受破坏的主要原因是煤层群采动过程中存在的地质力学问题导致了围岩失稳。巷道底板及两帮在采动过程中产生不同程度的应力集中。当遭受垂直应力挤压时,巷道底部承受的挤压力较大,而顶部围岩承受的拉伸力较大,由于力学不平衡导致围岩的破坏。基于此提出了“卸−转−固”协同控制技术。通过爆破卸压的方式,利用爆破产生的冲击波引起围岩的震动和应力波动,使表层围岩中原本集中的应力分散到更深的围岩区域,降低表层围岩的应力集中程度。同时,利用爆轰和封孔工艺进一步加固卸压孔周围的围岩,形成两个承载结构。即由巷道支护体形成的内承载体和由深部围岩形成的外承载体。两者相互作用有效承受巷道浅部及深部围岩的应力,并转移到支护结构,起到保护和稳定围岩的作用。利用该技术在212回风石门现场试验,结果显示:使用该技术区域应力长期趋于稳定甚至缓慢降低,巷道顶底板及两帮移近速率分别降低了74.49%及47.67%,底鼓量降低了77.2%。而未使用该技术区域应力出现不同程度的上升,表面位移收敛严重。由此可得,围岩控制效果显著。该技术已成功推广到贵州其他不同地质环境的煤矿,均取得了显著效果。 展开更多
关键词 煤层群 采动应力 底鼓 巷道支护 “卸−转−固”协同控制技术
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基于低标硫铝酸盐水泥熟料的高水材料物理力学性能及应用
2
作者 陈志松 徐佑林 +3 位作者 江泽标 肖兵 吴少康 张际涛 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第2期142-152,共11页
为解决高水材料充填成本高、物理力学性能差等问题,选用低标硫铝酸盐水泥熟料为主要原料,通过物理试验探究了低标硫铝酸盐水泥熟料高水材料在不同外加剂剂量、水灰比、水温下的物理力学性能,并通过工艺性试验测试了实际应用效果。研究... 为解决高水材料充填成本高、物理力学性能差等问题,选用低标硫铝酸盐水泥熟料为主要原料,通过物理试验探究了低标硫铝酸盐水泥熟料高水材料在不同外加剂剂量、水灰比、水温下的物理力学性能,并通过工艺性试验测试了实际应用效果。研究结果表明:(1)不同条件下高水材料物理力学性能不同的主要原因在于其钙矾石的生成速率及生成量受到影响;(2)以低标型硫铝酸盐水泥熟料作为高水材料原料时,使用一定量外加剂能够改善其样貌并显著提升其强度;(3)降低水灰比能够显著提升高水材料的早期强度及峰值强度,且每提高0.1的水灰比,平均各龄期强度下降约11%;(4)水温对于高水材料初凝时间的影响高于终凝时间,对早期强度起促进作用,水温每上升2℃, 1d强度增加约6.8%;(5)影响高水材料强度的各项因素排序为:外加剂>水灰比>水温;(6)现场应用低标型硫铝酸盐水泥熟料高水材料后,巷道变形量较小,取得较好的留巷效果。 展开更多
关键词 硫铝酸盐水泥熟料 高水材料 沿空留巷 高水充填
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纤维种类及橡胶含量对矿用水泥基材料性能影响研究
3
作者 张俊文 吴少康 +8 位作者 宋治祥 范文兵 董续凯 张杨 贾毅超 吴旭坤 陈志松 张际涛 肖兵 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第5期39-53,共15页
为研究纤维及橡胶含量对矿用水泥基材料性能的影响,采用水灰比0.34及不同种类纤维、橡胶含量制备的水泥砂浆,制作试验试件。利用MTS压力试验机对养护好的试件进行单轴压缩试验。试验结果表明:无纤维及掺入纤维14 d龄期试件抗压强度均可... 为研究纤维及橡胶含量对矿用水泥基材料性能的影响,采用水灰比0.34及不同种类纤维、橡胶含量制备的水泥砂浆,制作试验试件。利用MTS压力试验机对养护好的试件进行单轴压缩试验。试验结果表明:无纤维及掺入纤维14 d龄期试件抗压强度均可达到30 MPa,28 d时有少许上升;随着橡胶取代率的增加,试件抗压强度均明显减小;无纤维试件峰值应变在28 d时随着橡胶取代率的增加总体呈先减小后增大再减小的趋势;掺入2%聚乙烯纤维的试件,韧性明显增加;掺入2%钢纤维的试件,抗压强度明显增加;试件输入能、弹性能及耗散能增长率同橡胶取代率及纤维掺量的增加分别呈弱化和增强效应;随着橡胶取代率的增加或钢纤维的掺入,耗散能步长存在不同程度的增长,弹性能释放率显著降低,试件抗裂性能更佳;按材料性能将水泥基材料划分为高延性、高强度、高韧性、防冲击性及耐久性等5种类型研究,且对材料性价比进行了分析。研究结果可为改进水泥基材料性能、优化材料配方提供参考,为煤矿现场使用高韧性材料工程实践和可持续发展提供技术支持。 展开更多
关键词 水泥基材料 单轴压缩 力学特性 能量演化 韧性
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隧道爆破振动传播规律试验研究
4
作者 张际涛 肖兵 +2 位作者 吴少康 吴旭坤 陈志松 《采矿技术》 2023年第5期99-103,共5页
通过对贵阳轨道交通2号线14标段观水路站与省人民医院站之间的隧道开挖进行爆破振动传播规律研究,对隧道开挖爆破进行现场监测和爆破振动传播规律进行调查,得出了如下结论:在爆源近区,随着爆心距的增大,质点的切向振动峰值速度都要大于... 通过对贵阳轨道交通2号线14标段观水路站与省人民医院站之间的隧道开挖进行爆破振动传播规律研究,对隧道开挖爆破进行现场监测和爆破振动传播规律进行调查,得出了如下结论:在爆源近区,随着爆心距的增大,质点的切向振动峰值速度都要大于径向和垂向振动峰值速度,且垂向出现波形的时间最早;随着最大单段装药量的增大,振动信号的能量从高频部分向低频部分转移,且在能量分布的频带逐渐的缩小,出现的主要能量带较为集中;随着最大单段装药量的增加,主振频率降低,其能量也相对集中在低频段。 展开更多
关键词 爆破振动 装药量 传播规律 爆心距
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煤矿高水充填材料物理力学特性研究及工程应用 被引量：11
5
作者 吴少康 张俊文 +7 位作者 徐佑林 宋治祥 范文兵 张杨 董续凯 陈志松 肖兵 张际涛 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第4期754-763,共10页
为解决沿空留巷传统膏体、充填材料的充填开采成本高、施工工艺复杂、充填体支护强度达不到现场要求等问题,通过实验室试验对材料各方面物理力学性能进行研究,并应用于煤矿现场。研究表明,自主研发的高水材料具有流动性能好、增阻快、... 为解决沿空留巷传统膏体、充填材料的充填开采成本高、施工工艺复杂、充填体支护强度达不到现场要求等问题,通过实验室试验对材料各方面物理力学性能进行研究,并应用于煤矿现场。研究表明,自主研发的高水材料具有流动性能好、增阻快、早期强度高及适应于煤矿现场环境等优点。主材料比例和初始水温对材料性能的影响大:当pH=11.8时,强度最大,超过或低于这一pH值时强度均减小;当初始水温达到18℃临界值时,试件反应后可达到的峰值温度为48℃,且材料强度在初期和后期的残余强度均可达到最佳,而当峰值温度高于或低于48℃时,材料性能呈下降趋势。材料强度受是否养护影响较大,试件长时间暴露在空气中会发生放碱现象,整体强度下降,养护与未养护下的材料强度相差2 MPa左右。研究得出高水材料巷旁充填的一整套体系,应用于煤矿现场,取得良好效果。 展开更多
关键词 高水材料 沿空留巷 巷旁充填 物理力学性能 充填工艺
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