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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

2022封面文章(《采矿与岩层控制工程学报》)

来源:采矿与岩层控制工程学报

《采矿与岩层控制工程学报》由康红普院士担任主编,国家矿山安全监察局主管,煤炭科学研究总院有限公司主办,由其下属单位——煤炭科学研究总院开采研究分院(中煤科工开采研究院有限公司)——承办,资助刊物的正常运转。目前期刊为双月刊,双月25日出刊。

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  • 作者(Author): 高喜才, 赵程, 王琪, 马腾飞, 刘帅

    摘要:为研究早龄期巷旁充填混凝土损伤破坏超声波预测方法,制备了7,14,21,28d等4种早龄期充填混凝土试件,采用扫描电镜观测其微观形貌,并进行单轴压缩力学特性测试,分析了充填混凝土损伤累积过程中连续超声波参数变化规律。试验结果表明:随着龄期增长,充填混凝土试件内部结构逐渐致密,使得混凝土单轴抗压强度、弹性模量呈非线性递增,泊松比呈非线性递减,超声波波速、主频幅值呈递增关系;主频幅值表现出与试件裂隙扩展有很高的相关性,根据主频幅值极值点确定了裂隙闭合应力点σ’cc及损伤应力点σ’cd,并依据特征应力点划分了裂隙发育的3个阶段,可以将主频幅值的极大值点作为充填混凝土失稳破坏的前兆信息,为巷旁充填混凝土承载性能超声波预测提供了理论基础。
  • 作者(Author): 赵增辉, 孙伟, 刘浩, 陈宝森, 杨鹏

    摘要:锚固节理岩体动力破坏极易在地下工程开发和能源工程中引发灾害。考虑边界效应、岩块-粘结层-锚杆的耦合作用及损伤劣化行为,采用有限元显式动力学方法,改进落锤冲击试验建立了加锚节理岩体侧向冲击三维计算模型,分析了锚杆破断面切应变积聚和动力颈缩破断特征,揭示了加锚节理岩体冲击破坏演化过程及系统的能量演化规律,阐明了粘结层冲击刚度劣化累积损伤机制以及不同边界效应下岩块的冲击速度演化特性。研究结果表明:冲击作用下加锚节理岩体变形破坏响应过程与静载作用下有明显不同,CNL和CNS不同边界效应下锚杆的动力破坏、粘结层的累积损伤以及系统的能量演化规律相似,但由于CNS边界条件提供了额外的法向应力增量,岩体承受更大的法向应力约束,受冲击影响相对较小。所得结论对于揭示岩体锚固动力失效具有一定意义。
  • 作者(Author): 潘俊锋, 闫耀东, 马宏源, 邬迪, 刘少虹

    摘要:为了解决冲击地压煤层卸压钻孔一次成孔孔径小、卸压半径小、防冲效果差等问题,在煤层大直径钻孔卸压作用机制研究基础上,开发了针对冲击地压煤层的一次成孔300 mm大直径钻孔技术装备,开展了300 mm大直径钻孔技术防冲效能工程试验研究。结果表明:研制的ZDY20000LK钻机具有施工一次成孔300 mm大直径钻孔的能力,利用视频监控系统可进行远程操作,大幅提高了钻机施工自动化水平和作业人员安全;从孔径角度来看,300 mm卸压钻孔弱化煤岩体的效果比150 mm卸压钻孔弱化煤岩体的效果提高18.5%;从孔间距角度来看,0.6 m的孔间距弱化煤岩体的效果比1.0 m的孔间距弱化煤岩体的效果提高7%,可见提高孔径可更大程度地提高钻孔卸压的能力;从时间角度来看,施工300 mm大直径钻孔卸压1周后,巷帮围岩支护区外的中等冲击危险性区域基本消失,弱冲击危险性区域所占面积下降89.7%;在支护区内2个弱冲击危险性区域面积分别下降85.8%,91.2%。实践表明一次成孔300 mm煤层大直径钻孔可显著提升防冲效果。
  • 作者(Author): 张晓悟, 徐金海, 孙垒, 张皓文, 王 琪

    摘要:为了研究循环加卸载条件下岩石力学特性的温度-围压效应,设计了5个温度梯度石灰 岩三轴循环加卸载试验,分析了循环加卸载条件下,不同温度、围压对岩石特征力学参数的影 响,建立了岩石破坏形式和损伤的评价指标。结果表明:① 岩石力学特性表现为围压强化和温 度恶化效应,温度和围压越大,岩石峰后应力衰减越迟缓,其所能承受的循环加卸载次数越多, 同时塑性变形量越大;② 脆度系数越小,岩石延性越强,反之脆性越强,当围压和温度都增加 时,岩石破坏形式由脆性破坏向延性破坏转化;③ 随着循环加卸载次数的增加,岩石损伤变量 呈非线性增加,且峰后阶段增加迅速。研究成果可为分析高温条件下岩石稳定性提供参考。
  • 作者(Author): 孙卓越, 吴拥政, 孙久政, 陈金宇, 付玉凯, 山世昌

    摘要:动态变形模量是表征煤岩在冲击载荷作用下抵抗变形能力的重要参数。为研究三维动静加载下煤动态变形模量长径比效应,试验从具冲击地压倾向性矿井取样,以直径50 mm,长径比为0.5,0.6,0.8和1.0共4组圆柱体煤样为研究对象,基于地应力原位测试结果设计预加轴压和围压静载,采用改进的霍普金森压杆(SHPB)试验系统开展三维动静加载试验。研究结果表明:三维动静加载下煤的割线模量、第二类割线模量、加载段变形模量和平均变形模量均未表现出明显的应变率效应;根据动态应力-应变曲线特征定义了弹、塑性段割线模量,发现塑性段割线模量存在显著的应变率效应,且大长径比试样塑性段割线模量应变率敏感性较小长径比试样更强;相同应变率下塑性段割线模量随长径比增加而增大,且应变率越大,塑性段割线模量的长径比效应越显著;三维动静加载下峰前段曲线存在的间歇性攀升行为使各试样50%动态峰值应力点呈无序分布,此为导致现有动态变形模量与应变率无规律性的主因。研究成果有利于探究动静载叠加作用下巷道围岩变形特性,为完善冲击地压巷道围岩控制理论提供参考。
  • 作者(Author): 朱万成, 董航宇, 刘溪鸽, 牛雷雷, 代风, 关凯

    摘要:金属矿空场法开采遗留了大量采空区,尤其是近地表的采空区群具有重大的安全隐患,是矿山安全的危险源之一。采空区的稳定性与矿柱的承载及失稳破坏密切相关,在采空区垮塌过程中,多个矿柱间的载荷传递效应可能诱发相邻矿柱的连锁性失稳破坏,从而造成采空区群大规模失稳坍塌。因此对单矿柱稳定性研究方法、多矿柱载荷传递行为及失稳破坏机制等进行了归纳总结,相关研究成果表明:当前针对多矿柱载荷传递行为的相关研究较少,载荷传递机制尚不清楚,难以实现对多矿柱连锁性失稳破坏行为的预测;应该着眼于矿柱之间以及多矿柱与围岩体之间的相互作用,以便于深刻揭示多矿柱系统的承载与失稳破坏机制。介绍了多矿柱承载与失稳破坏机制方面的相关研究成果,可以为防控大规模空区群失稳灾害提供参考。
  • 作者(Author): 李怀珍, 贺炫, 龙丽群, 范道鹏

    摘要:为研究不同边界约束对锚杆锚固段承载特征的影响,在分析巷道围岩锚杆张拉预紧与协调变形时段承载状态的基础上,利用专用张拉试验台,开展不同边界约束锚固试件轴向加载试验。研究结果表明:(1)硬质围岩、环氧植筋胶粘结锚固体锚杆抗拔能力和锚杆-锚固剂界面剪应力较大;(2)不同边界约束锚固单元体锚固失效模式主要有4种:锚固剂破碎、以锚孔为中心出现辐射状裂纹、锚固基体崩解、锚固基体出现轴向贯通裂纹导致锚杆滑脱;(3)不同边界约束锚固试件锚杆轴力沿锚固长度均呈递减规律,有侧向约束锚固试件锚杆轴力递减速度大于无侧向约束试件;(4)不同边界约束条件下锚杆-锚固剂界面剪应力分布规律和峰值位置差别明显,锚杆在张拉预紧和锚杆-围岩协调变形的不同时段需采取不同锚固失效防范措施。
  • 作者(Author): 司林坡

    摘要:采用锚杆力学性能综合试验台试验研究了拉伸、剪切载荷对锚杆力学性能的影响。对全尺寸锚杆、支护构件、锚固剂和围岩所构成的试件进行了纯拉伸、拉-剪、拉-剪-拉等3种不同加载路径的实验室测试。试验结果表明,锚杆受剪可导致轴向载荷增大;随着初始轴向载荷的增大,剪切过程中轴向载荷增加的速度和幅度减小,试件的抗剪刚度增加,剪切面附近杆体变形段长度和变形角度减小,破坏形式由拉伸破坏向拉剪破坏转变;剪切载荷对锚杆的轴向承载能力影响较小,在同等预拉伸条件下,试件的轴向变形能力随初始剪切载荷的增大明显降低。
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