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煤炭行业青年科学家论坛（2020年）

来源：煤炭科学技术

专题来自于《煤炭科学技术》2020年第2期，共有29篇论文。

行业视野: 煤炭科学技术
类别; 129个
关键词; 139位
专家; 29篇
论文; 17555IP
点击量; 24244次
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采动条件下褶皱构造区不均匀应力场演化特征研究

作者(Author)：王宏伟, 邓代新, 江灿, 石瑞明, 闫鑫

摘要：褶皱作为地壳岩层运动形成的地质构造之一，其附近岩层分布较大的残余不均匀构造应力，是诱发煤矿冲击地压的主要因素。针对这一问题，以义马煤田千秋煤矿21221工作面为工程地质背景，建立了褶皱构造赋存条件下的数值模型，施加了不均匀构造应力，分析了工作面开采时褶皱构造区域应力场的演化特征，研究了采动影响下褶皱构造不同区域矿压显现规律。研究结果表明:褶皱构造的原岩应力场的分布具有明显的空间分布区域性，即垂直应力和水平应力在向斜和背斜轴部表现出不同的分区特性，向斜轴部处出现了应力集中。随着工作面推进过向斜和背斜，水平应力和垂直应力在采空区顶板和底板均形成了椭圆形卸压区，垂直应力卸压区演化沿褶皱向斜或背斜法线方向逐渐扩大，垂直应力在工作面超前区域出现了一定范围的应力集中，应力集中区远离轴部扩大；水平应力在工作面垂直方向上较远处区域出现了应力集中，应力集中区逐步向顶板和底板远处发育，水平应力在卸压区内顶板应力的释放程度要明显高于底板。在工作面过褶皱轴部和翼部阶段，工作面超前支承压力的峰值随开采距离的增加而增大，应力集中系数则先增大后减小。工作面自背斜轴部俯采时工作面前方支承压力较大，自向斜轴部仰采时较小。当工作面过褶皱轴部时，直接顶受压状态的应力集中程度逐渐减小，减小的过程伴随着能量释放激增的现象，此时极易诱发冲击地压。

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煤炭科学技术

2020年第02期

512

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软岩巷道围岩卸荷破坏力学模型及影响因素分析

作者(Author)：欧阳振华, 彭瑞, 张同俊, 唐忠义, 赵启峰, 朱建明

摘要：为了研究深部软岩巷道开挖卸荷作用下的力学响应量及大变形失稳机理，基于统一强度准则和岩石三线段力学模型，建立了巷道围岩开挖卸荷力学模型，依据巷道开挖后围岩次生切向应力、等效剪应力分布特征，将围岩力学结构划分为浅承载圈、深承载圈、自稳承载圈、主承载圈和关键承载圈，通过理论分析，求解得到软岩巷道开挖后次生应力场、位移场以及软化区与破碎区范围解析解，结合某软岩工程相关力学参数，分析了巷道开挖卸压作用下围岩屈服应力，围岩破裂区、软化区影响范围以及围岩承载结构的影响因素。研究表明：围岩屈服应力随着初始黏聚力和内摩擦角的减小以及掘进速度的增大而减小，围岩越容易达到屈服发生破坏；围岩软化区范围与围岩初始力学参数相关，初始黏聚力越大的围岩，围岩软化区范围减小；破碎区范围随着黏聚力软化模量、剪胀角、掘进速度以及支护结构间排距等的增加而增大；主承载圈和关键承载圈的范围、径向应力和轴向应力的峰值随着围岩软化程度的增加而增大，且向巷道深部转移。

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煤炭科学技术

2020年第02期

511

725
褶皱构造对深井采动应力演化的控制规律研究

作者(Author)：陆菜平, 张修峰, 肖自义, 王超, 王保齐, 周涛, 李欢, 贺志龙

摘要：针对褶皱构造引起的采场应力异常及采场动力灾害问题,采用FLAC3D数值模拟的方法，研究了褶皱区域煤层开采过程中的应力演化规律，分析了褶皱区域不同位置工作面煤岩应力分布特征。研究结果表明：受上覆岩层和水平挤压作用形成的皱褶，背斜与向斜轴部水平应力集中，其中背斜与向斜内弧压应力集中，外弧拉应力集中；在褶皱中回采时，水平应力起主要控制作用，工作面接近背斜轴部时，顶板岩层稳定性逐渐降低，而底板岩层稳定性逐渐升高；工作面在背斜与向斜之间推进时，自背斜轴部仰采推进时煤壁前方应力更低，回采更安全。赵楼煤矿千米埋深的7301工作面在褶皱中推进时，俯采接近向斜轴部时微震日平均能量增大，仰采推进至背斜轴部时发生工作面煤壁片帮，顶板破碎、垮落等现象，现场观测与模拟分析结果较为吻合。研究结果对采场褶皱区安全开采具有一定的指导意义。

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煤炭科学技术

2020年第02期

275

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特厚煤层超前采动原位应力演化规律研究

作者(Author)：高明忠, 刘军军, 林文明, 邓光迪, 彭高友, 李聪, 何志强

摘要：特厚煤层超前采动应力演化规律是顶板控制的基础，但目前缺乏现场采动过程应力演化的研究成果。依托同煤集团同忻矿8309工作面，进行了特厚煤层采动应力演化规律原位实测研究。现场试验结果表明：随着工作面推进，前方煤岩扰动强度不断增大，支承压力由原岩应力逐渐上升至峰值强度，然后随着煤岩的破坏开始下降至残余强度；侧向水平应力则呈现出阶段性稳态降低的趋势。根据支撑压力规律，工作面前方煤岩具有扰动分区化特征：该实验点工作面前方200 m以上为未扰动区域；工作面前方100～200 m为弱扰动区域；工作面前方50～100 m为强扰动区域；工作面前方50 m以内为剧烈扰动区域，结合工作面前方不同区域扰动强度提出了针对性的分区支护措施建议。研究成果可为室内开展扰动应力路径加卸载试验和特厚煤层现场安全高效开采提供指导。

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煤炭科学技术

2020年第02期

683

2573
矿用预应力钢棒力学性能试验研究

作者(Author)：吴拥政, 吴建星

摘要：预应力钢棒具有预紧力等级高、延伸率高、受力状态好等优点，越来越广泛地应用于煤矿巷道支护工程中。为了进一步探究矿用预应力钢棒材料力学性能，在实验室进行了矿用预应力钢棒拉伸试验、金相组织分析、冲击韧性测试、预应力损失试验、偏载试验、安装推进阻力试验及配套锁具性能试验。结果表明：直径20 mm矿用预应力钢棒拉伸时极限承载能力为422 kN，与直径20 mm牌号HRB335锚杆杆体相比，增幅达176%，断后伸长率平均为13.3%，为锚索断后伸长率的2.4倍，断后呈杯锥状断口；钢棒拉断前后冲击吸收功分别为46 J和23.3 J，材料组织结构为回火索氏体，晶粒度为9.5和8.5，属于超细晶粒度；受力长度为1 230 mm和1 500 mm时，预应力损失为38.37%，和36.74%，随着载荷的加大，预紧力损失率减小；受力长度的增加，钢棒预紧力损失率减小；偏载角度为5°、10°、15°、20°及25°时，极限承载能力降幅分别为18.3%、22.5%、26.4%、26.9%及27.5%；采用28 mm钻孔时，直径18 mm和直径20 mm钢棒平均最大推进阻力分别为179 N和453 N，两者相差274 N，但两者推进均比较容易；预应力钢棒锚具平均承载能力为398.2 kN，锚环与夹片的洛氏硬度分别为27.78和58.39，能够满足国标和钢棒材料力学性能要求。

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煤炭科学技术

2020年第02期

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