摘要：以曹家滩煤矿 122104工作面上覆厚层顶板为研究对象,建立了不同高度预制裂纹试样模型,开展了基于CT原位扫描的单轴压缩试验,研究了不同高度预制裂纹试样的强度特征、能量演化、裂纹动态扩展、微观形貌等力学特性以及力学损伤劣化过程.试验结果表明:①与完整试样相比,预制裂纹试样的峰值强度、声发射能量、总应变能、弹性应变能以及峰后应变能显著降低,上部、中部和下部预制裂纹试样的能量耗散指数分别升高了 24.7%、28.5%和 62.6%,强度折减指数分别升高了 21.9%、28.1%和 54.6%,冲击能量指数分别下降了 19.9%、20.9%和49.5%,其中下部预制裂纹卸压效果最好,破坏时的弹射初始动能最小;②完整试样与上部、中部、下部预制裂纹试样裂纹起裂时间分别为 89、44、42、39 s,破坏形式由完整试样的拉伸-劈裂破坏向预制裂纹试样的拉-剪复合型破坏转变,且随着预制裂纹高度降低,裂纹萌生与发育时间提前,断口处微裂纹、岩絮增多,下部预制裂纹试样的破裂断口表面孔隙率、最大孔隙面积、概率熵分别升高了 98.51%,317.58%和 5.38%;③在分析不同高度预制裂纹试样破坏特征的基础上,从阻碍力链传递角度揭示了预制裂纹试样损伤劣化机理.研究结果可为优化厚层顶板区域卸压层位选择提供理论参考.

摘要：为探索非均匀应力对岩石损伤破坏的影响及分区演化规律,对含缺陷砂岩在非均匀应力作用下的力学响应特征与能量演化规律进行研究,剖析非均匀应力作用下岩石的强度与变形特性,结合声发射特征参数与岩石破坏形态,深入分析不同缺陷形态砂岩的损伤演化阶段及特征,并探寻全过程的能量转化机制.研究结果表明,低应力区域下应力-应变曲线阶段与试样整体曲线高度契合,砂岩的残余应力波动特征与高、低应力区域曲线高度一致;砂岩整体承载能力越高,应力区域间峰值差值越大.高应力区域圆形缺陷砂岩峰值处呈现低应力高变形,梯形与矩形缺陷砂岩峰值处呈现高应力低变形;低应力区域初期变形场易交叉,梯形缺陷砂岩径向变形最大,圆形缺陷砂岩轴向变形最大、矩形缺陷砂岩最小.高应力区域应变曲线"内收",低应力区域"外扩".矩形和圆形缺陷砂岩声发射振铃计数呈"先增后减再增"趋势,梯形缺陷砂岩则呈"持续上升、多点突增"趋势,整体呈"密集-稀疏-再密集"变化特征.初始阶段矩形缺陷形态砂岩产生较多剪切裂纹,圆形和梯形缺陷砂岩较少,并随着应力的增加,3 种缺陷形态试样中剪切裂纹呈现增长趋势,砂岩破裂模式以剪切破坏为主.高应力区域剪切裂纹数量多且易形成连通裂纹,低应力区域裂纹较少且多为拉伸裂纹.高应力区域"效能"占比高于低应力区域,低应力区域弹性变形能占比高于高应力区域,其中含圆形缺陷砂岩最为显著.高应力区域耗散能稳定增长,低应力区域增长减缓;耗散能积聚曲线在高应力区域呈"加速、匀速、减速"趋势,低应力区域耗散能呈"先加速后减速再加速"趋势.研究成果为非均匀应力条件下围岩控制提供了一定的基础.

摘要：针对软岩地下工程围岩大变形的工程难题,以海东隧洞某支洞为研究对象,通过电子显微镜(SEM)对典型围岩微观孔隙特征进行分析,建立了高预应力长短锚索协同支护力学模型,结合现场围岩松动圈测试结果以及隧洞围岩压力计算,确定并验证了长短锚索支护参数,提出了适用于大变形段的高预应力长短锚索支护方案.进一步采用数值模拟方法,系统分析了构造应力作用下围岩大变形及长短锚索协同支护机理.研究结果表明:海东隧洞某支洞DLⅡ11+080断面围岩主要为钙质页岩,裂隙发育、孔隙度高、结构疏松,微观层状结构导致岩石脆弱,易受外力作用破坏.单一长度短锚索无法对围岩进行有效支护,采用长短锚索加强支护能够发挥协同作用,其中短锚索主要减少初期塑性变形,长锚索提供整体约束,防止深部位移扩大.通过数值模拟研究了不同侧压力系数和不同黏聚力下围岩塑性区及收敛变形,揭示了构造应力及围岩强度对隧洞变形的影响机制.优化后的长短锚索支护下拱顶塑性区深度相比无支护减少 48.63%,比 6 m短锚索支护减少 44.38%.长短锚索组合支护有效改善了轴力分布的均匀性,提升了支护效果及围岩稳定性.本研究为软岩地下工程构造应力作用下大变形控制提供了科学依据和实践指导.

摘要：围压是影响锚杆锚固性能的关键因素之一,为探究围压效应下锚杆锚固性能及其影响因素,采用自主研发的锚杆围压拉拔试验装置,在还原井下锚固体围岩性质与应力环境的条件下,开展了锚杆拉拔试验,探讨了围压、锚杆直径、锚固长度及围岩强度等对锚杆锚固性能的影响.试验结果表明:①随着围压的增加,围岩对锚固界面的侧向约束作用逐渐增强;锚杆极限锚固力近似呈线性增长锚固系统的整体承载能力显著提高.②恒定围压作用下,锚杆直径和锚固长度均与其极限锚固力正相关,也即锚杆直径、锚固长度越大,对其锚固力增强效果越明显,但这种增益受锚杆材料强度和围岩承载能力的限制;锚杆锚固性能对围岩强度敏感,且两者之间成正相关,即围岩强度越高,锚杆可锚性越好,锚固系统越稳定性.基于此,给出了煤矿巷道支护中提升锚杆锚固性能的建议,研究成果可为复杂地质条件下的煤矿深部巷道支护设计及优化提供参考.

摘要：我国江河堤防普遍存在基础薄弱问题,洪水期堤防易出现渗漏、管涌、滑坡等险情,定期开展快速准确的堤防巡检是堤防安全运行的必要环节.探地雷达作为一种有效的地下隐患探测技术,广泛应用于堤坝隐患探测,然而原始雷达信号包含大量高频噪声和背景干扰,在复杂背景中难以准确提取信号特征,常用的傅里叶变换提取雷达信号中频谱信息存在频谱模糊、主频不明显问题,在实际工程探测上具有很大的局限性.针对上述问题,提出一种基于小波-傅里叶变换的堤坝隐患三维雷达谱能强度比成像方法.该方法通过小波变换初步分析雷达信号中非稳定信号和瞬态信号,分层次解析信号不同频率段的特征,然后采用傅里叶变换计算每个时窗内信号和频率上的变化信息,识别信号在各个时刻的频率成分,获取信号中的主频率分量和能量分布,在此基础上基于谱能强度比信号提出了堤坝隐患类型分级标准,有效分离出坝体中富水区域和松散区域,从而实现堤坝隐患高效无损检测.最后,依托江西省九江市永修县三角联圩堤坝开展了堤坝现场隐患探测试验,研究结果表明该方法能够有效探明堤坝中松散区域和富水区域,为堤坝隐患排查提供有力的技术支撑.

摘要：研究常规三轴载荷和分级循环载荷作用下含瓦斯煤岩组合体能量演化特征及渐进损伤行为,对深部煤岩瓦斯复合动力灾害的防控具有重要意义.采用实验室试验、理论分析等研究方法,开展了不同围压和应力载荷的声发射-渗流-损伤三轴同步试验,分析了受载含瓦斯煤岩组合体的力学响应特征、渐进损伤行为及能量演化规律,结合宏-细观破坏特征,揭示了围压及应力载荷对含瓦斯煤岩组合体失效行为的影响机制.研究结果表明:①组合体试样的峰值强度、弹性模量、残余强度均随围压增加线性增大,在围压相同时,分级循环载荷下的弹性模量比常规三轴载荷低 0.13～1.76 GPa,峰值强度比常规三轴载荷低 8.91%～20.81%;②围压升高显著抑制裂隙发育,但分级循环载荷的起裂应力比和损伤应力比更低,试样更易在低应力下产生裂纹;③试样声发射信号随渐进损伤特征应力呈阶段性变化特征,峰值声发射计数随围压的提高而增大.围压的增加会限制试样内部裂纹的扩展和贯通,分级循环载荷下,声发射计数的Kaiser效应区延长,Felicity效应区缩短;④分级循环载荷的总能量、弹性能和耗散能均高于常规三轴载荷,较大应力幅值区间内能量耗散更显著,试样破坏面的SEM细观结构更加复杂和粗糙,裂纹和孔隙特征更加明显,分形维数值比常规三轴载荷大 0.057～0.280;⑤高围压产生的损伤作用大于压缩限制作用,加剧了煤岩组合体的界面破坏效应,破坏模式以剪切破坏为主.研究结果为深部煤层开采过程中高应力、高瓦斯压力区的煤岩瓦斯复合动力灾害防控提供理论依据.

摘要：大采高综放开采是实现特厚煤层安全高效开采的重要技术途径,但两硬特厚煤层大采高综放开采面临煤壁稳定性与顶煤冒放性协同控制难题.以金鸡滩煤矿 111 工作面为工程背景,采用理论分析、室内试验、数值计算、现场实测等方法,研究了两硬特厚煤层大采高综放工作面高帮煤壁与坚硬顶煤联动破坏机理,揭示了顶煤冒放性与煤壁稳定性的负向反馈机制,开发了煤壁稳定性与顶煤冒放性协同控制技术.研究结果表明:直覆厚硬顶板大采高综放工作面支架阻力高、动载剧烈,煤壁破坏范围广、深度大,顶煤破碎块度大,大块顶煤易成拱,放煤效率低.构建了大采高综放工作面支架-围岩系统结构模型,提出了厚硬顶板冲击作用下支架阻力和煤壁压力计算方法,揭示了支架刚度对厚硬顶板载荷传递路径的控制作用.基于最小势能原理确定了高帮煤壁与坚硬顶煤极限承载能力,确定了大采高综放工作面煤壁与顶煤联动失稳、协同稳定及非同步响应条件.定义了煤壁稳定性系数与顶煤冒放性系数,得到了两者随采放比的演化特征,揭示了煤壁稳定性与顶煤冒放性的负向反馈机制.最后,开发了集厚硬顶板压裂+高强度-高刚度支护+采放比优化+工作面设计四位一体的高帮煤壁稳定性与坚硬顶煤冒放性协同控制技术,在现场进行了工业性试验,煤壁破坏范围降低 59%,坚硬顶煤放出率达到 83%,实现了特厚煤层大采高综放工作面安全高效开采.

摘要：流体注入诱发的地震活动已引起全球广泛关注,成为制约页岩气等清洁能源安全开采的难题之一.以川南典型页岩气开采区为工程背景,在对流体注入期间地震活动性参数的演化特征及波动成因进行分析的基础上,研究了地震群的前-后缘现象及其演化规律,探讨了开采区地震群的流体驱动模式.研究表明:开采区中强地震(ML≥3.5)与流体注入具有时空一致性,注水过程显著增强了地震活动的强度与复杂性;页岩气开采区地震群后缘现象具有普遍性,即震源分布中心存在无地震事件发生的区域且逐渐扩大;地震群前缘和后缘演化受无震滑移控制,前缘和后缘之间的地震群受组合模式控制,流体压力驱动的缓慢扩散模式与无震滑移驱动的快速迁移模式交替控制地震群的演化.研究成果对于页岩气开采区地震群成因机制研究及地震风险评价与防控具有重要的理论与实际工程价值.

摘要：为研究循环载荷作用下含相同裂隙煤岩组合体损伤劣化特征,通过室内试验与数值模拟,研究了煤岩比例、循环加载幅值对岩-煤-岩组合体损伤演化及宏细观破坏机制的影响.结果表明:煤体裂隙网络主导组合体强度与破坏.在循环加卸载过程中,应力-位移曲线呈现滞回效应,初期小且密集,后期大而疏松,位移随时间正弦波动变化,在失稳前几次循环位移整体增加.当颗粒受力大于颗粒胶结强度时,裂纹首先萌发于煤裂隙尖端处,之后受力集中点转移至周围颗粒,使得裂纹呈条带发育,多组裂纹条带与破碎区间形成贯穿裂纹带,使试样失去其承载能力.随着组合体中煤的比例增加,组合体强度降低、位移增大,声发射b值减小,发生失稳的循环次数降低.随着循环加载幅值增大,组合体位移增大,声发射b值减小,对组合体劣化程度加深,更易导致组合体试件失稳.

摘要：为掌握水力裂缝遇到岩层界面时由于岩性突变引起的裂缝扩展轨迹变化规律,通过真三轴水力压裂试验和直流电阻率法反演,研究了不同岩性组合模式下煤系岩层水力裂缝的扩展行为,揭示了地应力、岩性强度差异和岩层界面强度对水力裂缝扩展轨迹的影响机制.研究结果表明:煤系岩层水力裂缝形态具有明显的非对称特征,有单一、交叉、"T"形、"十"形、"工"形、"干"形和复杂裂缝 7种模式.水力压裂压力曲线可划分为快速增大至起裂压力、压力突降、稳定波动和停泵后压力降低 4个阶段,水力裂缝延伸遇到天然裂缝或岩层界面时压力曲线会出现明显的波动,压力突降值与水力裂缝的复杂程度呈负相关.地应力对水力裂缝的控制作用与最大主应力方向和垂直应力差异系数有关,当垂直应力为最大主应力时,垂直应力差异系数越大,水力裂缝越易穿过界面继续垂向扩展.岩性强度差异对水力裂缝扩展轨迹的影响表现为当水力裂缝由软岩中起裂扩展至岩层界面时,其扩展轨迹多为停止和沿着岩层界面扩展;当水力裂缝在硬岩中起裂时,岩性强度差异ΔS越大,越容易穿过岩层界面继续垂向扩展,反之,则易沿着岩层界面扩展.

摘要：随着矿山开采深度的不断增加,顶板稳定性问题及失稳灾害风险增大,对矿山顶板健康状态的诊断、监测预警和灾害防控显得尤为重要.系统总结了团队多年来的研究成果及进展,建立了采矿活动引起的多类多震源全自动识别理论,提出了多中段、多采场复杂开采环境中无需预先测速的震源定位理论与方法,建立了变"噪"为"用"的波速场反演快速成像方法,自主研发了地声智能感知监测传感器、采集仪与数据动态处理系统,开发了协同数据感知-信息处理-智能预警为一体的地声智能感知与微震监测全套技术装备.在此基础上,建立了矿山顶板岩体失稳的多指标联合预警理论与方法,构建了基于岩体损伤与围岩体动态响应的分区支护防控方法,相关技术与装备在国内 20 余个矿山进行了应用,多次成功预警了矿山顶板垮塌等灾害,为设备与人员快速安全撤离争取了宝贵时间.研究成果提升了顶板健康监测与失稳灾害防控的整体效能,为深部矿山的安全高效开采提供了理论支撑和技术手段.

摘要：针对煤矿微震时序预测问题,数据驱动的深度学习模型能够有效提取微震数据中的关键特征和规律,从而实现精准预测.然而,由于工况条件随工作面的推进不断变化,这使得微震事件的成因复杂且分布无序,单一预测模型学习局部时序特征的方式难以维持稳定而准确的预测效果,且对回采初期无法预测.为提高煤矿微震时序预测的稳定性、完整性和准确性,利用海量微震数据,分析了不同工作面、同一工作面不同开采阶段之间的微震时序特征.通过Adaptive-dickey-fuller(ADF)平稳性检验和波动性分析,明确了事件成因对微震时序特征的显著影响,构建了对应不同事件成因主导下的多种微震时序数据集.利用Blending集成学习算法,结合一维卷积神经网络(1D-CNN)和双向长短期记忆网络(BiLSTM),提出了一种基于自适应集成学习的煤矿微震时序预测模型.依托赵楼煤矿 7302 工作面微震数据,使用集成模型对微震每日最大能量、平均能量和频次进行预测,并针对每日最大能量进行了详细的对比分析.结果表明:在保证预测完整性的前提下(预测时长为 600 d),本文提出的集成模型能够较好地适应事件成因复杂多变、无序分布的实际情况,预测结果与实际监测值误差较小,各参量拟合优度计算结果均在0.8以上.研究成果可为煤矿微震时序预测提供新思路和借鉴.

摘要：为探究不同孔洞、裂隙下砂岩受载断裂失稳的力学特性、能量演化及声发射特征,对临沂山区红砂岩试样开展了不同孔洞直径、裂隙倾角条件下的单轴压缩试验,基于最小能量理论和坚固体假说,分析不同试件应力-应变曲线、能量演化规律及声发射特征.研究表明:裂隙扩展贯通会导致砂岩失稳破坏,不同孔洞直径、裂隙倾角下砂岩体力学性质不同.砂岩的应力随裂隙倾角先降后升,孔洞直径增大使应力降低,但降幅小;应变随裂隙倾角呈现"M"型变化.砂岩应变能随加载过程呈现慢增、快增、峰后稳定规律,裂隙增大时应变能先降后升.砂岩加载时声发射能量断续增长,达到应力峰值前有"平静期"现象,破坏后声发射能量最大,声发射能量与应变能呈幂函数关系.提出了裂隙岩体扰动失稳破坏的假说,坚固体断裂后,扰动导致自组织临界状态的砂岩失稳破坏,并通过声发射定位和实际裂隙扩展规律进行了验证.研究成果对于裂隙砂岩的稳定性监测预警及灾害防治具有重要的理论意义与实用价值.

摘要：水灰比是影响水泥基注浆材料性能的关键因素,在不同水灰比下多组分胶凝体系水化特性会产生显著差异.为明确水灰比与矿用超细水泥体系性能的内在关联,以减水剂、膨胀剂、速凝剂为外加剂掺杂超细硅酸盐水泥制备超细水泥注浆材料(UPCGM),借助不同宏微观测试方法,探究水灰比(0.45～0.80)对UPCGM浆液性能、力学特性与结石体微观结构的影响规律,并深入解析其内在水化机理.结果表明:①水灰比与UPCGM浆液流动度、凝结时间成正相关性,而与结石体的体积膨胀率成负相关性;②随水灰比增加,UPCGM力学强度呈先增大后减小趋势,水灰比为 0.50时,结石体显示出最佳力学性能,养护 3 d抗压强度(33.70 MPa)比0.60～0.80水灰比提升 298.82%～466.39%,28 d抗压强度(50.70 MPa)与抗折强度(8.50 MPa)分别提升 18.18%～85.71%和 50.44%～95.85%;③热力学建模、XRD、FTIR与SEM证实,水灰比的变化会影响UPCGM水化程度、水化产物、孔隙结构与密实性,其中AFt含量、尺寸随水灰比增大而增大;④与矿用无机加固复合砂浆(KWJG-1)对比发现,UPCGM流动度、早期抗压强度与抗折强度略低,但具有明显增强的浆液稳定性、早凝特性与后期抗压强度,水灰比0.50和 0.80下养护 28 d抗压强度分别比KWJG-1 提高 14.50%和 35.48%,在巷道围岩注浆加固领域具有潜在的应用前景.

摘要：针对双关键层条件下厚煤层开采中强矿压显现规律不清、来压步距预测困难及防控效果不佳等问题,以淮南矿区某矿 11223 工作面为工程背景,采用离散元数值模拟、理论分析和现场实践相结合的方法,系统研究了双关键层协同破断的覆岩运移规律与力链动态传递机制,建立了双关键层破断支架-围岩采动承载模型.研究结果表明:①低位关键层Ⅰ受采动扰动直接作用,周期性破断步距平均 25 m,形成"悬臂梁-台阶岩梁"复合结构,诱发小周期来压;高位关键层Ⅱ因应力传递滞后效应,破断步距达 40 m,破断角 73°,其失稳引发动能跃迁幅度达初始值的 4.2倍,导致超前支承应力峰值突增至 48 MPa,超出支架额定工作阻力 28%,为大周期强矿压主要原因.②双关键层破断通过力链网络重构主导应力场演化,关键层Ⅰ破断形成局部"压力拱"结构,关键层Ⅱ破断则引发非对称拉压交替模式,促使应力场经历"局部卸载—区域转移—整体重构"三阶段演化.③基于动态载荷叠加机制,提出顶板深孔预裂爆破弱化方案,现场应用后周期来压步距由 25 m降至 16 m,支架动载系数由 1.5 降至 1.3,顶板载荷峰值降低46.7%.研究结果为深部多关键层矿井强矿压防控提供了理论支撑与工程实践参考.

摘要：为研究不同应力状态下蠕变煤岩在开采扰动下的瓦斯渗流变化规律,采用自主研发的RRTS-IV型岩石蠕变扰动效应试验系统,开展三轴蠕变扰动渗流试验,基于扰动损伤影响下的Burgers蠕变模型和改进的加速蠕变元件,建立煤岩蠕变模型,并进一步推导应力-渗透率关系公式.试验结果表明:①瓦斯压力不变时,围压增大使渗透率降低,轴压超过应力阈值后渗透率迅速增大,该阈值介于稳定与加速蠕变阶段之间,低于长期强度;②围压不变时,随着初始瓦斯压力增大,煤样初始渗透率降低,此时应力对渗透率的影响弱于煤样的解吸、吸附对煤样内部膨胀变形的作用,但随着有效应力的增大,有效应力的作用将会占据主导作用;③静态应力不变时,持续扰动引起煤岩损伤并最终破坏,并经历减速蠕变、稳定蠕变、加速蠕变 3 个阶段,且静载应力水平影响初始蠕变状态及抗扰动能力;④基于蠕变扰动试验,将Burgers体模型与改进的加速蠕变模型元件串联,考虑扰动损伤,联立渗透率-应变关系,建立了一种包含损伤的应力-渗透率模型(蠕变模型),通过拟合数据对比R2 均在 0.9 以上,验证了模型的合理性.

摘要：水力压裂是煤矿巷道围岩卸压的关键技术之一,其参数优化对实现围岩有效卸压与应力转移至关重要.以某矿综采工作面为工程背景,综合采用物理相似模型试验与UDEC离散元数值模拟,系统研究了水力压裂作用下工作面底板及煤柱应力演化规律,揭示了水力压裂弱化压力拱调控采动应力的卸压机理,并分析了压裂层位高度与压裂区岩体损伤程度对卸压效果的影响.研究结果表明:(1)当水力压裂裂缝扩展区位于煤体高应力区上方时,底板及煤体浅部高应力区域垂直应力峰值降低 10.8%～12.1%,深部低应力区垂直应力峰值增加 1.1%;(2)水力压裂裂缝分布于压力拱高应力传递路径上时,可显著削弱该区域顶板承载能力,促使高应力向深部转移,形成浅部小范围、大幅度卸压与深部大范围、小幅度增压分布特征,揭示了水力压裂通过弱化压力拱结构来调控应力转移路径的卸压机理;(3)卸压效果与压裂层位高度、压裂影响区岩体劣化程度密切相关,垂直层位升高使卸压范围向深部延伸和浅部煤体应力增大.水力压裂影响区岩体损伤程度增加则显著提升高应力区卸压幅度,进一步抑制损伤区岩体传递压力拱高应力的能力,促使高应力向深部岩体转移;(4)现场应用表明,水力压裂可显著降低煤柱应力,有效提高巷道围岩稳定性.研究结果为煤矿坚硬顶板弱化、冲击地压防治及强采动巷道卸压等水力压裂参数优化提供了理论参考和科学依据.

摘要：为解决巷道变形预测和破坏区定位困难等问题,建立了多重扰动底抽巷围岩数值分析模型,选取围岩强度、侧压系数等地质参数,巷道断面尺寸、抽采钻孔、支护强度等开采参数作为研究对象,获取了多因素扰动下底抽巷顶板变形数据集,采用随机森林、极端随机树、GBDT、XGBoost等机器学习算法,分别建立了单一基学习器巷道变形预测模型,以弹性网算法为元学习器,利用Stacking融合方法,对不同基学习器输出模型进行了融合处理,构建了多重扰动底抽巷围岩变形融合预测模型,评价了各特征因素对巷道变形的抑促效应,识别了影响底抽巷围岩稳定的主控因素.以赵固二矿 14040 运输巷底抽巷为工程背景,利用建立的巷道变形预测模型,以巷道实际生产地质条件和开采参数作为输入项,通过设置巷道期望变形量,逆向运算并输出了试验巷道建议支护强度,并指导了现场巷道支护设计及关键参数确定.现场应用结果表明,采用建议支护强度后,巷道实测变形值处于决策模型规定的允许范围内,顶板变形量仅为原支护的 52%,有效控制了巷道围岩大变形.基于机器学习建立的巷道变形预测模型为巷道稳定维护提供了一条新途径,促进了煤矿巷道智能运维技术的发展.

摘要：为了解决房式采空区内遗留煤柱群-顶板系统稳定性评价难题,以此系统整体协同作用的空间关系为切入点,在考虑不同位置煤柱与顶板作用关系差异化的基础上,建立了系统弹性地基薄板三维力学模型,从三维空间结构层面揭示了此系统的链式失稳机制,同时考虑时间效应下煤柱片帮剥落的影响,建立了此系统链式失稳的评价方法.研究结果表明:不同位置单一煤柱承受的载荷及其失稳后引发的剩余煤柱稳定性和顶板挠度响应特征不同;四边固支顶板的挠度小于同等煤柱条件下四边简支顶板,某煤柱失稳后,顶板四边固支时剩余煤柱的荷载增加值大于四边简支顶板;对煤柱稳定性的评价需考虑时间效应下煤柱片帮剥落的影响,煤柱随时间的片帮剥落致使其有效承载尺寸和承载能力逐渐降低;将顶板简化为薄板并应用能量变分法更能精确地求得其弯曲近似解,进而优化得到的顶板破断判据误差更小;煤柱群-顶板系统的链式失稳是一个"整体稳定—局部失稳-失稳扩散—整体失稳"的动态过程,通过融合单一煤柱失稳修正判据和顶板破断优化判据建立的系统整体链式失稳评价方法可对系统的整体动态稳定性进行有效精准评价.