采矿与安全工程学报

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1. 煤矸石混合料路面基层材料力学性能试验研究

黄鹏, 隗义美, 李猛, 赵成燚, 滕新勇, 马书轩

采矿与安全工程学报 2026, 43 (1): 48-57. DOI: 10.13545/j.cnki.jmse.2025.0096

摘要（449）

PDF（pc）（10658KB）（151）

研究提出一种矸石-粉煤灰-水泥-纤维（GFCF）复合煤矸石无机结合料，通过矿物成分分析、化学组分测试及烧失量测定，系统评估了煤矸石、水泥、粉煤灰与纤维的物化特性；基于4种煤矸石粒径级配-水泥-粉煤灰配比的正交实验，结合7 d与28 d龄期无侧限抗压强度（UCS）、劈裂强度及抗压回弹模量测试，揭示了胶凝材料掺量对力学性能的调控机制；进一步探究纤维掺量（0.2%~0.8%）对GFCF性能的增强效应。结果表明：当Talbot级配理论指数n=0.4，煤矸石-粉煤灰-水泥质量比82∶12∶6时，矸石-粉煤灰-水泥（GFC）路面基层混合料28 d UCS达11.98 MPa，劈裂强度1.38 MPa，在此基础上纤维掺量为0.6% 在28 d龄期时，纤维-基体界面黏结力的发展使混合料在受力时形成三维约束网络，最终使无侧限抗压强度增加40.90%、劈裂强度增加65.90%，较GFC路面基层混合料无侧限抗压强度提升20.78%、劈裂强度提升9.42%。研究为煤矸石规模化路用提供了优化配比理论支撑，可推动固废资源化与低碳交通建设的协同发展。

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2. 沿顶掘进沿底综放机巷变形的尺寸效应及支护技术研究

华心祝, 杨勇, 杨朋, 张九洲, 张永松, 李琛,

采矿与安全工程学报 2026, 43 (2): 263-279. DOI: 10.13545/j.cnki.jmse.2025.0333

摘要（422）

PDF（pc）（27770KB）（249）

顾北煤矿14321工作面初始设计为综采，巷道沿顶布置。为提高采煤效率和防止透水事故，综采500 m后转为综放开采。为适应综放开采要求，原沿顶布置的巷道需通过卧底增加巷道高度，由此产生高帮巷道。巷道尺寸效应导致围岩应力分布和位移发生变化，易引发围岩结构失稳和支护失效等问题。以14321工作面机巷为工程背景，基于复变函数理论分析巷道高宽比与侧压系数对围岩应力场分布的影响，结合危险函数理论探讨巷道边界不同方位及岩性的围岩破裂危险性，采用FLAC^3D数值模拟研究巷道围岩位移演化和塑性区扩展规律。结果表明：巷道高宽比和侧压系数对围岩应力场分布具有显著影响，随着机巷高度增加，帮部围岩更易出现应力集中区；软弱煤帮与底角泥岩在高应力环境下存在较高的失稳破裂风险；高宽比增大加剧了围岩塑性区的扩展，卧底后帮部塑性区宽度增加31.8%，采动应力叠加后总扩展超过36.2%，其位移量达到原尺寸巷道的2倍以上。为此，提出以煤帮改性为基础的“锚注-喷浆”协同加固与卧底方案。现场监测结果表明，机巷注浆加固后围岩裂隙发育程度明显降低，位移量显著减小，稳定性得到有效控制。研究成果可为厚煤层沿顶掘进沿底综放回采巷道设计及支护提供参考。

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3. 倾斜煤层开采覆岩裂隙分布规律试验研究

柴敬, 吕伟明, 韩志成, 朱海涛, 侯树宏, 马永生

采矿与安全工程学报 2026, 43 (1): 1-10. DOI: 10.13545/j.cnki.jmse.2024.0486

摘要（404）

PDF（pc）（9793KB）（577）

为研究倾斜煤层采动覆岩裂隙分布规律,选择枣泉煤矿150202工作面作为研究对象,将分布式光纤感测技术应用于物理相似模拟试验中,监测岩层内部应变,并结合分形理论,得到不同工作面长度下覆岩裂隙分形维数云图,定量表征了覆岩裂隙发育程度和分布特征;提取光纤沿线处的裂隙分形维数,进一步分析了光纤应变数据与覆岩裂隙分形维数之间的关系。研究表明:工作面两侧裂隙发育更充分,工作面上部贯通裂隙分布更集中,覆岩裂隙分形维数呈现两头高中间低的驼峰状,工作面上部峰值宽度小于工作面下部;裂隙率和分形维数总体均呈现上升趋势,覆岩裂隙分形维数呈上升—稳定—下降的周期性发展趋势;模型开挖过程中水平光纤应变曲线由单峰、双峰状向三峰状演变,由于煤层倾角的影响,光纤应变呈非对称分布特征,其左侧峰值远大于右侧,水平光纤沿线的裂隙分形维数峰值分布特征与光纤应变峰值分布特征保持一致;覆岩裂隙分形维数云图有分区特征,垂直光纤应变和其沿线分形维数曲线都呈现台阶状,台阶分界面与覆岩“三带”裂隙发育高度相对应,给出了垂直光纤应变与其分形维数之间的函数关系。研究结果为分布式光纤传感技术表征覆岩裂隙发育程度提供参考。

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4. 超长充填刮板输送机形态表征与摩擦阻力分析

宗庭成, 张强, 杨康, 白雨, 金子山, 张斌, 邹明军

采矿与安全工程学报 2026, 43 (1): 58-69. DOI: 10.13545/j.cnki.jmse.2024.0623

摘要（371）

PDF（pc）（6943KB）（121）

针对固体充填刮板输送机在长度超过150 m时因弯曲段摩擦阻力占比剧增导致的断链、卡链等技术瓶颈，基于采场地质构造与输送机形态耦合关系，提出了超长充填刮板输送机弯曲形态表征与阻力调控理论。通过建立以S形曲线为基础的多段式弯曲形态力学模型，创新性构建了弯曲段几何参数与运行阻力的量化表征体系：首次推导出基于欧拉柔索理论的弯曲段摩擦阻力解析式，系统揭示了输送机在整机S形、整机V形及S+V复合型工况下的运行阻力演化规律；采用圆弧近似向斜轴V形弯曲过渡段形态，建立了弯曲过渡段几何参数与运行阻力的函数关系。基于新巨龙煤矿全国首例260 m超长SGZ800/1400型充填刮板输送机工程实践，开展跨向斜轴复杂工况下运载能力、刮板链安全系数等多参数校核计算。结果表明：当S形弯曲段长度超过100 m时，运行阻力随摩擦系数及长度呈指数增长，而V形过渡段长度增加可使曲率半径增大，过渡段每增长1 m阻力降低约1~2 kN；弯曲段位于输送起点侧时，运行阻力与弯曲段长度正相关，终点侧则呈现负相关特性，且平均阻力值较前者高约54.5%；弯曲度系数从0.3降至0.01时，单次充填时间缩短49.1%,有效运载功率提升68%~88%，通过运载量动态调控可使刮板链安全系数提升至3.5~4.0。工业性试验表明：该理论模型指导下的超长充填刮板输送机推采343 m过程中，矸石处理量达51.37万t，煤炭置换量53.15万t，成功实现深井复杂地质条件下260 m面长瓶颈的突破。研究成果初步验证了理论模型用于超长充填刮板输送机选型计算与运行阻力调控的有效性，为深井矸石规模化处置与绿色开采提供了理论依据。

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5. 采动应力干扰下分段压裂裂缝竞争扩展规律及诱导应力场演化机理

时培涛, 闫浩, 张吉雄, 陈驰, 金磊林,

采矿与安全工程学报 2026, 43 (1): 173-187. DOI: 10.13545/j.cnki.jmse.2025.0127

摘要（369）

PDF（pc）（14687KB）（149）

压裂技术在煤层增透、促进顶煤冒放、顶板压裂防冲等方面应用广泛。在煤层或顶板中压裂时,采掘活动引起的扰动应力场将直接影响裂缝扩展规律和压裂效果。基于采动应力场中压裂工程背景,提出了采动应力张量变换下压裂模拟方法,通过二次开发SIGINI子程序实现了平衡态预定义采动应力场,研究了在旋转应力场中分段压裂时裂缝面的扩展规律,并基于李群和李代数描述了诱导应力场三维演化规律。结果表明:在原始地应力场中,随着压裂段间距的增大,裂缝面平均粗糙度和最大高度差总体呈下降趋势,中间裂缝面粗糙度往往最小,表明压裂段间距的增加弱化了缝间应力阴影的影响；在旋转应力场中,中间裂缝面粗糙度往往最大,说明其在扩展过程中弯曲较多；裂缝诱导应力场使部分区域应力发生重定向,并且使应力值大幅变化,从应力阴影到原始地应力区,最小主应力值增加了16.2％,中间主应力值增加了8.5％,最大主应力值减小了71.1％；在裂缝诱导应力场影响范围内,相邻裂缝竞争扩展,旋转应力场推动裂缝面偏转到诱导应力场范围内,受诱导应力场和旋转应力场双重影响,裂缝形态更加复杂。

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6. 露天煤矿冻顶台阶加密空孔对爆炸应力波分布影响规律研究

马力, 王晓民, 金磊, 李雁飞, 张奇峰, 张佩翼, 张津鹏, 李新鹏, 张东旭, 刘忠伟, 李蒙博, 马宁

采矿与安全工程学报 2026, 43 (1): 188-197. DOI: 10.13545/j.cnki.jmse.2025.0093

摘要（369）

PDF（pc）（22739KB）（113）

为提高高寒地区露天煤矿岩石台阶深孔爆破效果,基于空孔对岩体中爆炸应力波传播导向及反射拉伸作用的假设,以加密孔夹角为影响因子，构建了加密孔条件下应力关系模型,提出了孔间加密与排间加密两种加密布孔方式,将数值模拟与现场试验相结合,探究了长加密孔应力波反射拉伸与损伤效果影响规律。结果表明:在相邻爆源作用影响下的最佳加密孔夹角为0°和45°;孔间长加密布孔对岩体爆破损伤的效果优于短加密孔;2 m排间加密方案中,加密孔附近未产生明显裂纹,主炮孔周围裂隙发育不明显,岩石平均大块率在4.32％左右;采用6 m孔间加密和6 m排间加密方案后,岩石平均大块率整体降为3.03％和2.34％,6 m孔间加密方案爆破破碎效果最佳。

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7. 富水软煤巷道全长预应力锚固原理及技术研究

谢正正, 阎国杰, 张农, 李永乐, 吴国强, 王朋, 潘东江

采矿与安全工程学报 2026, 43 (2): 291-306. DOI: 10.13545/j.cnki.jmse.2025.0365

摘要（354）

PDF（pc）（79419KB）（138）

富水砂岩顶板与软弱破碎煤帮赋存条件是我国宁东矿区煤巷围岩失稳破坏的主要诱因,构建顶板堵水加固-煤帮改性强化的新型支护体系是保障该区域煤巷围岩实现长期稳定性控制的关键。以宁东矿区红柳煤矿典型巷道开展系统性研究,首先分析围岩变形破坏特点,通过现场155条节理裂隙产状玫瑰图揭示围岩裂隙发育特征;其次从围岩性质、应力环境及支护参数等角度剖析富水顶板软弱煤层巷道围岩失稳的主要因素。同时采用理论分析、实验室实验与数值计算等综合方法,阐明了以构建厚层跨界自稳结构、提高支护构件基础性能、扩大高预应力作用范围、保持压应力区敏感特性和强化底角楔形承载能力这5个控制要点为核心的全长预应力锚固原理;研制出泵注式锚固剂、锚注套管和定扭压片等新型支护材料,有效解决顶板淋水及帮部软弱破碎维控不可靠等难题;提出锚张泵注式支护工艺,并在红柳煤矿I040202东回风巷开展现场工业性试验。结果表明:新方案直接顶不淋水,帮部锚杆预紧力提升至84 kN,顶板和帮部变形量分别降低40%和65%;钻孔窥视显示,新方案3个钻孔累计12个评价单元的Sd值均小于0.47 cm,原方案4个钻孔累计16个评价单元中的9个S_d值处于0.47～2.35 cm,1个S_d值>2.35 cm。新技术总体控制效果良好,在类似巷道条件中具备推广应用价值。

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8. 巷道快速掘进围岩应力与变形时空演化机理

许兴亮, 石灏, 田素川, 胡伟超, 雷永超, 郭智龙, 李增辉,

采矿与安全工程学报 2026, 43 (2): 280-290. DOI: 10.13545/j.cnki.jmse.2025.0003

摘要（352）

PDF（pc）（12524KB）（205）

巷道快速掘进是破解煤矿采掘失衡最为可行的关键技术。针对巷道围岩对快速掘进的瞬态和时效力学响应新问题，构建Power-Mohr黏弹塑性蠕变巷道开挖数值模型，对比分析不同掘进速度下顶板应力变形时空演化过程，创新性提出“变形均化、应力甩滞、强度阻断”快速掘进三大核心理念。结果表明：快速掘进技术缩小了巷道超前影响的范围，影响区域由8 m缩小至2 m，且超前变形量、轴向变形梯度及累积变形量均有所减小；同时，快速掘进使开挖面前方最大主应力降低，工作面空顶区始终处于低应力环境；巷道开挖后，支护锚杆可实现快速增阻。快速掘进有利于优化围岩应力、改善变形控制，该研究结果可为巷道快速掘进技术与装备的发展提供理论基础。

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9. 煤矿岩巷掘进掏槽孔分段爆破试验研究

李成孝, 杨仁树, 左进京, 谢平

采矿与安全工程学报 2026, 43 (1): 107-119. DOI: 10.13545/j.cnki.jmse.2024.0200

摘要（351）

PDF（pc）（67218KB）（118）

掏槽爆破效果直接影响整体爆破掘进效率,然而传统连续装药结构掏槽效率较低且不适用于深孔爆破,为此开展掏槽孔分段装药研究。首先,基于理论分析和力学模型分析2种装药结构与最小抵抗线的关系,揭示分段装药可通过先起爆孔-段炸药创造新爆破自由面,降低孔底段炸药抵抗线,使有效破岩范围远大于连续装药;其次,以现场施工为背景开展模型试验,并利用数值模拟进行验证,结果表明采用分段装药后掏槽爆破的炮孔利用率、掏槽空腔体积及大块碎石比例等评价指标均优于连续装药,其中孔-段装药占比为0.4时效果最好;最后,将掏槽孔分段装药与数码电子雷管结合开展现场爆破掘进试验。结果表明:对比原方案,孔深增加后继续采用连续装药会降低爆破效率,增加大块碎石数量;采用分段装药后炮孔利用率达95%以上,巷道断面和轮廓成型质量提升,月进尺大幅度提高。

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10. 煤矿顶板岩层密集钻孔切顶卸压技术研究进展

姚强岭, 张艳博, 夏泽, 吴拥政, 刘洪洋, 高林生, 李学华, 刘斯佳, 王健, 孙利辉, 马军强, 王夫榕

采矿与安全工程学报 2026, 43 (4): 803-815. DOI: 10.13545/j.cnki.jmse.2026.0268

摘要（346）

PDF（pc）（10433KB）（390）

通过改变煤层覆岩结构实现应力调整与转移，降低巷道或工作面围岩应力集中，是煤矿矿压治理的关键技术手段之一。顶板岩层密集钻孔切顶卸压技术通过在顶板岩层中布置密集钻孔形成人造弱面，并在采动应力作用下促使弱面贯通，从而切断一定高度范围内的顶板岩层，改变覆岩运移特征与采动应力传递路径，缩短低位悬臂梁结构冒落充填采空区的“时间”，限制中高位顶板岩层运移“空间”，实现围岩应力环境显著改善，具备较强的工程适用性。近年来，该技术发展迅速，已在采煤面悬顶治理、切顶留巷和切顶护巷等场景中开展工业性试验。本文阐明了顶板密集钻孔切顶卸压的技术内涵与作用机理，构建了密集钻孔切顶卸压技术体系，并总结了塔山、宋新庄、察哈素等典型工程案例，可为该技术推广应用提供参考。

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11. 基于Stacking算法与钻进参数的岩石单轴抗压强度预测

岳中文, 龙思晨, 闫逸飞, 张梦佳, 胡昊, 薛克军, 马文彪, 李杨,

采矿与安全工程学报 2026, 43 (1): 198-207. DOI: 10.13545/j.cnki.jmse.2024.0357

摘要（341）

PDF（pc）（27496KB）（140）

针对传统岩石强度参数测试方法周期长、成本高的问题，本文提出一种基于Stacking集成算法的新型岩石单轴抗压强度预测方法。通过自主研发的岩石数字钻探测试系统，对不同强度材料的组合试件开展数字钻探试验；选择4种不同的机器学习算法（包括支持向量机、随机森林、LightGBM和BP-神经网络），利用钻进数据训练相应的算法模型，探究钻进速度、扭矩和推进力与岩石单轴抗压强度之间的关系；采用双层Stacking框架融合4种抗压强度预测模型，构建集成算法模型，以解决单一算法模型预测精度不足、泛化能力差的问题。研究结果表明，Stacking算法模型在不同转速下对岩石单轴抗压强度的预测性能优异，300 r/min转速与400 r/min转速下对不同试件的单轴抗压强度预测结果决定系数R²基本高于0.9，优于其他4种基学习器，且平均绝对误差占实际强度值的比例小于5%。现场应用表明，Stacking算法模型能有效预测巷道岩层的岩石单轴抗压强度，可为岩体随钻探测研究提供新的思路和方法。

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12. 煤下铝房柱式采场结构参数正向设计优化方法

朱德福, 高鹏, 王德玉

采矿与安全工程学报 2026, 43 (1): 22-34. DOI: 10.13545/j.cnki.jmse.2025.0307

摘要（334）

PDF（pc）（17468KB）（166）

以煤下铝土矿的房柱法采场为研究对象,提出一种采场结构参数正向设计与优化方法,结合工程验证与推广应用实例,验证该方法的可靠性与优越性。研究表明:矿柱同一截面积时,形状参数对应矿柱承载能力变化规律为圆形>方形>矩形;布局参数对应承载能力变化规律为品字形>棋盘形;尺寸参数对矿柱(群)承载能力的影响特征为矿柱宽高比由0.91增至1.82,矿柱承载能力随之增加。以杨家洞矿1265-采面3为工程实例,矿柱安全系数取1.8时,优化设计矿柱宽度4 m，矿房宽4.5 m,回采率由原设计中的61.24%提升至70.74%,矿柱上覆垂直应力最大为18.92 MPa,顶板下沉量为12.95 mm,采场矿柱及围岩处于稳定状态。在红花寨矿1200-采面1推广应用,空区内矿柱整体稳定,回采率达71.19%。研究成果有效改善了传统经验法的被动性与局限性,为房柱式采场结构参数设计提供了新思路。

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13. U型钢支架搭接段承载滑移机制及抗滑特性实验研究

王其洲, 李志, 刘高强, 李宁, 叶海旺, 雷涛, 刘然, 黄玉书,

采矿与安全工程学报 2026, 43 (1): 84-93. DOI: 10.13545/j.cnki.jmse.2024.0088

摘要（320）

PDF（pc）（12192KB）（109）

针对矿用U型钢支架搭接段承载缩动特性,通过平直搭接段轴向加载实验与理论分析,研究搭接段抗滑荷载变化规律和宏观滑移特征,阐明卡缆数量、螺母预紧扭矩对抗滑荷载、滑移变形及螺栓-螺母荷载的影响规律,剖析两因素的作用实质,揭示搭接段缩动增阻全过程,并从增大接触面摩擦因数、优化螺栓-螺母结构和配合形式、改善接触面法向荷载分布特征等角度,提出搭接段摩擦增阻措施建议。研究表明:搭接段承载滑移过程分为弹性增阻、小位移增阻和大位移恒阻3个阶段,其中小位移增阻阶段的荷载-位移关系呈现规律性极强的周期波动型递增特征;卡缆数量对各阶段临界抗滑荷载和后两阶段缩动增阻规律影响显著,促使宏观变形特征由低阻滑移向高阻缩动特征转变;施加螺母高预紧扭矩,能显著提高特征点荷载极限值,缩短小位移增阻阶段对应的位移区间,延长搭接段摩擦增阻作用时间,减小缩动变形速率,充分发挥型钢接触面的抗剪性能。

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14. 冲击荷载下浸水煤样动态力学特性及破碎分形特征研究

李猛, 张勇, 谭龙艳, 武洋, 王路军, 赵阳

采矿与安全工程学报 2026, 43 (1): 138-147. DOI: 10.13545/j.cnki.jmse.2025.0250

摘要（320）

PDF（pc）（8670KB）（144）

为研究冲击荷载下浸水煤样的动力学响应规律及破碎分形特征，开展不同时间（0，5，11，24和96 h，对应含水率分别为0%，3.62%，4.93%，5.52%和6.11%）的煤样浸水试验，并利用分离式霍普金斯压杆（SHPB）系统，在0.2，0.3，0.4，0.5和0.6 MPa的冲击气压下对浸水煤样进行动态压缩试验。试验结果显示，冲击荷载下浸水煤样的动态应力-应变曲线可分为5个典型阶段：裂隙压密阶段、弹性变形阶段、裂隙稳定扩展阶段、裂隙不稳定扩展阶段和卸载破坏阶段。浸水煤样在冲击荷载下表现出显著的应变率强化效应和含水率软化效应，煤样的峰值应变率、动态峰值强度和弹性模量均随冲击气压的增大而提高，但随含水率的升高而降低。不同冲击气压条件下，含水率与动态峰值强度、强度劣化因子之间呈现差异化的负相关关系。随着冲击气压与含水率的增加，浸水煤样破碎后的平均粒径越小，同时破碎程度越高，分形维数越大。

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15. 考虑监测点时空关联的露天矿边坡变形重构与预测

李江峰, 柳昆鹏, 梁明智, 亢凯民, 李斌, 张衍, 丁小华

采矿与安全工程学报 2026, 43 (2): 493-508. DOI: 10.13545/j.cnki.jmse.2025.0215

摘要（316）

PDF（pc）（35321KB）（113）

露天矿边坡的变形监测是保障安全生产的关键环节，但监测数据在复杂采掘工况下常伴有周期性波动、阶跃性突跳及样本缺失等复合干扰；此外，传统预测方法普遍忽略各监测点间因共同地质构造产生的隐性时空关联，导致预测模型结果受限。因此，提出一种考虑监测点时空关联性的信号重构与预测新框架。该框架将监测网络构建为时空图模型，其节点代表监测点，可学习的边权重则表征监测点间的动态时空关联；通过交替优化算法，协同实现边坡位移/形变信号的精确重构（含降噪与缺失值插补）及图边权重的自适应学习；将重构后的信号与数据驱动学习到的动态图边权重共同输入一个预训练增强的时空图神经网络中，以提升位移/形变预测精度。以新疆疆纳矿业兴盛露天煤矿内外排土场3个月的实测数据进行验证，结果表明：基于全球导航卫星系统监测的排土场边坡北方向（X方向）位移在周期性、突变型复合噪声及样本缺失干扰下，位移信号重构均方根误差低至0.458 8 mm；未来4 d变形预测的平均绝对误差、均方根误差及平均绝对百分比误差分别为1.378 6，2.319 3 mm及68.63%。通过协同优化信号重构与图结构学习，从含噪、缺失数据中提炼蕴含真实关联的动态拓扑作为预测先验，为露天矿山边坡智能预警提供了数据驱动的新方法。

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16. 非均匀高应力软岩巷道底鼓机理与反底拱优化加固技术

姚韦靖, 庞建勇, 王杰, 蔡海兵,

采矿与安全工程学报 2026, 43 (1): 94-106. DOI: 10.13545/j.cnki.jmse.2024.0206

摘要（311）

PDF（pc）（28247KB）（135）

为探索非均匀高应力软岩巷道底鼓治理方法,以许疃煤矿33采区南翼探水巷为研究对象,在调研地质条件及底板失效原因的基础上,基于弹性理论建立圆形巷道底板局部弱支护力学模型,求解出考虑弹性变形和流变变形的围岩弹塑性半径,结果表明巷道破坏由底板弱支护部位诱发并导致其他部位失稳,最终造成巷道破坏。基于此提出刚性反底拱支护技术,综合ABAQUS数值模拟和正交试验对反底拱支护3个主要参数进行优化,结果显示反底拱埋深和混凝土强度是影响巷道底鼓量和反底拱衬砌最大应力的主要因素,而钢筋直径影响较小。最后,结合工程实际提出“隔水层+半刚性反底拱衬砌+锚杆+混凝土地坪”底鼓综合治理措施。工程实践表明,施工完成后90 d的底板最大隆起量约60 mm,有效控制了底板变形,保证了巷道长期稳定。

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17. 爆破动载下盘区矿柱两侧非均质充填体稳定性

张钦礼, 胡奇浩, 冯岩, 郏威, 陈秋松, 袁锦锋, 闫国英

采矿与安全工程学报 2026, 43 (1): 120-129. DOI: 10.13545/j.cnki.jmse.2024.0391

摘要（309）

PDF（pc）（19629KB）（113）

由于阶段空场嗣后充填采矿法的采场高度大,且分多次进行充填，盘区矿柱两侧充填体沿垂直方向呈非均质分布特征,需研究盘区矿柱回收过程中爆破扰动对两侧充填体稳定性的影响,确定最优的护壁矿柱留设厚度，以保障盘区矿柱安全回收。本研究通过对充填体原位取样,统计分析非均质充填体强度分布特征,并利用LS-DYNA软件建立爆破模拟方案,分析不同厚度护壁矿柱条件下充填体上监测点的应力、振速与位移。结果表明:当护壁厚度为2.5 m时,监测点在爆破过程中的最大有效应力为0.09 MPa、振速峰值为11.05 cm／s、位移峰值为0.07 mm,均处于充填体安全范围内。根据现场工业试验结果,运用萨道夫斯基公式计算,充填体相应监测点的振速峰值为10.87 cm／s,与模拟结果基本吻合。研究成果可为两侧非均质充填体条件下盘区矿柱的安全高效回收提供理论支撑。

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18. 采空区矸石基水泥固化充填体重金属离子析出-迁移约束机理

张云, 白立丞, 曹胜根, 来兴平, 刘永孜, 詹睿, 张龙, 叶昊

采矿与安全工程学报 2026, 43 (1): 35-47. DOI: 10.13545/j.cnki.jmse.2025.0233

摘要（308）

PDF（pc）（27419KB）（147）

围绕矸石充填体重金属离子对下伏含水层水资源形成的污染隐患问题，系统研究了矸石基水泥固化充填体在保护下伏含水层以及约束重金属离子析出-迁移方面的效果与特征。首先，构建矸石充填体重金属离子迁移模型，揭示复合结构阻隔层条件下矸石充填体重金属离子进行迁移运动的规律。其次，分析总结影响矸石充填体重金属离子迁移的因素，获取矸石基水泥固化充填材料重金属离子的析出浓度。最终，建立矸石基水泥固化充填体重金属离子迁移模型，得到矸石基水泥固化充填体对下伏含水层的保护效果，并揭示其重金属离子析出-迁移约束机理。结果表明：矸石充填体重金属离子的析出过程可分为前期、中期与后期，析出浓度值先增加、再降低、后平稳；矸石充填体重金属离子在复合结构阻隔层中进行迁移运动的过程可分为骤升期、缓冲期与平稳期，迁移距离整体呈现出随时间增加而不断增大的现象，迁移能力表征为随时间增加而不断降低的趋势；矸石基水泥固化充填体重金属离子的最远迁移距离相比未固化处理的矸石充填体降低了18.77%，并提前30 a进入平稳期，有效保护了水资源安全；浸泡在矿井水中的矸石基水泥固化充填体，其对重金属离子析出-迁移的约束机理表征为水泥水化产物对重金属离子的吸附、物理包裹、离子交换、化学结合与碱性固定作用。

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19. 采动影响下巷道围岩塑性区扩展特征及变形机制

田芯宇, 王卫军, 马谕杰, 袁超, 舒仕海, 葛莎

采矿与安全工程学报 2026, 43 (2): 318-329. DOI: 10.13545/j.cnki.jmse.2024.0409

摘要（307）

PDF（pc）（8797KB）（185）

为进一步探讨采动巷道在支承压力作用下的破坏机理，以3种典型的应力主导类型巷道为研究对象，综合采用数值模拟试验及理论分析，研究各类巷道在采动影响下塑性区发生二次扩展的演化特征，揭示采动影响下各类动压巷道的围岩变形机制。结果表明：巷道开挖后围岩形成的初始塑性区形态与原岩地应力分布有关，采动影响下不同应力主导类型巷道塑性区二次扩展呈现不同的演化特征。双向等压巷道围岩塑性区呈现圆形—椭圆形—蝶形演化特征；垂直应力主导巷道塑性区始终表现为蝶形形态；水平应力主导巷道塑性区由竖向蝶形演化为水平椭圆形。应力由巷道围岩浅部向深部呈现先增加后减小的梯度变化趋势，偏应力集中程度越大，围岩变形破坏程度越大。围岩偏应力分布形态与塑性区具有对应关系，塑性区二次扩展与采动前后的偏应力环境相关，其形态特征是在初始不可逆塑性区基础上叠加采动作用产生的塑性区再扩展形式。根据塑性区二次扩展机制，获得采动影响下不同应力主导类型巷道围岩变形规律，水平应力主导巷道围岩变形量最小，等压巷道次之，垂直应力主导巷道最剧烈，基于此提出差异化支护方式，通过预判塑性区形态，抑制塑性区扩展，加强塑性区扩展剧烈部位的支护，实现巷道围岩稳定控制。

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20. 大倾角工作面上下端头采动顶板非对称失稳力学机理及实证研究#br#

张炜, 胡阳, 朱乐章, 曹林超, 赵圣勋, 王雷

采矿与安全工程学报 2026, 43 (1): 11-21. DOI: 10.13545/j.cnki.jmse.2024.0429

摘要（303）

PDF（pc）（16196KB）（172）

以袁店二井煤矿7276大倾角工作面为工程实例,通过UDEC数值模拟证实了大倾角工作面上下端头采动顶板砌体梁结构的存在,并基于采场砌体梁理论,构建了大倾角工作面上下端头顶板砌体梁结构力学模型,分析了砌体梁结构滑落-回转稳定性,推导了上下端头顶板结构抗滑落能力与抗回转能力表达式,确定了不同失稳模式下支架所受载荷计算方法。在此基础上,判别了7276大倾角工作面“上端头顶板滑落失稳、下端头顶板回转失稳”模式,现场实测得出上端头支架工作阻力沿工作面倾向呈均匀分布,下端头支架工作阻力沿工作面倾向呈抛物线形增长,实测数据约是理论分析结果的82%～95%,验证了大倾角工作面上下端头顶板非对称失稳力学机理分析的合理性。研究成果可为大倾角工作面采动顶板控制提供理论指导。

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