采矿与安全工程学报

来兴平，李云鹏，王宁波，刘永红，闫鹏佳

2015, 32(6): 871-876.

摘要 ( 1735 )

PDF (1033KB) ( 2276 )

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为了研究急斜特厚煤层综放工作面顶板的变形特征，以乌鲁木齐矿区乌东煤矿北采区45o 煤层为研究背景，应用梁式理论建立了急倾斜工作面顶板的受力力学模型，得到顶板的变形挠度方程，同时采用FLAC3D 对顶板变形机理进行数值模拟。结果分析表明：顶板倾斜长度对顶板变形的影响显著；随顶板的悬空面积增加，顶板变形逐渐增大且中部偏上区域变形量趋于最大值；变形区域从顶板中部向外部扩展，在靠近梁结构支点处的顶板变形相对较小。现场采用地质雷达监测，得出倾斜方向上不同区域顶板的塑性区变化特征，反演顶板变形情况，监测结果与理论分析和数值模拟结果基本一致。

冲沟地貌下浅埋煤层开采矿压规律及顶板控制技术

王方田，屠世浩，张艳伟，宋启，闫瑞龙，段超华

2015, 32(6): 877-882.

摘要 ( 1963 )

PDF (541KB) ( 1958 )

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神东煤田高头窑矿区具有冲沟发育、坡体变化大等地貌特征，在沟谷下浅埋煤层进行长壁开采容易诱发顶板切冒、支架压毁等灾害。结合色连一号矿首采工作面地质条件，建立了冲沟下 “支架-围岩”作用关系模型，确定了背沟开采时合理支架工作阻力为11 000 kN。分析了4.0 m 和3.2 m 采高时煤壁塑性区发育、顶板压力和下沉量变化规律，得到矿压显现剧烈程度呈现“背沟段>向沟段>沟底段>正常开采段”的特征。工作面矿压实时监测表明，冲沟下开采顶板来压期间支架最大工作阻力及来压动载系数均有明显增大。现场应用加强矿压监测预报、局部降低采高、工作面快速推进等措施，确保了冲沟下浅埋煤层安全高效开采。

基于 SOM 的深埋厚大矿体采场结构参数优化研究

徐帅，安龙，李元辉，邬金

2015, 32(6): 883-888.

摘要 ( 1643 )

PDF (447KB) ( 1853 )

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针对思山岭铁矿深埋厚大矿体所采用的阶段矿房嗣后充填采矿法的结构参数优化问题，基于正交试验方法设计了16 种模拟方案，运用FLAC3D 进行数值计算，建立了表征采场结构参数的 5 个因素与表征采场稳定性的8 项指标之间的对应关系。将得到的16 组对应关系作为SOM 模型的输入数据集，经过无监督的竞争学习，建立SOM 模型。基于所建立的SOM 模型，完成了扩展方案的正向预测、结构参数反向预测以及影响采场稳定性的主因素分析等工作。研究结果表明：采场长度对采场稳定性影响最大，采场高度次之，其他因素影响相对较小。适合思山岭深埋矿体采矿方法的最佳采场参数为：段高100 m，采场长50 m，矿房和矿柱宽度15 m，尾砂充填。

基于微裂纹演化的煤层底板损伤破裂与渗流演化过程数值模拟

陆银龙，王连国

2015, 32(6): 889-897.

摘要 ( 1565 )

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基于岩石细观尺度微裂纹扩展演化的物理机制，将微裂纹损伤张量引入到经典的Biot 孔隙弹性理论中，推导了岩石细观损伤演化与岩石宏观力学性能及渗透特性之间的联系，建立了基于微裂纹演化的岩石渗流-应力-损伤耦合模型与控制方程。利用MATLAB 软件编程，将该耦合模型嵌入到COMSOL 软件中，实现了流-固耦合作用下岩石损伤破裂及渗流演化过程动态模拟的数值程序。在此基础上，进行了承压水体上采煤的数值模拟，系统研究了煤层开采过程中底板裂隙损伤演化、破坏形

基于未确知测度理论的薄基岩厚松散含水层下煤层安全开采区域划定

曾佳龙，刘琼，黄锐，关燕鹤，刘博，汤宗超，况成彬，张少军

2015, 32(6): 898-904.

摘要 ( 1317 )

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厚松散层底部含水层单位涌水量、厚松散层底部黏土层厚度、覆岩厚度、导水断裂带高度和采高5 个因素为影响薄基岩厚松散含水层下采煤安全性的关键因素。将关键因素进行处理分析，找到关键因素影响开采安全性的4 个联结点，即底部含水层单位涌水量、覆岩厚度与采高平方根之比、底部黏土层层厚与采高之比、导水断裂带高度与采高平方根之比4 个评价因子。将评价因子划分为5 个等级，进而量化开采安全性。引入信息熵和未确知测度理论，建立综合评价模型，以某矿105 个钻孔数据为例，进行开采安全性评价，并根据评价结果对可安全开采区域进行划定和预测。将评价、划定和预测结果，同工程实践及已有研究结果进行对比，发现吻合度较高。结果表明，在所研究的煤层赋存条件下未确知测度模型是可行的、有效的。

基于 BP 神经网络的导水裂隙带高度预测

李振华，许延春，李龙飞，翟常治

2015, 32(6): 905-910.

摘要 ( 1465 )

PDF (277KB) ( 1987 )

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为准确预测工作面导水裂隙带发育高度，在总结顶板导水裂隙带高度预测方法和理论的基础上，结合大量实际资料，分析归纳出采深、煤层倾角、煤层厚度、煤层硬度、岩层结构、顶板岩石单轴抗压强度、开采厚度和采空区斜长是影响导水裂隙带高度的主要因素。根据全国典型案例，建立了基于BP 神经网络的导水裂隙带高度预测模型，确定了BP 神经网络所需的输入样本和测试样本，运用Matlab 软件对网络进行了训练，得到了优化的网络模型，并利用建立的模型预测了焦作煤田赵固一矿11011 工作面导水裂隙带高度。通过与实测结果对比，证明基于BP 神经网络建立的导水裂隙带高度预测模型的计算结果比规程提供的公式计算的结果更接近实际。

煤层底板突水变权脆弱性评价模型参数灵敏度分析

李博，武强

2015, 32(6): 911-917.

摘要 ( 1385 )

PDF (1063KB) ( 2165 )

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为了更好地了解煤层底板突水变权脆弱性评价模型的评价特点，通过评价效果图对比、典型单元格评价结果对比和综合评价值域的对比来进行变权模型评价效果的分析。同时为了定量地分析参数对评价结果的影响范围和影响程度，运用局部灵敏度分析法对调权参数和主控因素参数进行了灵敏度分析。结果表明：脆弱性指数的变化与调权参数a2，a3、含水层水压、含水层富水性、断层规模指数、断层褶皱分布和断层交点与端点的变化成正相关关系，与调权参数c、有效隔水层等效厚度和矿压破坏带下脆性岩厚度成负相关关系；调权参数在变幅±5%的拐点之后灵敏度系数发生显著的改变；调权参数a1，a2 及有效隔水层等效厚度和含水层水压对脆弱性指数变化影响较大。

基于 InSAR 技术的老采空区地表沉降监测与分析

邓喀中，王刘宇，范洪冬

2015, 32(6): 918-922.

摘要 ( 1564 )

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老采空区地基稳定性是废弃塌陷地再利用的关键，需要大量的实测数据进行分析评估，而传统的监测方法虽然精度高，但难以获取历史及广域沉降数据。针对这一问题，以陕西某矿老采空区地表沉降监测为研究对象，使用合成孔径雷达干涉测量技术(InSAR)对该矿区19 景TerraSAR 影像进行处理与分析，获得了该矿老采空区地表沉降数据。分析了其变形规律，建立了地表残余下沉速度循环峰值与采厚、下沉速度循环周期与深厚比和工作面推进速度、工作面累积下沉与停采时间的经验关系式，为预测和评价老采空区残余形变提供了基础。

不同加载速率下岩样损伤演化的声发射特征研究

曹安业，井广成，窦林名，王桂峰，刘赛，王常彬，姚肖肖

2015, 32(6): 923-928.

摘要 ( 1664 )

PDF (399KB) ( 2010 )

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对砂质泥岩不同加载速率下损伤演化规律与声发射参量特征进行了试验研究，其应变率介于1.0×10-5~1.7×10-3 s-1。研究表明，随着加载速率增大，岩样极限抗压强度有明显升高；随着加载速率增大，AE 能量释放形式由孤震型向震群型转变，且高加载速率下AE 撞击能量有大幅升高，但AE 累计振铃计数明显减少。基于AE 累计振铃计数，建立了岩石单轴受载损伤模型，提出了基于岩石损伤的应力-应变本构模型。通过与基于Weibull 分布的应力曲线及实测应力曲线对比，试验拟合方程可较好反映岩样单轴加载期间、尤其是较高加载速率下的损伤演化过程。研究内容对于该类岩石不同加载速率下破坏机制、损伤演化规律与前兆信息识别有一定参考价值。

错层位巷道围岩能量耗散分析

张俊文，拾强，刘志军，李兴伟，赵景礼

2015, 32(6): 929-935.

摘要 ( 1554 )

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在分析巷道侧向煤体破裂区、塑性区及弹性应力升高区外力功表达式的基础上，根据热力学第一定律，分别得到了对应分区的耗散能理论计算公式。根据围岩能量耗散值与外力对系统做功的比值确定了损伤变量，得出了破裂区损伤值>塑性区损伤值>弹性应力升高区损伤值的结论；对应于能量耗散，又得出了破裂区能量耗散>塑性区能量耗散>弹性应力升高区能量耗散的结论。镇城底矿错层位巷道布置工作面实测表明，布置于破裂区的巷道支承压力较小，巷道较易维护；当巷道上方为松散矸石，在支承压力作用下，松散矸石发生压密变形和塑性变形，其能量耗散更大，巷道更易维护。

固体充填采煤沿空留巷围岩稳定性控制研究

巨峰，陈志维，张强，黄鹏，邰阳，兰立信

2015, 32(6): 936-942.

摘要 ( 1633 )

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以济宁三号煤矿63 下04(南)-2 运矸巷沿空留巷为工程背景，提出固体充填采煤沿空留巷上覆岩层协同控制系统的概念，分析了上覆岩层协同控制系统各要素的支护特性；以顶板允许下沉量及采煤成本等指标为依据，采用FLAC3D 确定了影响巷道围岩稳定性的3 个因素的参数值，也即在充填工作面充实率需达到80%，矸石带强度需达到4 MPa，矸石带宽高比需达到1∶1 的条件下，可保障巷道的稳定控制；同时结合济宁三号矿具体地质条件，给出了沿空巷道加固支护方案。现场工业性试验表明：该技术的实施下沿空巷道顶底板移近量最大300 mm，两帮移近量最大240 mm，沿空巷道维护效果良好。

沿空留巷巷旁支护参数分析与钢管混凝土墩柱支护技术研究

王军，高延法，何晓升，黄万朋，高琨鹏，杨柳，冯绍伟

2015, 32(6): 943-949.

摘要 ( 1483 )

PDF (475KB) ( 2015 )

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首先分析了沿空留巷巷旁支护作用规律，给出了巷旁支护体支护阻力与合理压缩量计算公式，提出了钢管混凝土墩柱与矸石墙沿空留巷新技术，并为验证钢管混凝土墩柱沿空留巷可靠性，进行了钢管混凝土墩柱承载能力实验。在实验基础上，研究了钢管混凝土墩柱承载力计算理论与留巷稳定性判据，并进行了墩柱选型实例分析，将钢管混凝土墩柱与矸石墙沿空留巷研究结果应用于工程实践，实践表明该新技术具有承载力高、成本低等特点，适于沿空留巷工程应用。

采动压力对锚杆支护结构渐进损伤的数值模拟和实验研究

李青锋，周泽，朱川曲

2015, 32(6): 950-954.

摘要 ( 1106 )

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为分析底板巷道锚杆支护结构在采动压力作用下锚固段损伤机理及其承载模式，提高树脂锚杆支护在煤矿现场应用的可靠性，首先采用UDEC 数值模拟软件模拟了上覆煤层开采对前方底板巷道的影响，分析了采动应力对顶、帮锚杆支护结构的作用响应；然后采用FLAC 数值模拟软件模拟了树脂锚杆锚固段的承载及变形，得到了树脂锚杆在一定载荷和围压作用下动力响应；最后以混凝土试块模拟围岩，并在混凝土试块预留孔中锚固了树脂锚杆进行锚杆拉拔试验，并在拉拔同时采用弹性波无损检测仪进行锚杆无损动力检测。结果表明，树脂锚杆的锚固损伤是一种渐进式破坏过程，这种渐进式破坏和锚杆的有效锚固长度可以通过弹性波无损检测方法准确检测，并推断锚杆的实时承载力，从而提高树脂锚杆支护在煤矿现场应用的时效性。

深部软岩巷道围岩变形机制及支护技术研究

张红军，李海燕，李术才，白继文，郝亭宇，李红伟

2015, 32(6): 955-962.

摘要 ( 1364 )

PDF (973KB) ( 1785 )

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巨野矿区彭庄煤矿西翼轨道大巷埋藏700 余米且多穿越软弱破碎的泥岩层，为典型的深部软岩巷道。为更好地掌握围岩变形规律与破坏机制，在现场监测、钻孔窥视仪及地质雷达探测的基础上，开展了岩石物理力学试验和地应力测试，进行了25 种数值计算对比试验。结果表明，采用“锚杆”和“锚注”联合支护方案能有效减小围岩变形量，提高承载结构的整体性与承载能力，其支护效果对比传统方法具有显著优势，是深部巷道软岩支护的一种新方法。

深部半煤岩回采巷道变形破坏机理及支护对策研究

金淦，王连国，李兆霖，张继华

2015, 32(6): 963-967.

摘要 ( 1118 )

PDF (327KB) ( 1208 )

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针对深部半煤岩回采巷道围岩结构的非连续性及变形破坏的非协调性，以某矿92105 工作面半煤岩回采巷道的具体工程地质为背景，采用Abaqus 建立了半煤岩巷道数值计算模型，研究了不同煤岩界面位置、不同煤岩界面倾角等主控因素下巷道的围岩应力与变形破坏规律，揭示了深部半煤岩巷道围岩变形破坏失稳机理。结果表明：巷道开挖后在煤层位置处的巷道帮部变形破坏较大；随着煤层倾角的增加，巷道主应力差值集中区逐渐向帮部转移，致使巷道的整体变形减小，仅在煤层位置处出现局部较大变形。针对深部半煤岩巷道围岩非对称变形破坏特征，提出了关键部位非对称耦合支护对策，计算结果表明该支护对策可有效地控制半煤岩巷道围岩变形破坏的非协调性，保证了巷道的长期稳定。

底板锚索及胶囊管帷幕注浆技术控制深井巷道底鼓研究

常聚才，何礼品

2015, 32(6): 968-972.

摘要 ( 1179 )

PDF (318KB) ( 1351 )

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根据谢一矿-960 m 水平C15 顶板运输大巷工程实际，通过对巷道深部围岩变形监测及分析底鼓影响因素，获得了巷道顶板、两帮及底板围岩动态变形特征及底鼓主要原因，认为在两帮与顶板支护后，巷道应力和变形集中到支护体系薄弱的底板释放，发生强烈的挤压流动型底鼓。在此基础上，提出并实施了注浆加固顶帮围岩、底板锚索和底板胶囊管帷幕注浆的深井巷道底鼓综合控制技术，同时配用自行加工制造的风动底板锚索钻机，有效解决了底板锚索孔施工难题。工程实践表明，该技术能有效控制深井巷道底鼓，保持巷道长久稳定。

巷道底板锚杆(索)高效施工装置研制及应用

王其洲，谢文兵，荆升国

2015, 32(6): 973-977.

摘要 ( 1045 )

PDF (507KB) ( 1454 )

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针对巷道底板锚网索施工中存在的难以成孔、容易夹钎、锚固效果差等技术问题，采用现场调查分析方法，分析其原因：由底板表面到孔内一定范围内的孔壁多为松散状小岩块，由于钻杆与岩块之间的摩擦作用和钻机晃动作用，将细碎岩块带入钻杆与孔壁之间的空隙；拔出钻杆后，粒径更小的岩块失稳塌落堵孔；岩屑与水混合形成糊状浆液，钻头表面形成一定厚度浆液层，降低钻头切削效果；孔底的细碎岩块阻碍锚杆(索)均匀搅拌锚固剂，减小锚杆与锚固剂的有效接触面积；孔底浆液中的水降低锚固剂中合成树脂和固化剂的浓度，减慢反应时间；岩屑分子分布锚杆(索)与围岩形成的锚固体中，降低锚固性能。为此，提出了一种提高巷道底板锚杆(索)成孔效率和锚固性能的装置，从其结构形式和工作特性进行了现场试验分析。试验结果表明：利用该装置进行钻孔、安装锚杆(索)时，专用钻杆一直留在钻孔中，可有效防止钻孔浅部一定范围内细碎岩块塌落堵孔，缩短锚杆(索)成孔时间和安装时间，成孔率达到100%，锚杆(索)一次性锚固成功率达到95%以上，施工效率显著提高。

大跨度巷道顶板垮冒规律与减跨支护技术研究

李冲，曹悦，程争民，徐金海，陈梁

2015, 32(6): 978-983.

摘要 ( 1016 )

PDF (539KB) ( 1537 )

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为了解决高应力大跨度巷道支护难题，以五阳矿 7801 切眼为工程背景，研究了不同埋深及侧压系数条件下大跨度巷道围岩微裂隙发育状况、应力分布特点、变形破坏及垮冒规律，提出了“二次成巷双微拱断面+锚网索+钢带+单体液压支柱”的减跨支护技术，优化了大跨度切眼支护参数。研究表明，当7801 切眼埋深超过600 m 时，原支护方案将无法有效控制巷道围岩变形；采用新的减跨支护技术后，7801 切眼顶底板最大移近量55.5 mm，两帮最大收敛量25.1 mm，顶板最大离层量24.8 mm，单体支柱最大工作阻力12.52 MPa，有效解决了五阳矿7801 切眼难支护的问题，为大跨度巷道支护设计提供参考。

大段面冻结斜井表土段井壁冻结压力实测分析

王建州，周国庆，高润飞，樊耀广，魏国军，鲍强，王涛，周檀君

2015, 32(6): 984-988.

摘要 ( 1134 )

PDF (347KB) ( 1330 )

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以潞安集团古城煤矿在建的大段面冻结主斜井为研究对象，采用土压力盒实测表土段井壁在施工过程中的冻结压力的演变规律，获得了冻结施工阶段大量的实测数据。详细分析了顶板、底板和侧帮在冻结施工过程中土压力演变规律：1) 冻结压力的变化受到冻结温度、水化热及解冻时间等因素的影响，表现出明显的随着施工过程的波动性；2) 斜井井筒受力总体上随埋深的增加呈线性增长趋势，但是也表现出空间上的差异分布；3) 斜井井筒施工阶段所承受的土压力的实测值和计算值对比说明，目前的设计理论存在不足，需要完善和提高。研究成果为指导相似地层条件和冻结条件下斜井冻结壁和井壁的设计和施工提供了重要参考数据和经验。

冻结黏土蠕变模型的模糊随机辨识与综合选优

姚亚锋，程桦，荣传新，黎明镜，蔡海兵，宋健

2015, 32(6): 989-995.

摘要 ( 937 )

PDF (355KB) ( 1214 )

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针对淮南某矿区人工冻结黏土在-5，-10，-15 ℃下进行单轴抗压强度试验，得到温度对人工冻结黏土单轴抗压强度的影响规律；在-5，-10，-15 ℃下分别进行低中高3 种应力等级的单轴蠕变试验，获得温度、应力等级对蠕变的影响规律。通过最优解信息素模糊化系数对传统的蚁群算法进行改进，提高搜索效率的同时有效避免了局部最优；使用模糊蚁群算法对常用冻土蠕变模型的柔量参数进行随机反演；综合精度和复杂度，建立双指标综合选优目标函数，确定指标的模糊权重，最后评价出３种不同应力下的最优模型。

人工冻土融沉试验及融沉系数预测研究

陶祥令，马金荣，黄凌

2015, 32(6): 996-1003.

摘要 ( 1042 )

PDF (671KB) ( 1538 )

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为了研究人工凿井冻结法施工中冻结壁解冻融沉效应的产生而导致井筒壁后附加力的变化，以徐州黏土冻融为研究对象，通过人工冻结土融沉特性试验，分别开展了人工冻土不同含水率、不同单向冻结温度梯度、不同外荷载的冻融特性分析。结果表明：试验系统补水情形下，相同干密度的黏土单向冻结温度梯度为1.4 ℃/cm 时融沉量值为0.98 mm，大于2.0 ℃/cm 融沉量值 0.61 mm，增大幅值约60.6%；相同单向冻结温度梯度下，随着外载荷的增大融沉量随之增大，两者增长趋势一致，但幅度不一致。基于对冻土融沉特性受多因素综合影响的认识，采用改进的人工神经网络方法，建立了多样本、多因素影响下的融沉系数关系数据库，误差分析表明，改进的预测算法具有较好的精度。

特殊地层中一种双层井壁结构的应力计算

姜立军，董建军，赵利

2015, 32(6): 1004-1009.

摘要 ( 987 )

PDF (354KB) ( 1148 )

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针对特殊地层中的一种双层井壁结构，建立了其受力分析方法。利用附加力分布规律对力学模型进行了简化，应用线性叠加原理将问题分解为自重特解、侧面边界特解、均布端部力解答3 个子问题，分别求解各子问题并叠加后便得到简化力学模型的一组圣维南解。以某双层井筒为背景进行了算例分析，并与相同条件下单层井壁的应力计算结果进行了对比。利用第四强度理论分析了井壁的安全性，结果表明，与单层井壁相比，该双层井壁内壁安全性得到了较大的提高，而外壁安全性则有所降低。总体而言，采用该双层井壁结构对矿井的安全生产是有利的，而外壁是该井壁结构需要加强治理的薄弱环节。

三轴条件下完整岩石 Hoek-Brown 强度准则的改进

李斌，许梦国，刘艳章，王平

2015, 32(6): 1010-1016.

摘要 ( 1075 )

PDF (370KB) ( 2013 )

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Hoek-Brown 准则作为应用最广的岩石强度准则之一，其主要有2 个方面的局限性：1) 在常规三轴高围压条件下，根据Hoek-Brown 准则预测的强度与试验实测的强度数据偏差较大；2) 在真三轴条件下，该准则忽略了中间主应力对岩石真三轴强度的影响。为了克服以上局限性，引入 Barton 提出的临界围压和Singh 中间主应力处理办法对Hoek-Brown 准则进行改进。通过大量完整岩石强度试验数据分析改进的Hoek-Brown 准则对三轴强度预测的适用性，分析结果表明：在围压低于临界围压时改进前后2 个准则预测的岩石强度基本一致，而在围压高于临界围压时改进的Hoek-Brown 准则预测的结果与试验数据更吻合；真三轴试验条件下，考虑中间主应力的改进的Hoek-Brown 强度准则与试验结果的平均误差最小。因此，改进的Hoek-Brown 强度准则更适用于完整岩石的三轴强度的预测。

含孔岩石双轴加载过程声发射多参数特征对比分析

魏嘉磊，刘善军，吴立新，黄建伟，张艳博，田宝柱

2015, 32(6): 1017-1025.

摘要 ( 1249 )

PDF (541KB) ( 1311 )

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选择含圆孔岩石作为试样，开展双轴加载过程的声发射观测实验，获取岩石变形破裂过程的多个声发射参数。系统分析了加载过程声发射能量参数(能率、累积能量)、事件参数(事件率、累积事件数)、b 值及熵值的变化特征，研究了岩石破坏的声发射前兆信息，并进行了不同参数变化与前兆特征对比分析，探讨了适宜于岩石破坏预测的声发射参数。结果表明：不同声发射参数的变化特征不同，声发射能量参数表现为低应力阶段能量释放较小、中应力阶段缓慢增加和高应力阶段快速增加的变化特征；声发射事件参数表现为低应力阶段事件较少、中应力阶段快速增加和高应力阶段迅速减小的特征；b 值表现为加载前多半程波动性下降和临破裂前快速下降，而熵值的变化和b 值相反。声发射各参数均存在岩石破裂前兆，前兆出现在82%~96%峰值载荷时段，熵值前兆出现最早，b 值前兆最晚。声发射累积参数曲线对于岩石破裂前兆识别更为容易。将多种声发射参数进行联合分析，可更好地捕捉岩石破裂前兆信息。

渗流-应力耦合下的裂隙岩体劈裂模型研究

聂韬译，浦海，刘桂宏，肖成，倪宏阳

2015, 32(6): 1026-1030.

摘要 ( 1096 )

PDF (448KB) ( 1675 )

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针对渗流-应力耦合作用下裂隙岩体的劈裂破坏现象，首先采用流固耦合理论计算单元应力，其次从微裂隙的萌生、扩展、聚合规律出发，采用双曲线模拟翼裂纹扩展路径，考虑翼裂尖端II 型应力强度因子对扩展路径的影响，建立了渗流-应力耦合作用下基于曲线扩展路径的劈裂演化模型。利用Fish 语言，通过对FLAC3D 的二次开发，实现了新模型的程序化。将新模型与Lajtai 经验公式相比对，发现两者计算结果接近，验证了新模型的正确性。

远距离煤层群采动区应力场与瓦斯流动场耦合机制研究及应用

田富超，秦玉金，梁运涛，昌孝存

2015, 32(6): 1031-1036.

摘要 ( 1023 )

PDF (320KB) ( 1360 )

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探讨了远距离煤层群采动条件下覆岩层应力场、位移场及瓦斯压力场变化特征，建立了围岩应力分布和瓦斯运移的多物理场耦合模型，并借助FLAC3D 软件对数学模型进行了有限元求解。分析了峰峰集团2，4 号煤层采动过程中覆岩层应力分布规律、覆岩位移特征和瓦斯渗流分布特征。现场试验表明：首采层4 号煤的开采，对上部2 号煤的卸压效果明显，实际卸压区域大于依据《防治煤与瓦斯突出规定》参考卸压角划定的卸压范围；且瓦斯释放区域较大，2 号煤172102， 172104 工作面瓦斯抽放效果良好，抽放率分别达到33.12%，46.59%，从而消除了突出危险性。

煤层瓦斯压力受控于采动应力的 “异步-同步”特征研究

胡祖祥，谢广祥

2015, 32(6): 1037-1042.

摘要 ( 1019 )

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为揭示工作面煤层瓦斯压力与采动应力耦合特征，针对不同应力状态，深入开展了工作面煤层瓦斯压力与采动应力“异步-同步”特征研究。结果表明，工作面煤层力学状态是引起瓦斯压力与采动应力耦合特性差异的根本所在。受采动影响，当工作面煤层发生扩容力学现象，煤层瓦斯压力峰值与采动应力峰值位置呈现异步特性，且瓦斯压力峰值位置超前于采动应力；当工作面煤层未发生扩容力学现象，煤层瓦斯压力峰值与采动应力峰值位置呈现同步特性。工作面瓦斯压力与采动应力耦合效应的“异步-同步”特性研究成果，为煤与瓦斯动力灾害有效防治提供了科学理论依据。

烟道气预防采空区自燃的数值模拟及参数确定

贾宝山，尹彬，张卫亮，韩光

2015, 32(6): 1043-1048.

摘要 ( 1014 )

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基于清洁生产的理念，对坑口电厂烟道气就近注入采空区以防止遗煤自燃技术的可行性进行研究。通过建立多组分气体流动模型及多孔介质非均质孔隙率模型，并以薛村矿92126 综放工作面为实例进行了数值计算。模拟结果显示随着注气量的加大采空区“自燃氧化带”最大宽度逐渐变小，注气前最大宽度为75 m，以15 m3/min 注入采空区后自燃氧化带最大宽度减小为25 m。对不同注气量下采空区流场进行了数值计算，并对结果进行了线性回归，得出了安全回采下的动态平衡关系，确定了92126 工作面采空区注烟气防灭火参数，经计算现回采速度下烟气注入量应不低于420.15 m3/h。

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