采矿与安全工程学报

张可斌，钱鸣高，郑朋强，王以功，代进，宋来智

2020, 37(2): 215-223.

摘要 ( 867 )

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依据支架围岩关系调压试验曲线，从定性定量2个方面论证了它们之间关系。从控制角度出发，采场上方直接顶岩层运动与支架额定工作阻力关系是必须控制与必须被控制关系，称为“必控岩层”，其定量关系为Pze=hzγz。基本顶岩层运动与支架额定工作阻力关系是程度控制与被程度控制关系，称为“程控岩层”，呈“双曲线”关系，导出了它们之间关系数学力学公式，即Pre=QSm/2Sx。支架额定阻力与整体弯沉带岩层运动关系是不可以控制也不可以被控制关系，称为“不可控岩层”，其定量关系为Pb=0。分析了调压试验曲线特征、存在条件及双曲线在坐标系中位置影响因素。依据支架围岩呈“双曲线”关系数学力学模型，确定了支架控制整个采场上覆岩层运动具备合理的额定工作阻力。

基于BOFDA的覆岩采动“两带”变形表征研究

侯公羽，胡涛，李子祥，谢冰冰，肖海林，周天赐

2020, 37(2): 224-237.

摘要 ( 888 )

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为研究荫营矿150313工作面两带高度的光纤应变表征方法，分析了BOFDA的应变监测原理，建立了光纤应变表征冒落带和裂隙带岩层变形的力学分析模型，详细分析和讨论了两带范围内岩块位移变形时水平光纤、垂直光纤的应变变化特征，得出光纤应变变化和岩层破断垮落强度、垂直位移量成正相关关系；光纤应变突变点表征了岩块的破断垮落位置，光纤应变突变点之间的范围表征了岩层变形的范围。并进行了基于BOFDA技术的平面模型相似模拟试验，试验结果表明，两带发育规律和BOFDA光纤应变曲线有明显的对应关系：垂直光纤应变不仅表征了采动两带在采场横三区横向演化过程的变形特征，还表征了岩层垮落的高度和垮落强度；水平光纤应变曲线不仅表征了两带范围内岩层的垮落范围和垮落强度，其多级凸台曲线同样表征了采场横三区岩层破断垮落的不均衡性。相似模拟试验得到该工作面的实际冒落带高度和裂隙带高度，与理论计算数值吻合，符合该矿实际情况。研究结果为BOFDA技术在上覆岩层变形的物理模型试验中应用提供了可靠依据。

浅埋厚煤层开采覆岩采动裂缝时空演化规律

李建伟，刘长友，卜庆为

2020, 37(2): 238-246.

摘要 ( 849 )

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为了分析浅埋厚煤层采场覆岩失稳运动对采动裂缝形成的影响以及覆岩采动裂缝的动态发展变化特征，基于串草圪旦煤矿浅埋厚煤层开采为背景，采用相似模拟、理论分析、数值计算相结合，研究了浅埋厚煤层开采覆岩采动裂缝形成机理及其时空演化规律。结果表明：浅埋厚煤层采场覆岩移动变形随承载关键层的失稳运动呈现动态性变化特征，承载关键层的失稳运动导致覆岩产生直通地表的采动裂缝，裂缝的尺度特征亦随承载关键层的失稳运动发生动态性变化；覆岩采动裂缝具有明显的纵向和横向分区特征，纵向分区以承载关键层为界分为两个区域，横向分区将采空区覆岩分为裂缝产生区、裂缝贯通发展区以及裂缝闭合区；6104工作面采空区内裂缝贯通发展区在滞后工作面0~100 m范围内，当在采空区下开采时裂缝贯通发展区减小为0~80 m范围内，该区域内裂缝随滞后工作面距离的增大而趋于闭合。

承压含水层水位与覆岩运动的联动类型及应用

王晓振，韩红凯，付翔，杨勇

2020, 37(2): 247-253.

摘要 ( 868 )

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针对松散承压含水层下采煤压架突水灾害防治问题，以岩层控制的关键层理论和地下水动力学原理为基础，就承压含水层水位与覆岩主关键层运动之间的联动关系进行了研究。结果表明，长观孔水位与采动覆岩运动的联动关系存在3种类型：水位突降型、波动回升型、周期扰动型。揭示了不同联动类型的显现特征及发生条件，并就是否能够反映压架突水的危险性进行了评价。产生水位突降型联动是覆岩主关键层失稳的主要反馈信息，预示工作面会发生压架突水，可利用长观孔水位降速进行灾害预警。波动回升型及周期扰动型联动预示工作面覆岩主关键层未失稳、无压架突水危险。基于上述研究结果，形成了基于水位变化的压架突水灾害预警方法及流程，并在祁东煤矿8222工作面松散承压含水层下采煤压架突水灾害的防治实践中进行了成功应用。

切缝控顶作用下工作面矿压显现非对称特征分析

李卫，王亚军

2020, 37(2): 254-263.

摘要 ( 874 )

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无煤柱自成巷开采利用顶板切缝技术形成了一种新的留巷方式，为了探索顶板切缝对工作面矿压显现的影响，建立了切缝作用下顶板结构模型，分析了切缝控顶作用下岩层断裂演化过程，并利用柠条塔矿试验数据对其进行了验证。结果表明：顶板切缝有助于促使采空区一定范围内岩体迅速垮落，并使切缝侧高位坚硬顶板断裂长度增大，从而会导致工作面矿压显现呈现出非对称性，切缝侧的低压区范围在切缝影响下产生一定扩展，扩展幅度约66.7%。切缝后工作面沿长度方向存在4个矿压分区，其中I，III，IV区内，顶板切缝未对工作面矿压显现产生明显作用；II区为切缝效应主要影响区，该区域矿压显现剧烈程度较无切缝工作面降低20.76 %~23.54%。因此认为，顶板切缝有助于优化一定范围内的顶板结构，改善工作面应力环境，增大切缝侧低压区范围，并减弱一定区域内的矿压显现。

厚松散层浅埋煤层大工作面开采沉陷模型研究

徐祝贺，朱润生，何文瑞，李晓斌

2020, 37(2): 264-271.

摘要 ( 831 )

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首先基于西部矿区大规模高强度开采特点，分析了大工作面开采后形成的地表沉陷区特征，并根据地表沉陷区最终的移动变形特点将其分为3类：三向移动变形区(1-4区)、双向移动变形区(5-8区)及单向移动区(9区)。基于关键层理论并考虑松散层移动特点和基岩破断特征，建立了充分采动条件下的地表沉陷区全断面预测模型。在此基础上，根据地表移动变形特点求出了大工作面超充分开采后地表沉陷区全断面的分区预测模型，结合实例以走向主断面移动变形为例，以地表最大下沉值、地表沉陷边界至拐点的水平距离为指标，将实测值和预测值对比，结果显示两指标的误差分别为8.5%和8.7%，在一定程度上表明了预测模型的合理性。运用该理论可以更精准的研究大工作面超充分开采形成的地表沉陷区域，为分区预测、分区研究、分区治理修复开采引起的地表生态损伤奠定了一定的理论基础。

碎软低透煤层底板梳状长钻孔分段水力压裂增透技术研究

郑凯歌

2020, 37(2): 272-281.

摘要 ( 798 )

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针对碎软低渗煤层成孔难、瓦斯抽采浓度及流量衰减速度快、抽采有效影响半径小、达标期长等问题。以千米定向长钻孔为基础，结合自主研发的分段水力压裂成套装备，提出了底板梳状长钻孔分段水力压裂强化增透技术并开展了碎软煤层典型矿区工程应用试验。研究结果表明：① 实现了一次性裸眼分5段压裂增透施工，累计注水量达到2 865 m3，最大注水压力达17.18MPa；② 压裂增透后，煤层透气性系数增加至压裂前的16.63倍，钻孔瓦斯流量衰减系数降低至压裂前的7.6%，最大压裂影响半径达60 m，与普通穿层压裂钻孔相比，采用底板梳状长钻孔分段水力压裂后钻孔抽采浓度提高了12.8倍，瓦斯日抽采纯量提高了2.53倍；③ 压裂增透过程可分为“高压注水通道打开—煤层起裂—周期性明显破裂”3个阶段。保压阶段孔内压力具有“快速下降—缓慢降低—平衡不变”的变化特征。④ 分析认为压裂增透过程可分为“高压注水通道打开—煤层起裂—周期性明显破裂”3个阶段变化。分段水力压裂增透过程中，通过高压注水作用下，周期性携带离散煤颗粒形成封堵带，压裂段循环增压，形成多点段三维立体裂隙网络。将压裂增透区域划分为紊流区、渗流区、过渡低渗及扩散区，通过卸压裂隙带的渗流及扩散和高压水的甲烷置换作用，加速瓦斯解吸和增大瓦斯裂隙运移通道，实现碎软煤层瓦斯增透高效抽采。

煤柱效应下底板致冲机理与巷道布置优化

盖德成，姜福兴，李东，王存文，陈洋

2020, 37(2): 282-288.

摘要 ( 942 )

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为避免上分层遗留煤柱产生的集中应力对下分层巷道造成冲击隐患，在遗留煤柱集中应力影响范围外选择掘进巷道的合理位置。以新疆某矿(9-15)上06工作面为工程背景，通过现场调研、理论分析和数值模拟等方法，分析上分层遗留煤柱效应下底板冲击破坏机理，得到以下结论：1) 提出以滑移变形为理论基础的底板冲击力学分析模型，分析底板发生整体滑移冲击前的极限载荷及整体冲击范围，得知底板最大破坏范围仅与煤柱宽度和底板岩层内摩擦角2个参数有关，确定下分层巷道冲击危险区域；2) 数值模拟分析(9-15)上06工作面上平巷解放角为42°，内错偏移距为17 m，下平巷解放角为80°，内错偏移距为17 m，理论计算结果与数值模拟基本吻合。

煤矿长壁采煤主动式超前支护关键技术及应用

姚强岭，王烜辉，夏泽，李立华，朱柳，李学华

2020, 37(2): 289-297.

摘要 ( 879 )

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国内煤矿当前的超前支护形式多为单体支柱配合铰接顶梁和液压支架为主的被动超前支护，这种支护技术难以实现该区域的无人化。提出了在回采工作面超前支承压力影响区域采用超前主动式支护以替代超前被动支护的技术思路，建立了主动式超前支护围岩稳定性控制力学模型，计算并校核了锚杆(索)及围岩支护强度，实现了回采巷道服务全周期一次性主动支护，为煤矿智能化开采两巷超前支护的无人化提供了理论与技术保障。主动式超前支护关键技术已在新汶矿业集团、枣庄矿业集团、山西焦煤集团等多个矿区不同开采深度的薄煤层、中厚煤层、厚煤层得到了成功应用。

沿空留巷顶板非对称锚固深梁承载结构模型研究及应用

谢生荣，张晴，陈冬冬，程琼，祁鹏宇，肖海滨，闫志强，孙军军，朱利军

2020, 37(2): 298-310.

摘要 ( 807 )

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针对强采动条件沿空留巷顶板非对称变形与控制难题，以贺西煤矿3302(2)沿空留巷为工程背景，采用数值模拟、理论分析及现场工程实践相结合的方法研究沿空留巷顶板非对称锚固深梁承载结构的形成机制与承载特性。基于顶板预应力场的分布特征，提出在高预应力顶板锚索和锚杆支护产生的有效预应力场作用下顶板的有效锚固区能形成非对称锚固深梁承载结构，进而构建非对称锚固深梁承载结构力学模型且根据应力叠加原理推导其最大剪应力解析式；结合MATLAB绘图阐明不同顶板载荷、非对称布置的单体支柱和顶板锚杆索的单一和复合影响因素作用下锚固深梁结构最大剪应力分布的响应特征，并分析锚固深梁结构和两帮(柔模墙体和煤帮锚固体)协同承载机理，从而揭示锚固深梁结构稳定性承载机制。基于此，结合生产地质条件和工程经验提出3302(2)沿空留巷非对称联合支护方案，实践表明留巷期间围岩移近量控制在安全范围内，沿空留巷非对称锚固深梁承载结构有效控制强采动巷道顶板的非对称变形。

深部开采充填体与煤柱协同承载效应研究

王方田，李岗，班建光，彭新宁，李少涛，刘士法

2020, 37(2): 311-318.

摘要 ( 864 )

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深井充填工作面矿压显现强度与地表沉陷变形控制效果受充填体强度、充填率、煤柱宽度及充填体与煤柱承载匹配等因素影响，合理的充填体与煤柱协同承载是实现深部煤炭资源绿色开采的关键。为揭示深井充填工作面充填体-煤柱协同承载效应，结合义能煤矿地质生产条件，构建充填体-煤柱承载结构力学模型，探究充填体与围岩相互作用特征、充填体与煤柱协同承载作用过程。采用PFC软件模拟计算“充填体-煤柱”在不同充填率、充填强度条件下的承载特点，揭示超高水充填工作面充填体-煤柱应力分布及覆岩裂隙发育规律。研究结果表明：当超高水充填料充填率超过90%、水灰比低于95%时，煤柱应力集中程度较低，能够保持较好稳定性，顶板破断仅发展至基本顶，充填体-煤柱协同承载有效降低了工作面矿压显现强度与覆岩运移范围，为实现深部煤层绿色开采提供了科学依据。

厚硬基本顶综放沿空巷道受载变形机制研究

蒋威，鞠文君，汪占领，张镇

2020, 37(2): 319-326.

摘要 ( 873 )

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针对厚硬基本顶综放沿空巷道回采期间两帮变形剧烈的问题，以柳巷煤矿为工程背景，通过室内试验、现场实测、理论分析和数值模拟等手段，对巷道受载变形机制进行研究。结果表明：1) 综放窄煤柱巷道围岩完整度排序由高到低为顶板、实体煤帮及窄煤柱帮，采动影响下煤帮破碎直接导致两帮锚杆工况下降；2) 厚硬基本顶整体破断，断裂线位于实体煤上方距采空区14~15 m，关键块回转下沉过程中与上覆岩层之间出现变形不协同，继而导致断裂线附近煤体受载加大，这是采动影响下实体煤帮出现大变形的主要原因；3) 随工作面推进窄煤柱发生压剪破坏，压剪断裂线附近煤体破坏严重直接导致窄煤柱帮大变形。

考虑节理劣化效应的深部围岩应力演化规律及敏感性分析

戚伟，付建新，李腾

2020, 37(2): 327-337.

摘要 ( 810 )

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以焦家金矿为工程背景，首先基于非接触扫描系统及方法得到矿区优势节理组，然后综合理论分析、数值模拟及现场监测的手段，对深部巷道掘进过程中围岩应力演化规律进行分析，并进行多因素敏感性分析。结果表明，矿区中共存在4组优势节理组，采用块体理论得到7种块体对围岩稳定性的影响规律，不同块体形式及位置对围岩稳定性影响程度差距较大，考虑节理组合劣化效应提出修正的M-RMR分级法，现场应用表明矿区围岩稳定性主要为IV级，少量为III级和V级；基于Hoke-Brown准则计算得到不同围岩等级的力学参数；在此基础上，采用3DEC离散元软件和DFN技术，并结合压力拱理论进行数值模拟分析，结果表明，随着推进距离的增加，顶板、两帮及底板压力拱均逐渐向岩体深部转移，顶板压力拱内外边界均明显大于两帮，且波动更剧烈。敏感性分析结果表明，开采深度对压力拱的空间形态没有明显的影响，而稳定性级别则对压力拱的形态及成拱系数有明显的影响。本文的研究成果可为深部金属矿生产的地压分析及控制提供理论依据。

深部大断面硐室围岩变形柱体力学模型及其应用研究

袁永，袁超峰，朱成，王鹏

2020, 37(2): 338-348.

摘要 ( 707 )

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针对深部煤矿大断面硐室帮部变形剧烈、破坏失稳严重的现象，以新巨龙煤矿大断面煤矸分选硐室为研究对象，基于帮部初始变形的特点，建立大断面硐室帮部“柱体”力学模型，得到各影响因素与柱体初始位移和柱体拉应力之间的关系，分析深部煤矿地质开采参数对柱体初始位移和柱体所受拉应力的影响规律。结果表明：柱体初始位移、拉应力随埋深、侧压系数和应力集中系数增大而逐渐减小，随界面内聚力、岩体内摩擦角、界面内摩擦角和支护阻力的增大而变大。通过优化硐室布置方向与尺寸、减缓硐室附近的采掘应力集聚、控制顶板下沉、加固破碎围岩等技术手段，可提高大断面硐室的围岩稳定性控制效果。研究成果可为深部大断面硐室帮部稳定性控制提供借鉴和参考。

坚硬厚基本顶特厚煤层综放沿空掘巷煤柱宽度与围岩控制

何文瑞，何富连，陈冬冬，陈钦坤

2020, 37(2): 349-358.

摘要 ( 851 )

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以马道头矿坚硬厚基本顶特厚煤层综放开采为背景，基于内外应力场与极限平衡理论确定基本顶板沿空巷道侧方断入煤体深度约17 m。进而建立周期破断高低位直角关键块体稳定性力学模型，求解得出马道头矿井生产地质条件下高位关键块体失稳低位稳定。基于沿空巷道侧方覆岩结构及稳定性，揭示不同煤柱宽度条件下巷道围岩应力环境，明确8211综放工作面5211区段回风平巷合理煤柱宽度为8 m。最后给出针对坚硬厚基本顶特厚煤层综放窄煤柱沿空煤巷的“锚索-槽钢组合结构+不对称锚索桁架结构+帮部高强度锚杆索与双层金属网组合+底板卸压槽+煤柱注浆+水力切顶”的联合控制技术。现场实践结果表明，8 m窄煤柱及综合控制技术在掘采过程中有效地控制了沿空煤巷围岩稳定性。

基于粒子群算法的井下采选充系统节点选址研究

杨胜利，王俊杰，邓雪杰

2020, 37(2): 359-365.

摘要 ( 813 )

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井下“采煤—分选—充填”一体化生产模式是可以减少矸石提升与地面排放同时控制地表沉陷的绿色开采模式。为优化井下采选充煤矸物流输送系统空间布局，建立典型采选充物流系统模型，研究了井下采选充生产系统煤矸物流的运行特征及互馈联动关系；基于改进的粒子群算法建立物流系统节点选址决策模型，实现了复杂因素作用下的物流系统节点自动选址。研究发现：粒子群算法在采选充系统节点选址输出时，收敛速度快，寻优精度高，在求解多变量可行性解问题上效果好，能有效提升大规模井下复杂环境下节点选址的求解效率。研究成果应用于山东能源集团新巨龙煤矿井下采选充煤矸物流系统优化，为现场采选充系统关键硐室的选址提供了参考依据。

煤系逆断层发育过程及上盘岩层应力演化规律试验研究

陈绍杰，李志远，任凯强，冯帆，夏治国

2020, 37(2): 366-375.

摘要 ( 887 )

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基于逆断层形成的地质及力学成因，研制了煤系地层逆断层发育地质力学试验系统，利用该试验系统研究了逆断层发育过程及上盘岩层应力变形演化规律。结果表明：该系统可模拟煤系地层中逆断层发育过程，从而更加真实地反映近断层附近煤层初始应力分布规律，设置的断层诱发装置可准确控制逆断层起裂位置，逆断层倾角主要取决于岩层性质，落差主要取决于水平应力；煤系地层中逆断层发育过程可分为岩层压缩、局部起裂、逆断层贯通和上下盘错动滑移4个阶段；逆断层形成初期，断层附近区域上盘岩层自下而上水平应力增长幅值呈现单调递减趋势，逆断层基底起裂后，岩层内部水平应力开始下降，断层附近区域上盘岩层自上而下水平应力下降幅度均增大，越靠近断层，水平应力下降速率及幅度越大，其中距模型底部5 cm岩层且距断层右侧12 cm和2 cm处水平应力较峰值降低0.05，0.08 MPa；随着断层不断发育，模型内部水平应力下降速率减缓，上下盘滑动停止后，距模型底部5 cm岩层水平应力仍比原始应力大0.01 MPa，上盘下部岩层仍具有一定程度的构造应力。

矸石粒径及含量影响高砂高泡水泥基固结体强度机理研究

王旭锋，曹文豪，张东升，杨欢，常泽超，蔡为益

2020, 37(2): 376-384.

摘要 ( 959 )

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为研究矸石粒径及掺量对高砂高泡水泥基充填材料固结体(简称“基体”)强度的影响，通过宏观力学试验和微观结构观测，系统分析了3种密度等级(800，1 000，1 200 kg/m3)基体的混合固结体强度变化规律，并结合其破坏特征，明确了矸石对基体强度的影响机理。结果表明：1) 矸石粒径通过界面结构强度影响混合固结体强度，其强度随矸石粒径增大而减小，级配良好的连续级矸石(2~15 mm)混合固结体强度最大；2) 矸石掺量对混合固结体的影响取决于矸石与基体的强度关系，矸石强度相对较大时，有利于混合固结体强度的提高，且混合固结体强度与矸石掺量呈正相关，Ⅲ类固结体相对于无矸固结体，强度最大增幅为29.8%，反之，矸石会降低固结体的强度，混合固结体强度最大降幅达到25%。研究结果可为高砂高泡水泥基材料充填设计提供参考。

不同围压下闭合单裂隙砂岩力学响应及能量耗散机制研究

于辉，刘少伟，贾后省，王树立

2020, 37(2): 385-393.

摘要 ( 866 )

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基于室内单轴压缩试验结果进行细观参数标定，开展了不同围压下闭合单裂隙砂岩的PFC2D颗粒流模拟试验，研究了围压及裂隙倾角对裂隙砂岩应力-应变曲线、宏细观损伤及裂隙扩展等力学特征的影响规律，阐述了能量耗散机制。结果表明：裂隙倾角α对试样峰值强度的影响基本呈先下降后上升的趋势，断裂角β随α增加逐渐减小，宏观裂纹最终从预制裂隙尖端向试样两个对角点贯通；内部裂纹演化主要经历弹性压缩变形-稳定发展-不稳定发展-峰后加速破裂4个阶段，峰值点处裂隙两端产生了明显裂纹带，以张拉裂纹为主；随围压增大试样耗散能、应变能、边界能逐渐增加且呈线性正相关，增长速率边界能>应变能>耗散能，峰前损伤变量较小，峰后损伤变量迅速增大，倾角对耗散能影响较小，围压对能量演化具有关键作用。

超高水充填材料侧限压缩应力应变本构关系研究

赵家巍，苏腾，荣腾龙，钟江城，刘泽霖，王英，王毅颖

2020, 37(2): 394-400.

摘要 ( 905 )

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开展超高水充填材料应力应变关系研究对准确了解充填体与围岩相互作用关系，选取合理的采煤工作面采空区充填体强度和材料配比具有重要意义。根据不同经典理论模型的本构关系特征，结合常用的3种水灰比超高水充填材料在侧限压缩条件下的应力应变曲线，获得了材料变形过程信息。基于Poyting-Thomson模型，引入损伤变量，构建出可描述超高水充填材料应力应变关系的M|D|H理论模型，并给出了理论模型的解析解，对试验全过程曲线进行辨识，确定了模型中的相关参数，实现了对超高水充填材料变形过程的理论描述。结果表明：改进的Poyting-Thomson模型(M|D|H模型)理论值与试验结果吻合较好，能够有效描述侧限压缩条件下超高水充填材料从弹性变形到应变软化再到应变硬化的整体变形特征。

液氮致裂烟煤渗透率及其应力敏感性研究

张磊，陈帅，薛俊华，任廷祥，张村

2020, 37(2): 401-408.

摘要 ( 775 )

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为了研究液氮致裂条件下烟煤渗透率及其应力敏感性演变规律，取许疃煤矿自然含水率烟煤进行了多次液氮致裂实验，分析了液氮致裂前后不同应力条件下渗透率变化特征，探究了液氮致裂作用对煤应力敏感性影响规律。结果表明：恒定围压下渗透率随着有效应力减小，呈现出先减小后增大的趋势，符合二次函数分布；多次液氮致裂能有效提高煤体渗透率，渗透率随致裂次数的增加而增加，但增长速率逐渐变缓；定义了渗透率离散度来表征改变气体压力所引起渗透率值改变的波动范围，渗透率离散度经过第一次液氮致裂后有明显增加，而其余几次液氮致裂波动范围很小；在同一气体压力下，围压敏感性系数随着围压增大而减小，渗透率损害率随着致裂次数和气体压力增大而增大；第一次液氮处理对煤体渗透率和应力敏感性影响最为显著，后几次液氮处理影响较小。

深部砂岩三轴加卸载力学响应及其破坏特征

张俊文，宋治祥

2020, 37(2): 409-418.

摘要 ( 935 )

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借助于GCTS伺服系统及微米CT扫描试验机，对深部砂岩进行高地应力状态还原下的“三阶段”加卸载应力-渗流耦合试验，得到了深部砂岩变形全过程应力-应变与渗透率演化曲线及破坏后的深部典型砂岩μCT图片，较好地表征了应力-渗流耦合下深部砂岩的力学响应行为及其破坏特征。研究表明：1) “三阶段”加卸载下的深部砂岩呈现出明显的脆-延转化特征，高卸载预设围压下的深部砂岩脆性破坏特征显著，低卸载预设围压下的深部砂岩延性破坏特征显著；2) 围压效应与轴压效应对深部砂岩的强度演化规律均存在显著影响；3) 围压效应与轴压效应对深部砂岩峰值渗透率演变规律亦存在一定的影响，但围压效应对深部砂岩峰值渗透率演变规律的影响程度明显弱于轴压效应；4)不同模拟深度下的深部砂岩破坏特征存在显著差异，模拟深度为1 000 m与1 500 m的深部砂岩表现为明显的“Y”型破坏，而模拟深度为2 000 m的深部砂岩则表现为主裂纹主干型破坏。以上规律可为深部矿井巷道与硐室稳定性控制提供一定的理论依据。

低瓦斯煤层高强开采覆岩卸压瓦斯抽采合理布置研究

龚选平，武建军，李树刚，成小雨，高涵

2020, 37(2): 419-428.

摘要 ( 918 )

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针对低瓦斯厚煤层高强综放开采卸压瓦斯治理问题，采用物理模拟、数值分析和现场监测方法，研究工作面开采初期和稳定时期覆岩结构演化及裂隙场分布特征，揭示了考虑采动裂隙场的卸压瓦斯场分布特征；依据研究获得采动瓦斯聚集区分布，提出采用高位定向长钻孔治理采空区卸压瓦斯，并进行了效果检验。结果表明：工作面推进至135 m后，覆岩结构和裂隙演化基本稳定，垮落带发育高度为25~27 m，裂隙带发育高度为75~95 m，弯曲下沉带发育高度达到110 m左右；采动裂隙带瓦斯聚集区位于距回风巷25~55 m、高度距煤层顶板25~50 m范围内；高位定向长钻孔瓦斯抽采技术实施后，抽采平均浓度为5.8%，平均流量为0.71 m3/min，工作面上隅角和回风流瓦斯浓度均小于0.8%，瓦斯治理取得较好效果，为类似条件下的卸压瓦斯治理提供参考。

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