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石磊: 作品数：19 被引量：135H指数：7; 供职机构：中国矿业大学（北京）更多>>; 发文基金：国家自然科学基金中央高校基本科研业务费专项资金国家重点实验室开放基金更多>>; 相关领域：矿业工程石油与天然气工程更多>>

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基于复变函数理论的巷道围岩稳定性分析被引量：4: 2022年; 针对双向不等压直墙半圆拱形巷道围岩塑性区的解析问题,基于Mohr-Coulomb强度准则,通过复变函数中的保角变换的方法将物理平面非圆形弹性区域映射到像平面的单位圆外域进行求解,将确定弹塑性区的交界问题转化为映射函数系数的求解问题。得到巷道围岩应力复变函数解以及巷道围岩塑性区的范围,并通过FLAC^(3D)数值模拟的手段对理论计算的准确性进行验证分析。研究结果表明:通过复变函数理论能够较为准确地得到直墙半圆拱形巷道塑性区范围的理论计算公式,结合公式可以发现影响直墙半圆拱形巷道围岩塑性区发育的影响因素为巷道断面尺寸(包括巷道宽度,直墙高度以及拱高)、垂直应力、侧压系数、黏聚力以及内摩擦角的大小,将理论应用于工程实例计算分析,采用单因素分析的方法对黏聚力和内摩擦角进行数值模拟分析,提取数值模拟试验的数据,对理论计算和数值模拟水平方向塑性区受黏聚力和内摩擦角影响的范围进行对比和分析。可以得出虽然理论计算与数值模拟的结果存在误差,但已能反映直墙半圆拱形巷道围岩塑性区分布情况,通过研究还发现,当黏聚力和内摩擦角比较小时,巷道呈现“X”形破坏,当黏聚力和内摩擦角增大时,巷道呈现类似椭圆形破坏,随着黏聚力和内摩擦角的增大,巷道塑性区范围的减幅减小,并且当水平应力大于垂直应力时,在垂直方向塑性区范围变化幅度较大。; 王志强黄鑫武超石磊石磊; 关键词：复变函数巷道围岩

基于复变理论的双向不等压圆形巷道围岩应力及塑性区分析被引量：9: 2019年; 为了解决双向不等压条件下圆形巷道的非轴对称弹塑性问题,给定圆形巷道应力和塑性区的解析解,本文基于复变理论,利用复变函数中保角变换的方法,推导出圆形巷道在双向不等压应力场中其周边围岩的切向应力方程,再结合Mohr-Coulomb强度准则,进一步得到圆形巷道在双向不等压条件下的塑性区计算公式,由上述两式可分别计算不同侧压系数下圆形巷道的应力分布状态和塑性区大小及形状。通过代入煤矿具体地质参数,分析不同围岩力学性质对巷道周边切向应力分布和塑性区的影响规律,并采用数值模拟软件FLAC 3D 5.0进行验证。分析结果表明,数学公式计算与数值模拟结果相吻合,从而验证了该计算方法的准确性;侧压系数与埋深是影响巷道周边围岩切向应力分布的主要因素,侧压系数大于1时,圆形巷道从顶板围岩开始旋转360°其切向应力值呈正弦函数分布,且侧压系数越大曲线振幅越大;侧压系数、巷道半径与围岩力学参数(黏聚力、内摩擦角)是影响圆形巷道塑性区形状与大小的主要因素,其中侧压系数为塑性区形状的决定性因素,侧压系数为1时,塑性区形状为圆形,侧压系数不为1时,圆形巷道由圆形过渡为椭圆形,最后变为两头等大的“葫芦”形,且其长轴总平行于地应力较小的方向;对塑性区大小的影响四者分别存在一个临界值,使圆形巷道不形成封闭的塑性区。; 王志强武超石磊石磊王鹏黄鑫; 关键词：圆形巷道塑性区切向应力数值模拟

基于沿空巷道围岩应力分析的防冲机理研究被引量：19: 2020年; 沿空巷道是冲击地压频发难防治区域,分析其围岩应力分布状态是研究冲击地压防控的关键.通过研究常规工作面与错层位工作面沿空巷道围岩支承压力分布特征及对沿空巷道冲击危险性进行评价得到如下结论:1)错层位工作面梯形煤体位于砌体梁结构掩护下,处于低应力区,其实体煤侧应力峰值与极限平衡区宽度均略小于常规工作面开采的;2)留宽煤柱掘巷时,煤柱内易形成高应力集中;窄煤柱沿空掘巷,实体煤侧支承压力峰值增大,极限平衡区宽度减小,应力集中程度明显增高;负煤柱沿空巷道始终仍处于低应力区,实体煤侧应力峰值无增幅,而实际极限平衡区宽度增大,因此应力集中程度明显降低,实现了集中应力向深部煤体转移的效果,起到了降压的作用;3)负煤柱沿空巷道周围煤岩体中储能低,当能量释放时却耗能多,负煤柱沿空巷道冲击危险性更低.华丰煤矿实践案例证明,负煤柱巷道布置有利于沿空巷道冲击地压防治,并实现了安全高效生产.; 王志强王鹏王鹏石磊吕文玉武超张焦赵景礼; 关键词：沿空巷道冲击地压错层位

特厚煤层巨厚顶板分层综采工作面区段煤柱失稳机理及控制被引量：32: 2021年; 针对特厚煤层分层综采工作面,采用理论分析及现场试验相结合的方法,对于巨厚直接顶下区段煤柱失稳机理及控制技术展开研究。首先分析各分层工作面沿空侧覆岩运移规律,通过建立覆岩结构力学模型,得到中、底分层工作面沿空侧覆岩载荷计算公式,其次基于弹塑性理论,得到窄煤柱及宽煤柱内部任意一点应力的解析解,并代入实际工程参数,分析不同尺寸煤柱内部应力分布规律,最后给出中、下分层工作面区段煤柱围岩控制关键技术,进行现场工业性试验。研究表明:中、下分层开采期间,上覆巨厚直接顶会形成"低位短悬臂梁+砌体梁+高位弯曲下沉带"的覆岩结构;将分层开采煤柱受力状态分为"宽煤柱弹性区应力叠加型"和"窄煤柱峰值应力叠加型"2种形式,分别求得宽煤柱内任意一点三向应力及窄煤柱内任意一点垂直应力的解析公式,其中覆岩应力集中系数、煤柱高度及煤柱宽度是主要影响因素;小于15 m的特厚煤层依然适合留设窄煤柱,其内部垂直应力峰值随煤柱高度增大而降低,再受到分层多次采动影响,窄煤柱内实际残余强度更低,更易失稳,而大于15 m的特厚及巨厚煤层不易留设窄煤柱;给出留设合理区段煤柱尺寸的方法,并提出"及时主动+2次被动+3次关键部位锚索注浆加强支护"的围岩控制方案,现场应用效果明显。; 王志强武超罗健侨王鹏王鹏张焦石磊苏泽华; 关键词：特厚煤层区段煤柱失稳机理围岩控制

充填与旋转交替协同作业的两翼开采方法: 本发明涉及煤炭开采领域，尤其涉及实现充填与旋转交替协同作业的两翼开采方法。结合井工开采上山或大巷保护煤柱需要在采区上行式或带区前进式最后一个工作面开采后进行回采模式的限定，在上山或大巷双翼开采条件下，提出一翼采用末采无煤...; 乔建永王志强范新民王树帅苏泽华石磊

错层位覆岩结构运动演化规律及巷道联合支护技术研究: 厚煤层错层位采煤方法中,工作面巷道布置不同于常规二维布置方式,采用三维空间立体化“高、低位巷”布置。但在错层位开采后引起的采空区与煤柱(体)对覆岩结构运移演化规律和联合支护结构特征研究尚存在认识不足的情况。对于厚煤层常规...; 石磊; 关键词：沿空巷道

孤岛工作面顶底板应力传递规律数值模拟研究被引量：7: 2020年; 针对下伏运输大巷长期受孤岛工作面应力集中影响破坏严重现状,对孤岛工作面进行回收处理,从而减小其对巷道围岩应力集中的影响。采用数值模拟方法,对比分析孤岛工作面回采前后顶底板应力传递规律,探讨孤岛工作面顶板支承压力规律、下伏运输大巷与孤岛工作面底板垂直距离不同时底板应力变化规律。研究发现:随着下伏巷道距离底板距离的增大,巷道围岩应力集中程度呈现减小的趋势;工作面回采后底板应力明显得以释放,底板巷道围岩应力集中系数减小52%~60%;底板巷道围岩剪切破坏呈现X形破坏。研究结果为后续巷道围岩支护优化提供了理论依据。; 王志强徐春虎王鹏罗健侨石磊孙中文; 关键词：孤岛工作面数值模拟

极近距煤层(群)共采类型划分及夹层稳定性分析被引量：3: 2021年; 本文以官地矿极近距离8#和9#煤层为研究对象,针对矿井单一分层开采难以达到矿井生产能力、前期8#煤开采未铺网引起9#煤生产出现的顶板破碎以及矿井生产效率低等问题,提出一种采煤方法"近距煤层一次全厚开采巷道布置系统"(错层位巷道布置系统)进行工作面回采。工作面两端巷道,一个沿顶板布置,一个沿底板布置,利用沿顶巷道对夹矸厚度进行探测判断是否能够煤层群联合开采。对8#煤(顶煤)冒放性进行模糊性评价的结论表明顶煤能较好地放出。建立夹层力学模型分析,得到夹层厚度不大于2.5 m时利于顶煤冒放。对常规综放开采和错层位开采进行数值分析对比,认为错层位巷道布置在起坡段对夹层和顶煤造成更大破坏,并且在现场支架升降架的过程中对顶板夹层和顶煤会有更大的扰动作用,加速顶煤的冒放。综上所述,认为错层位开采从根本上改变两层煤之间的夹层的受力情况,更加利于极近距离煤层顶煤的冒放。; 王志强石磊石磊吕文玉吕文玉罗健侨黄鑫苏泽华; 关键词：极近距离煤层顶煤冒放性夹层

水驱气藏储气库运行损耗微观机理被引量：3: 2018年; 储气库运行损耗微观机理是研究水驱气藏储气库周期注采过程储层水侵伤害的关键。针对储气库高速注采运行水体往复运移对储集空间动用效率的影响,结合储气库周期注采模拟核磁共振、微观可视化模拟技术,分析储气库微观孔隙中两相流体分布及运移特征,量化分析地下储集空间动用特征,评价水驱气藏储气库注采运行损耗微观机理及其主控因素。结果表明:气水过渡带是水驱气藏储气库注采运行发生损耗的核心区域,气水互锁作用与储气库的注采损耗密切相关。研究结果为深入开展水驱气藏储气库注采运行方案优化提供了技术支持与重要依据。; 石磊石磊王皆明邵龙义; 关键词：物理模拟运行损耗

水驱气藏型储气库储集空间动用率实验评价被引量：12: 2017年; 水驱气藏型储气库高速注采气运行过程中伴随水体往复运移,建库储层地质条件和水体渗流特征对储气库储集空间动用效率影响较大。针对国内典型水驱气藏储气库储层特征,开展周期注采模拟饱和度场、核磁共振分析等实验。将物理模拟结果与数值模拟相结合,通过多方案对比分析注采参数,并利用相似准则转换为矿场指标。研究结果表明:水驱气藏型储气库多周期注采运行过程中,出现部分储集空间未动用的现象,三维饱和度场和核磁特征谱表明气驱纯气带是提高空间动用的主力区,而气水过渡带是导致储气库空间动用效果变差的主要区域,排驱扩容、气水互锁作用效果与储气库的注采速度和储集空间物性分区密切相关;对于华北典型水驱气藏型储气库多周期注采运行而言,在注气速度为291×10~4 m^3/d、采气速度为533×10~4 m^3/d时,26%库容为无效库容。研究结果为水驱气藏改建储气库及优化注采运行提供参考。; 石磊石磊邵龙义王皆明; 关键词：核磁共振

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