一、SOLID-GAS INTERACTION MODELLING FOR MINING SAFETY RANGE AND NUMERICAL SIMULATIONS（论文文献综述）
赵阳升[1]（2021）在《岩体力学发展的一些回顾与若干未解之百年问题》文中进行了进一步梳理在讨论若干岩体力学概念的基础上,较全面地回顾与分析了全世界岩体力学发展中科学与应用2个方面的重要成就及不足,其中,在岩石力学试验机与试验方法方面,介绍了围压三轴试验机、刚性试验机、真三轴试验机、流变试验机、动力试验机、高温高压试验机、多场耦合作用试验机、CT-岩石试验机、现场原位岩体试验及试验标准等;本构规律方面介绍了岩石全程应力-应变曲线、围压三轴与真三轴力学特性、时效与尺寸效应特性、动力特性、渗流特性、多场耦合特性、结构面力学特性、岩体变形破坏的声光电磁热效应等;岩体力学理论方面介绍了岩体力学介质分类、块裂介质岩体力学、强度准则、本构规律、断裂与损伤力学、多场耦合模型与裂缝分布模型;数值计算方面介绍了数值方法与软件、位移反分析与智能分析方法。清晰地论述了工程岩体力学与灾害岩体力学分类、概念及其应用领域划分,分析、梳理了大坝工程、隧道工程、采矿工程、石油与非常规资源开发工程等重大工程的岩体力学原理,以及各个历史阶段工程技术变迁与发展的工程岩体力学的重要成就,分析、梳理了滑坡、瓦斯突出、岩爆与地震等自然与工程灾害发生及发展的岩体力学原理,以及各个历史阶段的预测防治技术的灾害岩体力学重要成就。详细分析、讨论了8个岩体力学未解之百年问题,包括岩体力学介质分类理论、缺陷层次对岩体变形破坏的控制作用和各向异性岩体力学理论与分析方法 3个岩体力学理论问题,岩体尺度效应、时间效应、岩体系统失稳破坏的灾变-混沌-逾渗统一理论、完整岩石试件与岩体系统失稳破坏的时间-位置与能量三要素预测预报5个非线性岩体力学问题。
段敏克[2]（2020）在《真三轴采动影响下结构异性煤岩多场耦合响应机制及瓦斯运移规律研究》文中研究表明我国煤层赋存条件差异大,地质构造复杂,煤岩内部结构呈现明显的各向异性特征。随着煤矿开采深度和强度的不断增加,伴随多场耦合作用的开采扰动效应更加明显,在构造应力与采动应力综合作用下表现出明显的真三轴采动应力状态（σ1>σ2>σ3）,即外部应力也呈现各向异性特征。煤岩渗透率的各向异性是由煤岩内部结构和外部应力双重异性耦合的结果,研究煤岩渗透率和力学行为的各向异性特征是煤层瓦斯安全高效精准抽采的关键。本文运用重庆大学自主研制的多功能真三轴流固耦合实验系统,循序渐进的进行了不同真三轴采动应力路径下、不同层理倾角煤岩的力学行为及渗流特征实验,分析了不同真三轴采动应力路径或应力状态、主应力、层理结构或倾角及瓦斯流动方向等因素,对煤岩力学行为和渗透特性的影响;基于真三轴应力条件下含层理煤岩的渗流实验结果,结合平板裂隙流理论,将煤岩简化为立方体模型,构建了基于层理效应的真三轴动态各向异性渗透率模型;将煤岩看作双孔介质模型,由真三轴动态各向异性渗透率模型及动态孔隙率模型、应力平衡方程、基质和裂隙内瓦斯质量守恒方程,构建了煤岩多场耦合数学模型;运用数值模拟平台进行了各向异性渗透率煤层多场耦合作用下的瓦斯抽采数值模拟实验,研究结果以期为瓦斯抽采钻孔精准布置提供理论指导。本文的主要研究成果如下:（1）在真三轴简单应力路径下,对正交层理煤岩开展了不同真三轴应力状态、不同气体流向的渗透特性研究。探讨了σ2、层理与主应力或瓦斯流动方向对煤岩渗透率和变形的影响。随σ2的增加,煤岩渗透率逐渐减小。本实验中平行层理方向的渗透率约为垂直层理方向渗透率的2倍,而两平行层理方向的渗透率总体相差不大。当气体渗流方向平行煤岩层理面时,σ3垂直层理面时的渗透率最大,σ2次之,σ1最小。渗透率各向异性比随应力的变化而动态变化,随着σ2的增加,渗透率各向异性比减小。（2）在真三轴采动应力路径下,对不同层理角度煤岩在不同应力状态下进行了真三轴加卸载渗流实验,探讨了不同层理角度与真三轴应力状态耦合作用对煤岩变形、渗透率、能量及破坏形态的影响。随着层理角度的增大,煤岩的峰值强度降低,破坏失稳前耗散能增加,弹性应变能减小,渗透率也增加。真三轴应力状态A组的ε2出现反转效应,而B组破坏后出现ε2<ε3的现象。真三轴应力状态A组的峰值强度明显比B组的要低,而耗散能恰恰相反。（3）在真三轴循环扰动作用下,循环主应力方向对应的主应变为主导变形,其变形量相对较大。分级循环σ1与σ3过程中,ε2都相对较小,且产生的残余应变变化趋势相同,即随分级循环σ1与σ3载荷幅度的增加,累积残余最大主应变和最小主应变分别呈指数型、二次抛物线型函数增加,相对残余最大主应变与最小主应变分别呈U型、∩型先减小后增加,而累积及相对残余中间主应变的变化量都较小。分级循环加或卸载σ2都可能引起煤岩的失稳破坏,且产生的残余中间主应变明显增加,临界破坏急剧增大。随着分级循环载荷幅度的增加,煤岩的总耗散能呈指数函数增加,损伤变量也呈“S”型增加。（4）基于立方体模型及平板裂隙流理论,构建了各向异性单元体渗流模型,定义了煤岩初始结构各向异性系数,推导了考虑煤岩自身结构和应力变化的真三轴动态各向异性（D-A）渗透率模型,用真三轴实验数据和经典渗透率模型W-Z（各向异性）、C-B和S-D渗透率模型对基于层理效应的真三轴动态各向异性（D-A）渗透率计算模型进行了对比,验证了基于层理效应真三轴动态各向异性（D-A）渗透率计算模型的正确性和优越性。（5）将煤岩视为双孔介质模型,基于真三轴应力场控制方程和瓦斯流动场控制方程,再结合真三轴动态各向异性渗透率模型及动态孔隙率模型,构建了真三轴应力条件下结构异性煤层多场耦合数学模型,此模型考虑了真三轴应力条件下的有效应力、煤岩结构各向异性特征、煤岩动态渗透率各向异性特征、扩散系数动态变化特性、基质收缩和层理效应等多重因素交叉耦合影响。开展了各向异性煤层单孔干式瓦斯抽采的数值模拟研究,探讨了多抽采钻孔群优化布置方案。
余伊河[3]（2020）在《采场边界覆岩损伤破坏特征及渗透性演化规律》文中指出在长壁开采过程中,采场边界覆岩损伤破坏严重,裂隙高度发育且难以压实闭合,是采动水资源易流失区域。本文围绕采场边界影响区覆岩损伤破坏特征与渗透性演化规律这一主题,综合运用理论分析、数值模拟、现场实测和室内实验等方法,针对两侧采场边界影响区采动叠加作用下区段煤柱覆岩应力分布、裂隙发育与渗透性演化规律等科学问题展开研究。论文主要研究成果如下:（1）根据采动应力分布特征,将边界影响区分为煤壁支撑影响区和应力恢复区,基于极限平衡理论和上覆载荷守恒理论提出了各分区范围与应力的计算方法;根据采动地表下沉变形特征,确定地表移动盆地侧翼为边界影响区,提出了煤层覆岩在边界影响区各分区长度的计算方法;根据采动覆岩破坏程度,将边界影响区沿垂直方向进行分区,同时结合采动覆岩应力与变形分区,分析了采场边界影响区的渗透性分区特征。（2）分析了FLAC3D内嵌的双屈服模型参数对材料力学行为的影响,提出了采空区垮落岩石非线性压实特性的数值模拟参数精确匹配方法;通过在数值模拟过程中监测岩层应力应变数据,判断其垮落与堆积状态,并同步修改岩层参数,实现采动覆岩垮落、堆积和压实动态演变过程的数值重演;揭示了相邻采场边界影响区的叠加应力场分布特征,给出两侧采场空间动态变化过程中的应力路径。（3）建立了采动覆岩在采空区和煤柱上方连续变形的半无限弹性地基梁模型,揭示了岩层分组协同变形过程中接触面的张拉与剪切破坏特征,提出基于岩层协同变形和切应力极限平衡的张拉离层裂隙和剪切错动裂隙计算方法;揭示了拉应力诱发、切应力加剧的垂向裂隙发育机理,提出考虑裂隙尖端拉应力平衡与裂隙岩层有效承载截面上切应力平衡的垂向张拉和剪切裂隙计算方法。（4）分析了采动应力路径下岩石的变形破坏特征与渗透性演化规律,基于岩石损伤演化过程中变形与声发射信号的关联特征,提出考虑岩石轴向应变损伤阈值、残余变形与二次加卸载变形的修正Lemaitre损伤变量表征方法,建立了采动剪切与拉伸复合损伤岩石渗透率演化模型,分析了采动岩石细观损伤演化至宏观破裂,以及裂隙压实闭合过程中渗透性与渗流场的动态演变规律。（5）根据相邻采场空间动态变化与采动叠加作用下覆岩渗透性的演化规律与分布特征,并考虑水平与垂向裂隙对渗透性的影响,将边界影响区分为渗流衰减区、渗流叠加区、拉伸增透区、渗流稳定区、渗流恢复区、渗流恒增区和渗流剧增区;分析了煤柱参数对渗流恒增区和渗流叠加区等危险区域渗透性的控制规律,提出采动上覆水体垂向渗漏和相邻采空区积水侧向渗漏控制方法。该论文有图128幅,表18个,参考文献204篇。
王亮[4]（2020）在《突出煤粉-瓦斯固气两相流动力学演化规律研究》文中研究指明煤与瓦斯突出是一种极其复杂的矿井动力灾害,突出发生时,大量破碎煤粉和瓦斯快速向采掘空间抛出,抛出的煤粉和突出冲击波会对人员、设施等造成伤害。突出发生后,井巷内聚集的大量高浓度瓦斯还可能导致瓦斯爆炸等二次灾害。由于突出机理的复杂性,人们目前还无法对其进行完全预防和控制。本文在现有研究成果的基础之上,重点研究了突出煤粉-瓦斯固气两相流动力学演化规律,阐明了突出动力现象在短时间内的破坏效应,以期进一步完善煤与瓦斯突出灾变演化规律,为突出矿井的防灾、抗灾和救灾提供基础理论依据。本文理论分析了煤与瓦斯突出冲击波的形成过程和传播规律以及突出煤粉-瓦斯固气两相流的运移规律;设计构建了突出煤粉-瓦斯固气两相流物理模拟试验系统,并试验研究了不同条件下突出煤粉-瓦斯两相流的传播演化规律;通过EDEMFLUENT耦合实现了突出煤粉-瓦斯两相流数值模拟。在本文的研究中,理论分析、试验研究和数值模拟结果互为验证,主要研究成果如下:（1）建立了煤与瓦斯突出冲击波理论模型,依据激波管理论推导了突出冲击波强度表达式,可以直接用于计算分析冲击波强度、冲击波发展速度、冲击气流速度等动力学参数。理论研究表明,突出冲击波波阵面相对于波前气体的运动速度是超音速的,并且冲击波强度越大,其传播速度越大;根据初始瓦斯压力和突出冲击波强度,可以计算出煤粉-瓦斯固气两相流等效音速;井下巷道系统的布置形式对突出冲击波致灾结果的影响很大。（2）通过分析突出煤粉-瓦斯固气两相流在不同流动阶段的流型,表明固相在整个突出过程既存在极稠密状态也存在极稀疏状态,分层流是突出煤粉-瓦斯两相流的主要形式。对突出煤粉在不同阶段的受力情况进行分析后得出,不同粒径煤粉的受力状态是不同的。当煤粉粒径较小（如0.1mm）时,曳力对煤粉运动的影响为主;而当粒径较大（如10mm）时,重力也是一项重要的作用力。由于固相颗粒中的压力形成原理和气相有明显的区别,固相无法完全进行流态化分析,突出煤粉-瓦斯两相流运移除了遵守气体三大守恒定律,还遵守组分守恒定律。（3）基于相似理论,设计构建了突出煤粉-瓦斯固气两相流模拟试验系统。研究提出突出煤粉-瓦斯两相流的运动可分为两个进程,进程一为突出煤粉-瓦斯自突出腔体内突然抛出的过程,进程二为突出两相流在巷道内的高速运移过程。在进程一中,高压瓦斯的弹性能为动力源,选用马赫准则;在进程二中,气体的粘性力为主要影响因素,选用雷诺准则。针对传统的纹影仪无法观测圆形试验管道内流场的问题,对纹影仪光路系统进行了改进,实现了对圆形模拟巷道内突出冲击波传播过程的观测。利用所研制的试验系统,可以进行高瓦斯压力、高密相煤粉的突出两相流动力学演化规律试验研究。（4）制备试验煤粉并对其进行了基础参数测定和分析。工业分析表明随着煤粉粒径的减小,灰分逐渐增大,这表明煤粉在粉碎过程中有某些特定成分更容易成为细小的颗粒,这些成分中无机物占比更大。电镜扫描结果表明煤粉颗粒表面存在着大量更微小的碎颗粒和凹陷区域,他们天然地作为小支撑结构阻止颗粒的进一步接触。吸附常数测定表明随着煤粉粒度的增大,Langmuir体积常数变化不大,说明在本文试验尺度下粒径的大小变化对瓦斯吸附能力影响不显着。但是Langmuir压力常数在粒径增大的情况下有较为显着的增长,表明大粒径下甲烷分子从表面移动到颗粒内部的路径增长,阻力增大。（5）利用自主研制的试验系统,进行突出煤粉-瓦斯两相流模拟试验。试验结果表明,突出冲击波波阵面首先存在加速阶段,冲击波超压最大时波阵面达到最大速度,然后衰减,衰减趋势先慢后快。煤粉的运动规律与波阵面类似,也存在加速阶段。突出冲击波的传播速度远大于煤粉的运移速度,但煤粉冲击压力远大于冲击波压力。（6）改变试验条件,进行了不同初始瓦斯压力、不同煤粉粒径、不同突出口径和不同煤粉装载比条件下的物理模拟试验。试验结果表明,初始瓦斯压力越大,突出冲击波波阵面和煤粉的速度、压力以及形成的冲击力越大,并且增加比例与瓦斯压力增加的比例基本一致。煤粉粒径越小,突出冲击波波阵面和煤粉的各项动力参数越也大。突出口径越大则冲击波压力越大,但是突出煤粉总量却在60mm突出口径时最大。试验中突出腔体内煤粉装载比为0.5时,突出动力现象比煤粉满载时有明显增强。（7）现场突出煤粉在巷道内沉积的分选性在实验室模拟中很难出现,甚至可能出现规律相反的现象,本文对此进行了理论建模分析。在突出现场,突出煤粉和突出瓦斯量极大,持续时间长,煤粉会经历加速、匀速、减速三个过程。在实验室突出模拟中,煤粉可能只有加速和减速两个过程。通过设置合理参数代入理论公式,很好地解释了实验室模拟与现场实际关于煤粉分选性的矛盾。（8）构建了EDEM-FLUENT耦合模型,实现了突出煤粉-瓦斯两相流的数值模拟。模拟结果表明,煤粉在短时间内（几十毫秒）得到快速加速并趋近于最高速度,速度可以达到60m/s。煤粉速度与粒径呈现很好的反比例关系。与理论计算相比,数值模拟中颗粒初期加速度较慢,随后其加速度增长较快,但两者总体运动趋势一致。突出腔体内的煤粉堆积角约为21°,远小于煤粉自然堆积角,符合煤与瓦斯突出一般现象。在数值模拟条件下,突出煤粉的分布无分选性,与物理模拟试验结果一致。数值模拟的突出冲击波超压与物理模拟试验结果相差不大,误差在10%以内,且巷道内的压力变化是在瞬间完成的。在空间关系上,距离突出口最近的位置压力并非最大,压力最大位置出现在距离突出口一定位置处。
程详[5]（2019）在《深部强突出煤层软岩保护层开采采动卸压力学效应及应用》文中研究说明进入深部开采后,受“四高一扰动”环境影响,煤层瓦斯压力和瓦斯含量较浅部煤层更大,造成可供选择的煤层保护层越来越少,传统煤层保护层开采方式遭遇巨大挑战,出现无适宜煤层作为保护层开采的技术条件,瓦斯治理成为矿井安全生产亟待解决的难题。本文针对芦岭煤矿深部强突出煤层群不具备传统煤层保护层开采的技术条件,提出选择开采软岩作为保护层开采的区域瓦斯治理新方法,创新了保护层开采方式。围绕软岩保护层开采区域卸压增透煤与瓦斯共采的研究主线,以淮北芦岭典型软岩保护层开采为工程背景,采用多学科交叉渗透的研究思路与多手段综合运用的研究方法,开展深部强突出煤层软岩保护层开采采动卸压力学效应及应用研究,揭示了软岩保护层开采卸压机制及覆岩裂隙场内卸压瓦斯运移规律,形成了相配套的三维卸压瓦斯抽采方法,并进行了现场瓦斯治理工程实践,验证了研究结果对指导深部煤与卸压瓦斯共采的积极作用。本论文取得的主要成果如下:（1）分析了芦岭煤矿8#煤组成成分、细观结构和孔隙特征,得到了8#煤内部微孔小孔发育高、中孔和大孔发育程度低的孔隙结构特征是造成其具有强突出危险性的主要因素之一;分析了Ⅲ1采区的区域瓦斯治理方案,得到煤层群范围内的10煤层不具备保护层开采条件,提出了选择开采软岩作为保护层开采的区域瓦斯治理新方法,选择含高岭石粘土成分的泥岩作为保护层开采层位。通过多角度论证,选择软岩保护层开采方式是可行的。（2）利用固-气耦合实验装置进行了不同围压、气体压力和应力路径对含气煤体力学及渗流特性影响试验研究,试验表明围压对含气煤体的变形破坏起抑制作用,渗透率随围压的增大呈指数函数规律下降;分析了充入的吸附性气体对煤体力学削弱作用机制,简化保护层开采的卸压作用为加载轴压卸载围压应力路径,得到了卸载围压造成含气型煤强度降低,而屈服后渗透率增大,揭示了保护层卸压开采的增透机制。（3）分析了软岩保护层选择开采的相关理论问题。形成了可优选软岩保护层开采的5个技术条件,采用理论分析和数值计算的研究方法,通过建立上覆岩层卸压力学模型和数值计算力学模型,研究了软岩保护层开采的卸压机制;获得了不同开采技术参数（开采厚度、层间距、工作面面长）对被保护层卸压效果的影响规律;依据数值模拟结果,优化设计了芦岭Ⅲ11首采软岩保护层工作面的开采技术参数为开采厚度2m,层间距59m、工作面面长105m。（4）分析了软岩保护层开采采动效应,通过理论分析和数值计算研究方法得到了不同开采岩性对采场前方应力环境的影响规律,,确定了芦岭地质条件下软岩保护层开采方式应力路径并开展了采动力学特征试验研究,试验结果表明软岩保护层开采方式的卸压作用引起煤岩体出现扩容现象,对比煤层保护层开采方式,得到了不同保护层开采方式卸压增透的程度不同,定性分析相同的地质条件,煤层保护层开采方式较软岩保护层更利于开采后卸压瓦斯的抽采。（5）以芦岭煤矿Ⅲ11软岩保护层工作面为试验背景,构建软岩保护层开采卸压相似试验模型,分析了软岩保护层开采过程裂隙发育特征,确定了覆岩裂隙发育区域;基于关键层理论,使用内外双梯形台带模型分析覆岩采动裂隙动态演化过程;运用分形理论定量描述了软岩保护层开采后裂隙网络形成、扩展过程;得到了软岩保护层开采后卸压瓦斯来源为邻近层卸压瓦斯涌出;基于COMSOL数值模拟计算结果,揭示了软岩保护层开采覆岩采动裂隙场内卸压瓦斯运移规律。（6）提出了针对软岩保护层开采的卸压瓦斯抽采方法,开展芦岭软岩保护层开采卸压瓦斯治理实践,根据Ⅲ11软岩保护层工作面周边巷道布置情况,构建了与Ⅲ11软岩保护层工作面开采的相配套的三维卸压瓦斯抽采技术体系;开采实践表明,软岩保护层开采结合全方位卸压瓦斯抽采,被保护层煤层残余瓦斯压力和残余瓦斯含量最大值分别为0.25-0.35MPa和4.87-5.01 m3/t,瓦斯治理效果显着。图[130]表[23]参[212]。
张龙[6]（2019）在《深部高瓦斯煤层发生冲击地压灾害的能量机理研究》文中研究说明随着浅部煤炭资源的逐步枯竭,我国煤炭生产正朝着超过1000米的深度发展。随着开采深度的不断加大,煤岩系统所受的地应力和受地应力控制的瓦斯压力急剧上升。冲击地压是煤矿开采作业中一种常见的动力学灾害,其主要表现形式为煤岩体突然破碎后破碎岩块向开放空间抛出或煤层整体挤出,并伴有剧烈声响和震动。采矿作业进入深部后,冲击地压灾害发生的频率呈现明显的上升趋势,严重威胁了矿山的安全生产。论文以冲击地压发生的能量机理为基础,通过理论分析、数值模拟、实验研究,对深部高瓦斯煤层发生冲击地压的机理进行了如下几个方面的研究:（1）通过理论分析,厘清了煤岩系统发生冲击地压过程中的能量再平衡过程,认为冲击地压发生的能量来源是煤岩体储存的弹性势能和赋存在煤层中瓦斯的膨胀能。冲击地压发生后,这些能量转移成为引起煤岩体破碎的能量、煤体变形过程吸收的能量、声光电等能量和造成破碎煤岩抛出或煤层挤出的动能。而造成破碎煤岩抛出或煤层挤出的动能是冲击地压灾害的主要表现形式,可以通过对其他能量的研究获得能量余量,这个余能就是冲击地压的致灾能量。（2）在地下空间开挖之后,围岩由弹性变形转变为塑性变形,在转移储存的弹性势能的同时也做塑性功消耗能量。不同区域的煤岩体由于所受应力方式的不同导致所消耗的能量有所区别:距离地下空间较近的煤岩体处于单向应力状态,发生破坏消耗的能量等于其在单向应力条件下发生破坏时所需的最小能量;较深部的围岩虽然也发生塑性变形,但由于围压的存在使得不同位置的煤体强度有所差别,发生塑性变形所消耗的能量不尽相同,消耗的能量可以由塑性功计算获得。（3）使用FLAC3D数值模拟软件研究了采场围岩能量场的变化情况,使用冲击地压的损伤能量指数作为判别标准,明确直观的展示了能量场变化与流固耦合作用的关系,明确了瓦斯在冲击地压灾害发生中的作用。地下开采过程中煤层瓦斯的解吸会造成煤层储存的弹性势能上升,具有更大的损伤能量指数,增大煤层的冲击倾向性。（4）为研究深部高瓦斯煤层发生冲击地压过程中瓦斯参与的程度和参与的方式,研制了深部高瓦斯煤层钻掘模拟实验装置。实验装置实现了高应力加载、输入高气压气体和模拟钻掘作业三大功能,能够还原深部高瓦斯煤层受采掘作业扰动后煤体所受应力场的变化情况,进而通过计算分析能量场的变化情况。（5）使用深部高瓦斯煤层钻掘模拟实验装置进行实验,实验结果说明,在煤层中的采掘作业会造成煤体承力结构的破坏使应力向其他区域转移。煤岩体系统密封性遭到破坏后,游离瓦斯将向外涌出造成气体压力的下降,并在这个过程中释放其储存的瓦斯膨胀能。瓦斯膨胀能的释放造成更大的顶底板压力直接作用于煤体上,增加了煤体储存的弹性势能,这也是瓦斯在冲击地压发生过程中主要的参与形式。由瓦斯膨胀能释放带来的煤体弹性势能的变化量与瓦斯涌出前后的气压差显着相关,与煤体对不同种类气体吸附特性的不同也有一定的相关性。（6）通过公式推导获得了煤层瓦斯气压分布规律和采场围岩应力分布规律,认为煤层靠近采空区一端处于高地应力和低瓦斯压力叠加状态,高弹性势能和瓦斯解吸造成的能量释放在此处叠加,成为冲击地压灾害能量来源的关键区域。此区域煤体的破坏可视为冲击地压的发生的开端。能量的聚集和耗散、释放是动态平衡的过程,如果聚集速率小于耗散、释放速率,则煤岩系统处于稳定状态;如果能量聚集速率大于耗散、释放速率,则系统将逐步发展,最终失稳发生冲击地压。
范国涛[7]（2019）在《含水率对相似材料模型强度的影响规律研究》文中研究表明相似材料模型试验作为矿业工程科学研究的主要手段,其中抗压强度作为判定原型与模型相似的重要指标之一,受到模型材料砂胶质量比、胶结物质量比、含水率等的影响,其中含水率是一个重要参数。一方面含水率引起相似材料内部的物理化学反应;另一方面对模型相似性及模型试验的准确度有着重要影响。探究相似材料模型内部含水率场、强度场分布特征,对进一步优化相似材料模型试验,提高模型相似度与试验准确度具有重要的意义。本文从水分传递理论开展了对相似材料中水分的迁移、扩散的理论分析,探究了含水率对强度的影响机理;结合数字图像相关方法（DIC）技术,进行相似材料试件的单轴压缩试验,分析了含水率对相似材料试件强度以及主应变的影响规律;搭建了相似材料模型,基于频域反射技术（FDR）对模型干燥过程中的相似材料含水率进行监测,得到模型含水率场分布特征并反演出模型强度场分布特征;对比模型预期强度与实际强度,分析两者之间的差异并提出改进方案,利用数值计算进行验证。研究表明,相似材料试件的单轴抗压强度与含水率的关系呈现指数函数关系,且含水率在1.6%-2.7%之间时,达到本次模型试验的预期力学强度;随着含水率的增大,试件表面主应变减小、Y方向的位移逐渐增大;利用克里金插值法对模型含水率监测数据进行插值,插值相对误差小于2.5%,实现了对模型含水率数据插值;模型含水率场特征在水平方向上大致相同,竖直方向呈现上低下高的梯度分布;反演得出模型强度场分布特征,通过对比模型预期理论强度与实际强度,发现两者在模型上部差异较大;提出一种对模型养护的改进方案—对模型上表面进行覆膜处理,降低模型实际强度与预期强度的差异。为优化相似材料模型试验、提高模型相似度以及试验准确性提供参考。
张钧祥[8]（2019）在《钻孔堵漏型高分子发泡密封材料研制及应用研究》文中提出裂隙的发育改变了煤体力学性质,可能引发煤与瓦斯突出、煤体自燃等煤矿灾害,也是钻孔发生抽采漏气的根本原因。针对目前煤矿常用堵漏材料中存在的不足,本文制备一种溶液型高分子发泡密封材料（PS）。通过开展钻孔注浆堵漏模拟试验,揭示PS材料对煤体的堵漏作用机制,并在山西焦煤集团屯兰煤矿开展钻孔堵漏工程试验,考察该PS材料的实际应用效果,主要得到如下结论:通过开展煤体三轴-渗流实验分析了钻孔周围不同区域内煤体渗流特征变化,在考虑蠕变效应的基础上建立钻孔漏气量动态演化模型,利用数值模拟的方法研究钻孔漏气量演化规律及其影响因素。并针对工程中常用的水泥浆和化学材料的流变特性,推导不同流体的柱-半球形注浆扩展模型,三维数值模拟结果表明对于低渗透性的煤层注浆更适合采用牛顿流型的化学浆材。在理论分析的基础上,选择一种氨基树脂为基料,通过苯酚聚合物对其改性,并配以交联剂、发泡剂、稳泡剂、增韧剂制备一种高分子发泡密封材料。采用单因素法考察各组分对材料性能的影响,利用L25（56）正交试验的方法探究了材料各组分之间的相互影响机制,结合材料宏观力学实验确定A3B1C1D1E2F3为材料的最优配比。针对煤体憎水特性,通过分析液滴铺展过程中系统吉布斯自由能变化,建立浆-煤体界面孔隙率模型,讨论不同接触角对界面孔隙率的影响机制;并选择4种湿润剂对材料进行亲煤性改性研究,通过煤粉沉降、煤粉吸湿量和接触角的方法确定WS3作为材料的湿润剂,其添加量为0.4%。利用自主研制的PS材料开展钻孔注浆堵漏模拟试验,并选用传统的超细水泥（SC）作为对比,结合核磁共振、三轴蠕变-渗流和宏观力学实验的方法揭示PS材料对煤体的堵漏作用机制:（1）浆-煤固结体宏观形貌结果表明SC和PS材料在试验煤屑中的固结体积分别达到46.92%和90.73%,说明PS材料在被注煤体中充填率更高、浆液渗透能力更强。（2）核磁共振实验结果表明PS固结体内孔隙结构主要为闭合型小孔和中孔,而SC固结体富含有大量连通型的大孔和裂隙;且PS固结体孔隙分形维数DL和DS均低于SC固结体,说明PS固结体内孔隙结构较为简单,更多孔、裂隙被PS材料浆液所填充。（3）固结体三轴-渗流实验结果发现PS和SC固结体试样平均初始渗透率分别为5.13 mD和12.84 mD,两者在加载过程中渗透率分别增长了 2.73和4.65倍;固结体蠕变-渗流实验研究结果表明PS在峰后阶段未发生明显的宏观破裂,渗透率增幅较小;而SC固结体在峰后阶段加载过程中蠕变速率迅速增加,稳态蠕变持续施加较短,这就加快了内部裂纹的汇合与扩展,形成大量漏气通道导致渗透率急剧增加。（4）采用SC和PS材料注浆煤体后的固结体平均单轴抗压强度分别为4.224 MPa和5.573 MPa,相应加固系数分别为10.416和13.741;根据单结构面理论推导固结体内破裂面在临界状态时受到侧向约束力σ3的表达式,并结合原煤结构面直剪实验求得PS固结体在临界状态时σ3是SC固结体的1.6倍,说明PS材料对煤体的加固效果更为显着。（5）根据电镜扫描结果对不同固结体的浆-煤界面模型进行划分,SC材料在浆-煤界面处结构较为疏松,其界面强度主要取决于水化产物的种类、数量及存在方式,与被注介质本身性质相关性不强;而PS材料与煤体的结合更为紧密,表现出良好的分子相容性,FTIR分析结果表明PS分子与被注煤体之间发生了物理及化学反应,使得PS材料分子在煤体表面上形成了牢固的化学覆盖,提高了材料对煤体堵漏效果的改善。工程试验结果表明:12507运输巷试验钻孔在堵漏处置后平均钻孔瓦斯浓度由25.68%提高至43.24%,18402运输巷试验钻孔在堵漏处置后平均钻孔瓦斯浓度由60.42%提高至71.45%,且在其后抽采时间内未发生明显的衰减趋势;说明PS材料能有效封堵钻孔周围大量裂隙、改善钻孔抽采效率,提高了钻孔周围煤体稳定性,具有优越的堵漏效果。
赵金海[9]（2018）在《断层动力响应及底板非线性突水过程机理研究》文中认为在采煤活动中,采动矿压和煤层底板承压水联合作用引发的突水灾害严重影响我国的煤炭安全开采。承压水经突水通道涌入工作面的全过程涉及到流体在多孔介质材料、破碎岩体、粗糙裂隙及裂隙再胶结带、断层破碎带等多种结构体中的流动过程。本文以底板突水灾害为研究背景,综合运用理论分析、数值分析和实验方法对底板水在矿压和水压综合作用下含水层—断层—粗糙裂隙—工作面整个突水路径上的突水耦合非线性全过程及断层动力响应过程进行分析,包括多孔介质中的流动过程,粗糙裂隙面中的流动过程以及破碎岩石体中的流动,并对各结构体相互连通过程中不同位置、不同时刻的耦合流动过程进行深入探讨和系统研究,最终获得多种结构体综合作用下的动力学响应和非线性流动特性,为突水前的预防以及突水后的治理提供参考依据。本文取得如下创新成果:（1）水—岩—应力相互作用下底板孔隙水压分区分布规律。采用理论求解和数值模拟分析方法,对煤层底板在水压和矿压综合作用下的水压分区分层分布特性进行分析,确定了耦合作用下因矿压对岩石渗透性改变而产生的矿压“屏障”作用对孔隙水压分布的分隔特性,并参照采动过程中底板孔隙水压测量数据对模拟结果进行了验证,研究成果对底板水压分布的危险性划分和预防治理具有重要作用。（2）碎石堆积体流动规律研究。针对断层破碎带等内部存在的破碎岩石体中的渗流现象,本文提出基于数字图像技术的“最大—最小粒径逼近方法”,建立了三维数值分析模型,获得了碎石体中的流体渗流速度场、应力分布以及流量等变化规律,并采用“破碎岩石变形渗流实验机”对获得的实验数据进行验证,结果表明数值模拟模型控制误差在10%以内,碎石体中的渗流规律符合非达西Forchheimer流动规律,验证了方法的合理性,为断层破碎带的非线性流动过程研究提供参考。（3）断层系统采动动力响应。基于Pandas非线性有限元方法,模拟多断层系统的动力响应过程,采用自适应的静—动态算法模拟断层系统的动力学特征和演化过程,并通过再胶结岩体进行了实验条件下多断层系统的动力响应研究。数值模拟中考虑了断层接触面上黏着与滑移状态及其之间的状态变化等不同动力学现象,实现断层系统动力学分析、多场耦合分析及评估,根据岩石材料力学特性及断层接触面性质之间强弱关系,进行了断层活化顺序及导通路径的分析及预测预报,揭示断层破坏—活化—运动机理。（4）底板突水全路径时空演化过程。为揭示底板水突出全路径上的流固耦合作用影响下突水不同时刻,不同结构体上承压水运移耦合规律,建立了含水层—断层破碎带—底板粗糙裂隙带及工作面四个阶段的断层导通前后达西—非达西流动方程,获得了应力—水压力作用下承压水突出过程中的流体流动机理。结果表明:各结构体上的流动规律差异较大,流固耦合作用对断层中的非达西流动特性影响较大,断层破碎带作为含水层和工作面的连接部,其在应力作用下的渗透性突变是断层突水形成的根源。
施峰[10]（2018）在《不同间距煤层群上保护层开采保护效果变化规律与工程应用》文中研究表明在突出煤层群开采中,保护层开采是目前防治煤与瓦斯突出最有效的区域措施,其保护效果确定一直是保护层开采研究的关键问题。由于保护层开采的保护效果影响因素多、影响规律复杂,目前大部分研究工作都集中在特定条件和特定因素方面的突出煤层群保护层开采问题,而各因素对突出煤层群保护层开采保护效果的影响规律尚缺少系统研究。为系统研究保护层层间距对上保护层开采保护效果的影响规律,采用响应面模型结合数值计算的方法,分析了煤层间距、煤层埋深、构造应力、保护层厚度、煤层倾角等因素对上保护层开采保护效果影响的敏感程度,确定了对保护效果影响显着的煤层间距这一因素为研究对象;采用物理相似模拟的研究方法,进一步研究了其他因素不变的条件下,不同层间距条件下被保护层的卸压分布规律、保护范围随煤层层间距的变化规律;从突出煤层群保护层开采被保护层内煤巷掘进瓦斯涌出控制的角度,研究了突出煤层群保护层开采被保护层残余瓦斯压力与被保护层内煤巷掘进瓦斯涌出之间的关系;最后结合南桐矿区东林煤矿的现场考察,开展了突出煤层群上保护层开采保护范围划定方法的对比分析研究。本文的主要研究成果有:（1）针对突出煤层群保护层开采保护效果评价指标较多和保护层开采保护效果指标受多因素影响的复杂问题,采用响应面试验方法,建立了突出煤层群上保护层开采保护效果的二次多项式响应面模型;在此基础上,进行了煤层埋深、侧压系数、保护层厚度、煤层间距、煤层倾角等多因素对突出煤层群上保护层开采保护效果影响的量化对比分析研究,从量化上明确了煤层间距是影响突出煤层群保护层开采保护效果最敏感的因素,研究结果表明:突出煤层群上保护层开采倾向保护范围长度、上部卸压角和下部卸压角均受层间距变化影响最敏感。（2）根据不同层间距的突出煤层群上保护层开采物理相似模拟实验分析,确定了不同层间距条件下突出煤层群被保护层的卸压分布规律和保护范围随煤层层间距的变化规律;研究表明:不同层间距上保护层开采的保护范围均小于《防治煤与瓦斯突出规定》中按煤层倾角得到的保护范围,且随着层间距的增加保护范围呈加速减小趋势;突出煤层群不同层间距被保护层卸压曲线均呈“凸形”,随突出煤层群层间距增加,被保护层小于原岩应力的卸压范围与“凸形”顶部卸压曲线顶部较大卸压的范围均呈减小趋势;对于倾斜煤层群,“凸形”中心线偏向下山方向。随着煤层间距增加,卸压范围中心位置向下山方向转移。（3）在煤层群保护层开采基础上,从传统二维煤巷瓦斯涌出量计算方法中引入固气耦合模型,提出了基于固气耦合和被保护层煤巷断面瓦斯涌出量时间积分的煤壁瓦斯涌出计算方法,为煤层群保护层开采被保护层煤巷瓦斯涌出预测和超限控制奠定了理论基础;研究结果表明,被保护层煤巷掘进速度恒定时,煤壁瓦斯涌出量随时间和掘进距离逐渐增大,但增幅不断减小,且煤壁瓦斯涌出量呈单调增加的指数衰减多项式（Exponential Decay Polynomial）变化规律;间断式掘进循环的煤壁瓦斯涌出量呈锯齿状增加,总体趋势与恒速掘进相同;随时间增加,不同掘进循环瓦斯涌出总量差异趋于稳定;长时间掘进时,掘进循环内瓦斯涌出量波动对瓦斯涌出总量的影响可忽略。（4）开展煤层群上保护层开采被保护层残余瓦斯压力对煤巷掘进瓦斯涌出影响的研究,确定了考虑被保护煤层残余瓦斯压力、煤巷掘进速度及掘进时间的临界曲面,提出了综合临界残余瓦斯压力的概念;利用被保护层煤巷掘进条件（工艺）参数与该临界曲面的相对位置,确定了被保护层掘进煤巷内瓦斯浓度水平;同时,按被保护层煤巷掘进瓦斯涌出超限控制的要求,能限定被保护层卸压抽采残余瓦斯压力值;在掘进速度和通风能力一定条件下,为保证被保护层煤巷掘进瓦斯浓度保持在规定范围内,提出了既能保证被保护层区域防突临界瓦斯压力（0.74 MPa）不超标又能达到被保护层煤巷掘进瓦斯涌出不超标（CH4小于1%）的综合临界残余瓦斯压力确定的方法,对确保煤层群被保护层安全开采从本质上解决瓦斯灾害防治问题具有指导作用。
二、SOLID-GAS INTERACTION MODELLING FOR MINING SAFETY RANGE AND NUMERICAL SIMULATIONS（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、SOLID-GAS INTERACTION MODELLING FOR MINING SAFETY RANGE AND NUMERICAL SIMULATIONS（论文提纲范文）
（2）真三轴采动影响下结构异性煤岩多场耦合响应机制及瓦斯运移规律研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 煤岩采动应力场-裂隙场-渗流场研究现状 |
| 1.2.2 含瓦斯煤岩渗透率模型及多场耦合模型研究现状 |
| 1.2.3 煤岩结构各向异性特征研究现状 |
| 1.2.4 真三轴应力下煤岩力学及渗流特性研究现状 |
| 1.3 论文主要研究内容及技术路线 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 2 真三轴应力条件下正交层理煤岩变形及渗流特征研究 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 煤样参数测定及制备 |
| 2.2.1 煤层地质及煤岩基本特征 |
| 2.2.2 煤岩孔裂隙结构特征 |
| 2.2.3 正交层理煤样制备 |
| 2.3 实验方法 |
| 2.3.1 多功能真三轴流固耦合实验系统 |
| 2.3.2 实验方案 |
| 2.4 实验结果与分析 |
| 2.4.1 真三轴应力作用下正交层理煤岩变形各向异性特征 |
| 2.4.2 真三轴应力作用下正交层理煤岩渗透率各向异性特征 |
| 2.4.3 真三轴应力作用下正交层理煤岩渗透率各向异性比 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 真三轴采动应力下结构异性煤岩力学及渗流特性研究 |
| 3.1 实验方法 |
| 3.1.1 煤样制备 |
| 3.1.2 实验方案设计 |
| 3.1.3 真三轴加卸载路径 |
| 3.2 真三轴采动应力下结构异性煤岩应力-应变-渗透率特征分析 |
| 3.2.1 真三轴采动应力下煤岩应力-应变-渗透率对应演化特征 |
| 3.2.2 真三轴采动应力状态对中间和最小主应变的影响分析 |
| 3.2.3 层理角度和真三轴采动应力状态对煤样渗透率及强度影响分析 |
| 3.3 真三轴采动应力下结构异性煤岩能量演化特征分析 |
| 3.3.1 真三轴采动应力条件下含瓦斯煤岩能量计算原理 |
| 3.3.2 真三轴采动应力下结构异性煤岩应力-应变-能量演化特征 |
| 3.3.3 层理角度与真三轴采动应力状态对煤岩能量演化的影响 |
| 3.4 真三轴采动应力下结构异性煤岩破坏形态及受力原理分析 |
| 3.4.1 层理角度和真三轴采动应力状态对煤岩破坏形态的影响 |
| 3.4.2 不同层理角度煤岩破坏滑移面特征分析 |
| 3.4.3 应力状态A和B组的受力原理分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 真三轴循环扰动作用下煤岩力学及损伤特性研究 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 真三轴循环扰动实验方案 |
| 4.2.1 煤样制备 |
| 4.2.2 实验装置 |
| 4.2.3 实验方案及循环路径 |
| 4.3 实验结果与分析 |
| 4.3.1 真三轴分级循环载荷下煤岩应力-应变曲线特征 |
| 4.3.2 真三轴分级循环载荷下煤岩残余应变特征 |
| 4.3.3 真三轴分级循环载荷下煤岩能耗及损伤特征 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 真三轴应力条件下煤岩动态各向异性渗透率模型建立 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 煤岩渗透率模型研究现状 |
| 5.2.1 煤岩经典渗透率模型概述 |
| 5.2.2 煤岩各向同性渗透率模型 |
| 5.2.3 煤岩各向异性渗透率模型 |
| 5.3 真三轴应力条件下煤岩动态各向异性渗透率模型建立 |
| 5.3.1 真三轴应力条件下动态各向异性渗透率模型推导 |
| 5.3.2 基于层理效应的真三轴应力条件下动态各向异性渗透率模型 |
| 5.4 基于层理效应的煤岩真三轴动态各向异性渗透率模型验证 |
| 5.4.1 模型理论计算值与实验数据进行对比验证 |
| 5.4.2 动态各向异性渗透率模型与经典渗透率模型对比验证 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 真三维结构异性煤层多场耦合数学模型建立及应用 |
| 6.1 概述 |
| 6.2 真三维结构异性煤层多场耦合数学模型构建 |
| 6.2.1 煤岩体简化物理模型及模型基本假设 |
| 6.2.2 煤层应力场(或变形场)控制方程 |
| 6.2.3 煤基质瓦斯运移场控制方程 |
| 6.2.4 煤裂隙瓦斯渗流场控制方程 |
| 6.2.5 煤层多场耦合数学模型控制方程组 |
| 6.3 真三维结构异性煤层多场耦合数学模型应用 |
| 6.3.1 数值模拟软件介绍 |
| 6.3.2 数值模拟工程背景介绍 |
| 6.3.3 单孔顺层渗透各向异性煤层瓦斯抽采数值模拟结果分析 |
| 6.3.4 渗透率各向异性煤层多抽采孔优化布置探讨 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 本文的研究成果及结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 后续研究工作及展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A.作为第一作者或导师第一作者在攻读博士学位期间发表论文 |
| B.作为共同作者在攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| C.作者攻读博士学位期间参与的科研项目 |
| D.作者在攻读博士学位期间所获得奖励 |
| E.学位论文数据集 |
| 致谢 |
（3）采场边界覆岩损伤破坏特征及渗透性演化规律（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 主要研究内容和思路 |
| 1.4 主要创新点 |
| 2 采场边界影响区的分区特征 |
| 2.1 采场边界影响区的应力分区特征 |
| 2.2 采场边界影响区的变形分区特征 |
| 2.3 采场边界影响区的渗透性分区特征 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 采场边界影响区采动应力路径特征 |
| 3.1 采动覆岩垮落与压实的模拟方案 |
| 3.2 采场边界影响区采动应力路径 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 采场边界影响区覆岩裂隙发育规律 |
| 4.1 采动覆岩下沉与变形 |
| 4.2 采动覆岩裂隙发育机理 |
| 4.3 采动裂隙发育实例分析 |
| 4.4 小结 |
| 5 采动损伤岩石与裂隙渗透率演化模型 |
| 5.1 损伤岩石与裂隙渗透率的理论模型 |
| 5.2 采动应力路径下岩石三轴渗流实验 |
| 5.3 采动损伤岩石渗透率演化模型 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 采场边界影响区覆岩渗透性演化规律及控制 |
| 6.1 采动覆岩损伤破坏特征及裂隙发育规律 |
| 6.2 采动覆岩渗透性演化规律及分区特征 |
| 6.3 边界影响区采动覆岩渗透性控制 |
| 6.4 小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（4）突出煤粉-瓦斯固气两相流动力学演化规律研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 煤与瓦斯突出机理研究 |
| 1.2.2 突出煤粉-瓦斯两相流研究 |
| 1.2.3 煤与瓦斯突出物理模拟试验发展 |
| 1.3 存在的问题和不足 |
| 1.4 研究内容和技术路线 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 2 煤与瓦斯突出煤粉-瓦斯两相流理论分析 |
| 2.1 煤与瓦斯突出冲击波的形成 |
| 2.1.1 煤与瓦斯突出特征 |
| 2.1.2 一般冲击波的形成 |
| 2.1.3 突出冲击波理论计算 |
| 2.1.4 冲击波波后能量的分配 |
| 2.1.5 瓦斯压力与突出冲击波强度关系 |
| 2.1.6 煤粉-瓦斯固气两相冲击波衰减理论 |
| 2.2 煤粉受力分析及煤粉-瓦斯两相流的流型 |
| 2.2.1 煤粉颗粒在气流中的受力与运动 |
| 2.2.2 突出中煤粉颗粒所受各力的数量级 |
| 2.2.3 煤粉-瓦斯两相流流型 |
| 2.3 两相流中连续相控制方程 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 突出煤粉-瓦斯两相流模拟试验系统 |
| 3.1 试验系统的相似性分析 |
| 3.1.1 相似原理 |
| 3.1.2 相似准则的分析 |
| 3.1.3 相似准则的选择与判断 |
| 3.2 煤与瓦斯突出试验装置设计 |
| 3.2.1 突出腔体与快速启动机构 |
| 3.2.2 模拟巷道 |
| 3.2.3 高速摄像系统 |
| 3.2.4 数据采集系统 |
| 3.2.5 其他附属设备 |
| 3.3 改进纹影系统 |
| 3.3.1 传统纹影系统的局限性 |
| 3.3.2 可观察圆形巷道内流场的纹影系统 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 突出煤粉-瓦斯两相流动力学演化规律试验研究 |
| 4.1 煤粉制备和基本参数测定 |
| 4.1.1 煤粉制备 |
| 4.1.2 煤的基本参数测定 |
| 4.2 突出煤粉-瓦斯两相流试验方案 |
| 4.2.1 压力传感器布置方案 |
| 4.2.2 试验方案设计 |
| 4.2.3 试验准备和试验步骤 |
| 4.2.4 对采集数据的处理 |
| 4.3 不同初始瓦斯压力下突出两相流运移规律 |
| 4.3.1 突出动力冲击传播变化规律 |
| 4.3.2 突出波阵面传播规律 |
| 4.3.3 煤粉堆积分布规律 |
| 4.4 不同煤粉粒径条件下突出两相流运移规律 |
| 4.4.1 突出动力冲击变化规律 |
| 4.4.2 波阵面和煤粉的速度 |
| 4.4.3 煤粉运动形态 |
| 4.5 其他变量条件下突出两相流的运移规律 |
| 4.5.1 不同突出口径下两相流运移规律 |
| 4.5.2 装载比为0.5 条件下的突出两相流运移规律 |
| 4.6 突出煤粉-瓦斯两相流等效音速 |
| 4.7 突出煤粉分选性分析 |
| 4.7.1 问题的提出 |
| 4.7.2 分选性理论模型建立 |
| 4.7.3 实验室与突出现场的差异 |
| 4.8 本章小结 |
| 5 EDEM-FLUENT耦合的突出煤粉-瓦斯两相流数值模拟 |
| 5.1 模拟软件简介 |
| 5.2 EDEM-FLUENT耦合原理 |
| 5.2.1 EDEM-FLUENT耦合模拟流程 |
| 5.2.2 颗粒接触模型 |
| 5.2.3 突出煤粉-瓦斯两相流数值模型的建立 |
| 5.3 模拟结果分析 |
| 5.3.1 煤粉颗粒的运动 |
| 5.3.2 突出煤粉在巷道内的分布规律 |
| 5.3.3 突出冲击波压力 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（5）深部强突出煤层软岩保护层开采采动卸压力学效应及应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题的背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 含瓦斯煤岩力学及渗透特性 |
| 1.2.2 煤岩体加卸荷路径力学特征 |
| 1.2.3 保护层卸压开采及影响因素研究现状 |
| 1.2.4 采动裂隙场演化规律 |
| 1.2.5 卸压瓦斯运移及抽采现状 |
| 1.3 研究进展评述 |
| 1.4 研究内容与技术路线 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 2 芦岭煤矿强突出煤层特征与区域瓦斯治理 |
| 2.1 试验矿井概况 |
| 2.1.1 芦岭井田概况 |
| 2.1.2 试验工程背景 |
| 2.2 芦岭8#煤微结构特征分析 |
| 2.2.1 8#煤工业分析及成分分析 |
| 2.2.2 8#煤细观结构分析 |
| 2.2.3 8#煤孔隙特征分析 |
| 2.3 芦岭煤矿软岩保护层选择开采的可行性分析 |
| 2.3.1 Ⅱ水平区域瓦斯治理技术 |
| 2.3.2 芦岭Ⅲ1 采区保护层开采方案选择 |
| 2.3.3 软岩保护层开采层位选择分析 |
| 2.3.4 软岩保护层开采的技术分析 |
| 2.3.5 软岩保护层与10 煤保护层卸压保护效果分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 含气煤体力学效应及渗流特征 |
| 3.1 单轴压缩条件型煤力学特性 |
| 3.1.1 型煤试件制备 |
| 3.1.2 型煤单轴压缩力学及声发射特征分析 |
| 3.2 常规三轴加载围压对含气煤体力学及渗流特性的影响 |
| 3.2.1 固-气耦合装置 |
| 3.2.2 试验原理及方案 |
| 3.2.3 围压对含气煤样力学及渗透率的影响分析 |
| 3.3 常规三轴加载气体压力对含气煤体力学及渗流特征的影响 |
| 3.3.1 试验方案 |
| 3.3.2 气体压力对含气煤样力学及渗透率的影响分析 |
| 3.4 加载轴压卸载围压应力路径对含气煤体力学及渗流特性的影响 |
| 3.4.1 试验方案 |
| 3.4.2 加载轴压卸载围压应力路径围压对含气煤样力学及渗透率的影响分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 软岩保护层开采卸压机理及影响因素 |
| 4.1 软岩保护层选择开采分析 |
| 4.1.1 软岩保护层选择开采的依据 |
| 4.1.2 可优选软岩保护层开采的技术条件 |
| 4.1.3 软岩保护层开采的特点 |
| 4.2 软岩保护层开采卸压机理分析 |
| 4.2.1 上覆岩层卸压力学模型 |
| 4.2.2 煤层群条件下软岩保护层开采卸压机理 |
| 4.3 软岩保护层开采技术参数对被保护层卸压效果的影响规律 |
| 4.3.1 采动卸压临界指标的确定 |
| 4.3.2 开采厚度对被保护层卸压效果的影响规律 |
| 4.3.3 开采层位对被保护层卸压效果的影响规律 |
| 4.3.4 工作面面长对被保护层卸压效果的影响规律 |
| 4.3.5 芦岭首采软岩工作面开采技术参数优化 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 软岩保护层开采方式采动效应 |
| 5.1 软岩保护层开采采场前方煤岩体应力环境 |
| 5.1.1 开采岩性对应力环境的影响规律 |
| 5.1.2 软岩保护层开采方式前方煤岩体应力环境特征 |
| 5.2 软岩保护层开采方式煤岩采动力学特征 |
| 5.2.1 软岩保护层开采方式应力路径的确定 |
| 5.2.2 试验设备及方案 |
| 5.2.3 软岩保护层开采方式采动力学结果分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 软岩保护层开采采动裂隙演化与卸压瓦斯运移特征 |
| 6.1 软岩保护层开采覆岩采动裂隙演化的实验研究 |
| 6.1.1 覆岩采动裂隙基本特征 |
| 6.1.2 覆岩采动裂隙演化的相似模拟实验方案 |
| 6.1.3 软岩保护层开采覆岩裂隙演化相似实验结果分析 |
| 6.1.4 软岩保护层开采裂隙发育区域确定 |
| 6.1.5 软岩保护层开采后裂隙演化的分形研究 |
| 6.2 基于关键层理论的采动裂隙动态演化过程 |
| 6.3 软岩保护层开采覆岩裂隙场卸压瓦斯运移演化规律 |
| 6.3.1 软岩保护层开采卸压瓦斯来源分析 |
| 6.3.2 采动裂隙场中卸压瓦斯运移数学模型 |
| 6.3.3 软岩保护层开采覆岩裂隙场卸压瓦斯运移规律数值分析 |
| 6.4 采动裂隙演化与卸压瓦斯富集关系分析 |
| 6.4.1 卸压瓦斯储运过程分析 |
| 6.4.2 采动裂隙场与瓦斯流动场的耦合关系 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 芦岭软岩保护层开采卸压瓦斯治理工程实践 |
| 7.1 软岩保护层开采卸压瓦斯抽采方法 |
| 7.2 Ⅲ11 软岩保护层工作面卸压瓦斯抽采技术体系 |
| 7.2.1 Ⅲ11 软岩保护层开采覆岩“两带”发育高度 |
| 7.2.2 Ⅲ11 软岩保护层开采卸压瓦斯涌出量预计 |
| 7.2.3 Ⅲ11 软岩保护层立体卸压瓦斯抽采 |
| 7.3 软岩保护层开采卸压效果考察 |
| 7.3.1 软岩保护层回采期间卸压瓦斯抽采效果考察 |
| 7.3.2 软岩保护层开采效果考察 |
| 7.3.3 上覆被保护煤层卸压保护效果考察 |
| 7.3.4 软岩保护层开采综合效益分析 |
| 7.4 本章小结 |
| 8 结论与展望 |
| 8.1 主要结论 |
| 8.2 创新点 |
| 8.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介及读研期间主要科研成果 |
（6）深部高瓦斯煤层发生冲击地压灾害的能量机理研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 1 绪论 |
| 1.1 问题提出 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 冲击地压发生机理研究现状 |
| 1.2.2 煤瓦斯吸附-解吸过程及对煤体性质影响研究现状 |
| 1.3 存在的问题 |
| 1.4 主要研究内容和目标 |
| 1.5 技术路线 |
| 2 采掘过程中煤岩系统能量平衡重构过程分析 |
| 2.1 煤岩系统动力行为的能量来源 |
| 2.1.1 弹性势能 |
| 2.1.2 瓦斯膨胀能 |
| 2.2 煤岩系统能量在平衡重构过程中的转换方式 |
| 2.2.1 煤岩体破坏能量分析 |
| 2.2.2 煤体解吸过程中发生变形转移的能量分析 |
| 2.3 煤岩系统失稳过程中能量的转换 |
| 2.3.1 煤岩体破碎功 |
| 2.3.2 煤岩体抛出和煤层移动的动能 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 采场围岩能量场数值模拟研究 |
| 3.1 FLAC3D数值模拟软件 |
| 3.2 模拟计算的前处理 |
| 3.2.1 几何模型的建立 |
| 3.2.2 边界条件 |
| 3.2.3 材料参数 |
| 3.3 模拟计算结果 |
| 3.3.1 地下空间开挖前煤层势能场计算 |
| 3.3.2 不考虑瓦斯条件下围岩应力场的模拟计算 |
| 3.3.3 考虑瓦斯条件下围岩应力场的模拟计算 |
| 3.4 模拟计算结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 深部高瓦斯煤层钻掘模拟实验系统的研制 |
| 4.1 研制思想 |
| 4.2 模拟实验系统的设计 |
| 4.2.1 密封腔体的设计 |
| 4.2.2 约束框架和钻掘系统 |
| 4.2.3 传感器与数据采集 |
| 4.3 模拟实验系统检验试验 |
| 4.3.1 气密性检测 |
| 4.3.2 实验功能检测 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 深部高瓦斯煤层钻掘模拟实验 |
| 5.1 实验样品的制备 |
| 5.1.1 多孔介质吸附-解吸瓦斯实验目的 |
| 5.1.2 瓦斯吸附-解吸实验设备 |
| 5.1.3 瓦斯吸附-解吸实验方案 |
| 5.1.4 瓦斯吸附-解吸实验结果 |
| 5.2 模拟钻掘实验步骤 |
| 5.3 实验方案设计 |
| 5.4 实验结果分析 |
| 5.4.1不同应力模拟钻掘实验 |
| 5.4.2充入CO_2 环境下的煤层钻掘模拟实验 |
| 5.4.3充入CH_4 环境下的煤层钻掘模拟实验 |
| 5.5 讨论 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 冲击地压发生关键层的确定及其破坏准则 |
| 6.1 固气耦合条件下岩体的强度准则研究 |
| 6.1.1 单向压缩状态下的应变分析 |
| 6.1.2 纯剪切变形分析 |
| 6.1.3 简单剪切变形分析 |
| 6.2 气压分布规律研究 |
| 6.2.1 连续性方程 |
| 6.2.2 气体状态方程 |
| 6.2.3 吸附气体方程 |
| 6.2.4 达西定律 |
| 6.3 采场围岩应力分布研究 |
| 6.3.1 围岩应力计算 |
| 6.3.2 围岩应力分布分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论和展望 |
| 7.1 本文的研究成果及结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 后续研究工作及展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A.作者在攻读博士学位期间发表的学术论文目录 |
| B.作者在攻读博士学位期间参与的科研项目 |
| C.作者在攻读博士学位期间申请的专利 |
| D.学位论文数据集 |
| 致谢 |
（7）含水率对相似材料模型强度的影响规律研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.1.1 选题背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 相似材料试验研究 |
| 1.2.2 含水率对岩体强度的影响 |
| 1.2.3 含水率监测技术研究 |
| 1.3 研究内容和方法 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 研究方法及技术路线 |
| 2 物理相似模型材料水分作用机理 |
| 2.1 相似材料中水分传输机理 |
| 2.2 材料的水化和自干燥 |
| 2.2.1 石膏水化机理 |
| 2.2.2 升温和自干燥作用 |
| 2.3 水分传输的数学模型 |
| 2.4 含水率对强度影响机理分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 含水率对相似材料试件的影响规律 |
| 3.1 相似材料的选取 |
| 3.2 相似材料试件试验 |
| 3.2.1 相似材料试件试验方案设计 |
| 3.2.2 相似材料试件的制作 |
| 3.2.3 试件性质的测量 |
| 3.2.4 DIC测试技术 |
| 3.3 试验结果及分析 |
| 3.3.1 含水率与单轴抗压强度关系 |
| 3.3.2 DIC结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 相似材料模型含水率监测试验 |
| 4.1 平面模型试验概述 |
| 4.1.1 模型试验设计 |
| 4.1.2 传感系统及传感器布置 |
| 4.2 含水率检测技术 |
| 4.2.1 频域反射测试原理 |
| 4.2.2 含水率标定试验 |
| 4.3 克里金插值法 |
| 4.3.1 克里金插值法的概述 |
| 4.3.2 含水率的插值应用 |
| 4.4 模型含水率场分布演化特征 |
| 4.4.1 各测点含水率变化规律 |
| 4.4.2 模型含水率场分布特征 |
| 4.5 模型强度场对比分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 相似材料模型养护模式改进研究 |
| 5.1 相似材料模型含水率场数值计算 |
| 5.1.1 相似材料模型基本假设 |
| 5.1.2 几何模型的结构 |
| 5.1.3 边界条件 |
| 5.2 无覆膜养护条件下计算结果 |
| 5.3 覆膜养护条件下计算结果 |
| 5.4 数值计算结果对比分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（8）钻孔堵漏型高分子发泡密封材料研制及应用研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 煤体裂隙演化及失稳破坏研究现状 |
| 1.2.1 煤体裂隙演化理论 |
| 1.2.2 裂隙对煤岩失稳破坏影响机制 |
| 1.2.3 裂隙充填物对煤体影响机理 |
| 1.3 注浆堵漏材料研究现状及分析 |
| 1.3.1 无机堵漏材料 |
| 1.3.2 有机堵漏材料 |
| 1.4 存在的主要问题 |
| 1.5 研究内容与技术路线 |
| 1.5.1 研究内容 |
| 1.5.2 研究目标 |
| 1.5.3 研究方案及技术路线 |
| 2 钻孔动态失稳漏气及注浆密封机理研究 |
| 2.1 钻孔失稳漏气机理分析 |
| 2.1.1 钻孔周围煤体力学模型 |
| 2.1.2 煤体应力应变分析 |
| 2.1.3 钻孔漏气量动态演化模型 |
| 2.1.4 钻孔漏气机理数值模拟 |
| 2.2 煤体渗透注浆机理 |
| 2.2.1 牛顿流体注浆扩展模型 |
| 2.2.2 宾汉流体注浆扩展模型 |
| 2.2.3 煤体注浆数值模拟研究 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 高分子发泡密封材料制备 |
| 3.1 材料制备方法及原理 |
| 3.1.1 材料固化机理 |
| 3.1.2 材料发泡机理 |
| 3.2 材料性能指标和测试方法 |
| 3.3 高分子发泡密封材料影响因素分析 |
| 3.3.1 料水比对材料性能的影响 |
| 3.3.2 苯酚聚合物对材料性能的影响 |
| 3.3.3 增韧剂对材料性能的影响 |
| 3.3.4 发泡剂对材料性能的影响 |
| 3.3.5 稳泡剂对材料性能的影响 |
| 3.3.6 交联剂对材料性能的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 高分子发泡密封材料配比体系优化及亲煤性研究 |
| 4.1 高分子发泡密封材料配比优化 |
| 4.1.1 正交试验设计 |
| 4.1.2 正交试验结果分析 |
| 4.1.3 材料配比方案优选 |
| 4.2 高分子发泡密封材料亲煤性研究 |
| 4.2.1 液滴铺展机理分析 |
| 4.2.2 界面孔隙形成机理分析 |
| 4.2.3 堵漏材料亲煤性改性研究 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 钻孔注浆堵漏模拟试验 |
| 5.1 实验方案 |
| 5.1.1 材料选型 |
| 5.1.2 实验装置 |
| 5.1.3 实验方法 |
| 5.2 固结体宏观形貌对比 |
| 5.3 固结体核磁共振实验 |
| 5.3.1 低场核磁共振实验原理及应用 |
| 5.3.2 低场核磁共振实验结果分析 |
| 5.3.3 固结体孔隙分维特征分析 |
| 5.3.4 基于NMR实验的不同材料堵漏效果分析 |
| 5.4 固结体三轴蠕变-渗流实验 |
| 5.4.1 实验方案 |
| 5.4.2 常规三轴路径下固结体渗流实验 |
| 5.4.3 固结体蠕变-渗流实验 |
| 5.4.4 固结体非线性黏-弹-塑性蠕变模型 |
| 5.5 固结体宏观力学实验 |
| 5.5.1 注浆加固强度分析 |
| 5.5.2 固结体应力—应变曲线分析 |
| 5.5.3 固结体破裂特征分析 |
| 5.6 煤体注浆加固机理分析 |
| 5.6.1 结构面强度理论分析 |
| 5.6.2 原煤结构面直剪实验 |
| 5.6.3 变形协调分析 |
| 5.7 浆-煤界面模型分析 |
| 5.7.1 红外光谱分析 |
| 5.7.2 浆-煤界面微观分析 |
| 5.7.3 浆-煤界面模型划分 |
| 5.8 高分子发泡密封材料堵漏煤体作用机理讨论 |
| 5.9 本章小结 |
| 6 钻孔堵漏工程试验 |
| 6.1 工程背景 |
| 6.1.1 矿井概况 |
| 6.1.2 12507 运输巷试验地点概况 |
| 6.1.3 18402 运输巷试验地点概况 |
| 6.2 工程试验方案 |
| 6.2.1 12507 运输巷试验方案 |
| 6.2.2 18402 运输巷试验方案 |
| 6.3 钻孔堵漏试验方法 |
| 6.4 工程试验结果及分析 |
| 6.4.1 12507 运输巷钻孔堵漏试验结果及分析 |
| 6.4.2 18402 运输巷试验结果钻孔堵漏试验结果及分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 研究结论及建议 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（9）断层动力响应及底板非线性突水过程机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 底板突水研究中存在的问题 |
| 1.4 主要工作与技术路线 |
| 2 底板结构体力学特征与规律 |
| 2.1 应力—渗流耦合基本理论框架 |
| 2.2 底板位移分布规律 |
| 2.3 断层系统动力响应分析 |
| 2.4 破碎带及裂隙中流体流动数字图像技术应用原理 |
| 2.5 断层突水耦合流动分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 组合岩体动力响应特征研究 |
| 3.1 单裂隙组合岩体动力响应分析 |
| 3.2 再胶结岩体活化试验 |
| 3.3 裂隙岩体再胶结带实验声发射特征 |
| 3.4 多裂隙岩体数值模拟分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 煤层底板分区规律研究 |
| 4.1 底板横纵向分区分布规律模拟研究 |
| 4.2 煤层底板水压分区分布 |
| 4.3 底板能量释放对孔隙率的影响 |
| 4.4 相似模拟实验 |
| 4.5 现场数据验证 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 基于数字图像技术的断层带破碎岩体及粗糙裂隙中的流体流动规律 |
| 5.1 断层破碎带渗流应力耦合规律研究 |
| 5.2 三维模型重建 |
| 5.3 破碎岩体数值模拟结果分析 |
| 5.4 碎石体渗流实验验证—数字图像逼近方法 |
| 5.5 粗糙裂隙中的流体流动数值结果分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 煤层开采断层动力响应及突水过程非线性耦合研究 |
| 6.1 采场底板采动过程动力响应模拟研究 |
| 6.2 突水全路径非线性渗流—应力耦合研究 |
| 6.3 突水治理指导意义 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 致谢 |
| 学位论文数据集 |
（10）不同间距煤层群上保护层开采保护效果变化规律与工程应用（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究目的及意义 |
| 1.2 保护层开采国内外研究现状 |
| 1.2.1 保护层开采围岩变形破坏规律的研究 |
| 1.2.2 保护层开采保护效果变化规律研究 |
| 1.2.3 保护层开采对被保护层内其它工艺的影响研究 |
| 1.2.4 卸压作用下煤巷掘进瓦斯涌出量计算研究 |
| 1.3 本文主要研究内容、技术路线 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 2 基于响应面模型的上保护层开采赋存条件的敏感度研究 |
| 2.1 敏感度分析及响应面法计算理论 |
| 2.1.1 敏感度分析 |
| 2.1.2 基于响应面的敏感度分析 |
| 2.1.3 响应面功能函数 |
| 2.1.4 响应面实验设计 |
| 2.2 数值模拟实验方案设计 |
| 2.2.1 响应面法实验方案设计输入参数的确定 |
| 2.2.2 响应面模型设计方案的确定 |
| 2.2.3 基于膨胀变形量的保护效果敏感性考察指标的确定 |
| 2.2.4 响应面功能函数的确定 |
| 2.3 上保护层开采有限元模型的建立 |
| 2.3.1 有限元数值计算几何模型 |
| 2.3.2 数值计算模型载荷及边界条件 |
| 2.3.3 数值计算模型材料参数 |
| 2.4 数值计算结果处理与分析 |
| 2.4.1 数值计算结果处理 |
| 2.4.2 响应面功能函数回归效果检验 |
| 2.4.3 保护效果指标的敏感度分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 煤层群上保护层开采不同层间距保护效果变化规律的物理相似模拟研究 |
| 3.1 物理相似模拟材料研究 |
| 3.1.1 物理相似模拟理论 |
| 3.1.2 物理相似模拟材料物理力学性质研究 |
| 3.1.3 模型实验相似材料的确定 |
| 3.2 相似模型层间距的确定与模型的制作 |
| 3.2.1 保护层开采层间距的确定 |
| 3.2.2 相似模型的铺设 |
| 3.3 试验过程及测试方案 |
| 3.3.1 试验步骤 |
| 3.3.2 基于埋设压力盒的被保护层应力变化测试 |
| 3.3.3 基于数字散斑法的模型变形测试 |
| 3.4 实验结果及分析 |
| 3.4.1 上保护层开采煤岩层变形破坏特征 |
| 3.4.2 基于数字散斑的“三带”高度的确定 |
| 3.4.3 不同层间距被保护层卸压规律 |
| 3.4.4 不同层间距保护角、保护范围变化规律 |
| 3.4.5 急倾斜上保护层开采物理相似模拟实验 |
| 3.4.6 基于响应面模型的上保护层开采赋存条件的敏感性研究验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 煤巷掘进瓦斯涌出量与被保护层残余瓦斯压力关系研究 |
| 4.1 工程背景 |
| 4.1.1 保护层开采工程背景 |
| 4.1.2 被保护层内煤巷掘进空间位置 |
| 4.2 研究区域瓦斯压力 |
| 4.2.1 研究区域原始瓦斯赋存条件 |
| 4.2.2 被保护层瓦斯压力测孔布置方案 |
| 4.2.3 被保护层瓦斯残余压力分布规律 |
| 4.3 煤巷掘进瓦斯涌出数学模型 |
| 4.3.1 基本假设 |
| 4.3.2 煤层瓦斯流动固气耦合计算模型 |
| 4.3.3 煤巷掘进煤壁瓦斯涌出量计算模型 |
| 4.4 煤巷断面瓦斯涌出数值计算条件 |
| 4.4.1 计算的几何模型 |
| 4.4.2 模型初始条件和边界条件 |
| 4.4.3 数值计算参数 |
| 4.5 煤巷瓦斯涌出计算结果与分析 |
| 4.5.1 巷道掘进引起断面瓦斯渗流参数变化 |
| 4.5.2 巷道掘进速度对煤壁瓦斯涌出量的影响 |
| 4.5.3 掘进循环对巷道两侧煤壁瓦斯涌出总量的影响 |
| 4.6 基于煤巷掘进瓦斯涌出量的保护层开采残余瓦斯压力的确定 |
| 4.6.1 煤层瓦斯压力对煤巷掘进瓦斯涌出的影响 |
| 4.6.2 基于煤巷掘进瓦斯涌出的煤层瓦斯压力临界面 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 上保护层开采现场实验研究 |
| 5.1 现场考察内容 |
| 5.2 东林煤矿上保护层开采的现场试验 |
| 5.2.1 保护层开采工程概况 |
| 5.2.2 现场测试方案 |
| 5.2.3 现场测试结果及分析 |
| 5.3 上保护层开采保护范围划定方法分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 主要研究成果及结论 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 后续研究工作及展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A. 作者在攻读博士学位期间发表的论文目录 |
| B. 作者在攻读博士学位期间参加的科研项目 |
四、SOLID-GAS INTERACTION MODELLING FOR MINING SAFETY RANGE AND NUMERICAL SIMULATIONS（论文参考文献）
- [1]岩体力学发展的一些回顾与若干未解之百年问题[J]. 赵阳升. 岩石力学与工程学报, 2021(07)
- [2]真三轴采动影响下结构异性煤岩多场耦合响应机制及瓦斯运移规律研究[D]. 段敏克. 重庆大学, 2020(02)
- [3]采场边界覆岩损伤破坏特征及渗透性演化规律[D]. 余伊河. 中国矿业大学, 2020
- [4]突出煤粉-瓦斯固气两相流动力学演化规律研究[D]. 王亮. 中国矿业大学(北京), 2020(01)
- [5]深部强突出煤层软岩保护层开采采动卸压力学效应及应用[D]. 程详. 安徽理工大学, 2019(01)
- [6]深部高瓦斯煤层发生冲击地压灾害的能量机理研究[D]. 张龙. 重庆大学, 2019(01)
- [7]含水率对相似材料模型强度的影响规律研究[D]. 范国涛. 西安科技大学, 2019(01)
- [8]钻孔堵漏型高分子发泡密封材料研制及应用研究[D]. 张钧祥. 河南理工大学, 2019(07)
- [9]断层动力响应及底板非线性突水过程机理研究[D]. 赵金海. 山东科技大学, 2018
- [10]不同间距煤层群上保护层开采保护效果变化规律与工程应用[D]. 施峰. 重庆大学, 2018(05)