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岩石试件受载破裂过程地球物理参数测试研究进展和展望: 2025年; 试件尺度的岩石受载破裂过程中,其本身结构发生变形、破坏的同时,包含了地球物理属性参数信息的变化,如应变量、电阻率、波速等。通过对受载中的岩石试件进行地球物理参数测试,可定性或定量地感知其内部结构、强度等特征变化,有助于了解岩石试件破裂机理,进而解决一系列岩体工程测试问题。基于Web of Science论文检索系统搜索出岩石试件加载测试的文献资料,利用CiteSpace软件对岩石试件加载测试现状进行分析,并详细阐述了几种常用测试方法的原理及研究进展。结合煤系地层深部采场领域研究现状,分析、总结岩石试件受载测试研究过程中存在的不足,并对地球物理参数采集、装置研发与微-宏观测试融合等方面提出展望。; 张平松张平松刘畅; 关键词：岩石试件测试技术

煤层采动条件下断层活化研究的现状分析及展望被引量：44: 2021年; 采动条件下断层活化易于诱发冲击地压、底板突水等动力地质灾害,如何对采场断层活化引起的一系列动力地质灾害开展超前防治预警,一直是煤矿安全开采面临的科学技术难题。从数值模拟、相似物理模拟及现场测试三个方面,概述国内外采场断层活化方面的研究现状;围绕断层活化的监测预警方法,包括微震监测技术、声发射技术、视电阻率监测技术、光纤监测技术、注水试验等,从方法原理、研究现状、技术特点等方面对现有的主要测试与评价方法进行了总结;结合当前国内断层复杂区的煤炭资源开采,重点分析断层活化诱发的几类典型动力地质灾害形成机制及其内在联系;当前,对于采动诱发下的断层活化多维多尺度全程精细化监测技术等研究工作仍然不足,基于煤矿开采精准化、智能化需求,指出断层复杂区煤层开采研究应向多场耦合、精细化模型构建、多手段综合探查、智能预警等方向发展。认为通过进一步开展断层活化的基础理论、精细化模拟、多维多场多尺度监测预警的技术系统研究,可为煤矿智能化引领下的矿井地质保障工作提供坚实基础。; 田雨桐张平松吴荣新刘畅; 关键词：采动条件断层活化深部开采

煤系上覆地层移动变形钻孔多参数监测技术被引量：10: 2022年; 精准获取煤层采动上覆地层结构全程演化特征与破坏规律是煤炭资源绿色、安全、高效开采的重要研究内容。光纤传感测试作为一种无源、高信噪比、高精度且长距离的变形监测技术,目前在矿井工程领域得到应用。结合煤系上覆地层移动变形研究现状及其技术发展思考,提出了钻孔全断面多场多参数监测技术体系。通过对光纤传感测试技术体系及常见的几类光纤技术(FBG,OTDR,BOTDR,BOTDA和BOFDA)在矿井应变监测中的应用分析,讨论了光纤监测技术在应用中存在的4类关键技术问题;在对感知系统、调制解调系统、信号传输系统、数据处理与分析系统、远程监控与预警处理系统5个系统组成研究的基础上,逐步构建了钻孔全断面多场多参量监测技术体系,包括传感单元安装工艺、钻孔回填材料选取、多场参数联合反演及灾害预警等关键技术内容,通过利用井下及地面钻孔布设岩土层变形等参数感知系统,进行多场多参数实时获取,可以实现对岩土层变形破坏的动态预测评价。结合陕西招贤井田一采区某工作面的地表垂直钻孔监测实例,讨论了硬质顶板岩层钻孔全断面多场多参数监测的过程,揭示了岩层变形多场响应特征及其破坏结构参数。基于应变场和地电场(电阻率、电流)分布特征,并结合煤系地层地质资料,对煤层采动期间超前支承压力、滞后垮落距离、“两带”发育规律及离层演化特征等进行了综合分析。; 张平松孙斌杨许时昂吴荣新付茂如甘圣丰刘畅; 关键词：光纤传感钻孔全断面

新型煤尘捕获固尘技术在矿井除尘中的应用: 2016年; 为解决矿井煤尘污染,营造洁净、安全的井下工作环境,研发出了一种新型煤尘捕获固尘剂,通过对喷头雾场分布及喷雾特性的研究,设计出了自压式喷雾生成系统,高效、安全地解决了井下煤尘污染问题。; 陶龙龙刘畅谢霄云严俊; 关键词：喷雾特性

税湾地震黄土滑坡的岩土动力特性及其稳定性评价被引量：16: 2020年; 黄土滑坡体的稳定性是一项重要的地质调查内容,需要结合区域地震地质条件进行评价。对天水市麦积区税湾某黄土滑坡体采用并行电法探测和数值模拟2种手段进行论证评价。通过并行电法对滑坡体进行精细分层探查,确定滑坡体的赋存状态及主滑面特征参数,精确构建税湾滑坡体的数值模型,进一步分析其在地震荷载作用下的动力响应特征;同时,采用多种方法计算滑坡体在自然状态、小震和大震3种情况下的稳定安全系数,其中利用强度折减法所得系数分别为2.942、1.99和0.683,结果表明,大震情况下该黄土滑坡体将发生滑动破坏。其过程为早期在滑坡体上部出现拉裂破坏、中下部出现剪切破坏,随着震波的持续加载,斜坡上下剪切应变高值贯通,滑面形成。采用现场探测和数值模拟相结合的评价方法及其所取得的结果,可为当地滑坡防治提供指导,为类似滑坡的稳定性评价提供参考。; 刘畅张平松杨为民鲁海峰; 关键词：滑坡稳定性数值模拟

煤系典型岩石受载全过程光−电−声波多参数响应特征被引量：1: 2025年; 【目的】岩石在载荷作用下的变形与断裂会引起潜在参数信息的变化,通过参数的动态捕捉可表征裂隙生成、扩展、闭合过程,是一种岩石健康评价的重要方法。【方法】基于搭建的多参数测试系统,开展单轴加载条件下岩石试件的分布式光纤应变、电极电流、纵波波速的同步采集,进一步构建强度−参数特征关系图谱以及参数层析成像结果,精细描述了砂岩、灰岩、泥岩3类典型岩石受载全过程多参数的时空演化特征。【结果和结论】试验结果表明:时间−压力曲线和多参数响应曲线具有较好的一致性,螺旋布设的分布式光纤应变在试件的原生孔隙压缩和线弹性阶段表现为缓慢、稳定的增长,在裂隙生成、扩展阶段表现为突然、快速的增长。试验中,砂岩、灰岩、泥岩的临破裂分布式光纤应变值分别为933×10−6,401×10−6和3790×10−6;电极电流在原生孔隙压缩和线弹性阶段变化微小,在裂隙生成、扩展阶段明显地降低、裂隙闭合时有一定回升;在原生孔隙压缩、线弹性、破裂阶段,砂岩的纵波波速分别为4.31、4.39、1.26 km/s,灰岩的纵波波速分别为4.80、4.93、3.10 km/s,泥岩的纵波波速分别为3.65、3.57、1.71 km/s。通过获得的岩石受载全过程能量值,构建了损伤变量D来评价岩石试件的损伤演化程度,砂岩的D值经历了缓增−降低−突增3个阶段,灰岩的D值经历了缓慢增大−快增−停滞−突增4个阶段,泥岩的D值经历了缓慢增大−快增−突增3个阶段。基于分布式光纤应变测试结果,探究了不同岩性岩石试件的破裂模式,为载荷下次生裂隙生成、扩展以及潜在破裂面位置预测提供支持。; 张平松刘畅; 关键词：分布式光纤含煤地层

基于并行电法监测技术的砂岩破裂特征研究: 砂岩广泛分布于各个地区,是重要的沉积岩类别之一。在煤矿安全生产中,砂岩的变形破坏发育特征对于采场围岩及潜在灾害的研究具有重要意义。岩石加载过程中,电阻率的变化能够有效地揭示岩石内部结构的演变。本研究选取了淮南矿区深部地层...; 陈澳刘畅汪勇辰; 关键词：砂岩单轴加载

基于地电场监测技术的采场底板巷道围岩破裂损伤特征研究: 工作面开采过程中的底板巷道围岩差异性破裂是深部围岩体在多应力场叠加作用下发生的复杂时空演化过程。以淮南潘二矿某工作面的底抽巷围岩为研究对象,运用地电场监测技术开展全程精细动态监测研究工作,深入揭示了工程岩体在复杂应力场环...; 欧元超张平松刘畅谭磊孙斌杨许时昂李圣林; 关键词：巷道围岩煤层底板自然电位

准格尔煤田特厚煤层开采底板破坏特征综合测试研究被引量：15: 2021年; 鄂尔多斯盆地准格尔煤田某矿石炭-二叠系6煤层为特厚煤层,平均可采厚度17.0 m,其底板受到灰岩水的威胁。针对这种情况,现场采用分布式光纤传感及跨孔电阻率CT原位综合测试技术,先后获得了采动过程中多个工作面底板破坏应变场及地电场响应特征数据。结合岩样加载变形破坏的判别阈值参数及探测实践,对采区内4个工作面底板测试数据进行综合分析,获得了区内底板岩层破坏空间特征及其规律认识。分析认为底板破坏在垂向上具有明显的分带性,采区工作面底板破坏深度在7.2~16.5 m,主要破坏层位在细砂岩以上层段,扰动影响最大深度在33 m左右,主要扰动层位在砂质泥岩以上层段;底板破坏在横向上具有超前性,超前距离在25~60 m范围;区内工作面底板破坏特征具有一定的相似性,动压影响下的底板损伤程度在空间上呈东北区域浅、西南区域深的分布规律。原位测试所获得的数据对区内6煤层水害防治及安全开采具有指导作用。; 张平松刘畅欧元超孙斌杨许时昂李圣林; 关键词：特厚煤层底板破坏分布式光纤鄂尔多斯盆地

煤层采动底板变形破坏过程多参数精细感知方法研究被引量：3: 2023年; 煤层采动过程中,通过测试参数感知底板变形破坏过程是采场地质保障的有效方式。利用有限差分法构建煤层采动底板破坏数值模型,获取塑性区的分布和演化特征,结果显示底板破坏深度为21 m。在煤层底板钻孔中植入电缆和分布式光纤,通过对电极电流值和光纤应变的连续采集,获得采动效应下的特征参数图谱,进一步分析底板的变形破坏程度。结果表明:电极电流的初始值在40 mA以上。随着工作面的推进电流值轻微升高,当工作面推进到孔口附近时,电流降到1 mA以下,岩层破坏;光纤测试方面,随着工作面的推进光纤应变不断增大,当工作面靠近孔口时,光纤应变峰值为8.589×10^(−3),之后岩层破裂,能量释放,光纤应变回弹。电极电流和光纤应变参数图谱显示底板的变形破坏过程分为4个阶段,分别为无影响阶段、微影响阶段、显著影响阶段和破坏阶段。监测数据对底板变形破坏过程起到了良好表征作用,但存在一定差异,具体表现在超前应力和破裂伊始的感知上,电极电流的响应要略早于光纤应变。电极电流的结果显示底板破坏深度为20.8 m,光纤应变的结果显示底板破坏深度为21.0 m。构建电极电流值和应变值的核密度图,对于底板浅部的监测点,数据点离散程度较大;而埋深较大的监测点受动效应影响较小,回采过程中数据点分布较为集中,离散程度较小。通过多测试参数联合感知,实现煤层采动底板变形破坏过程的精细表征和评价。; 姚多喜刘畅; 关键词：煤层采动底板破坏

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刘畅

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