丁鑫
- 作品数：36 被引量：166H指数：9
- 供职机构：重庆大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金辽宁省科技厅基金国家重点基础研究发展计划更多>>
- 相关领域：矿业工程环境科学与工程建筑科学石油与天然气工程更多>>
- 含瓦斯煤岩真三轴多参量试验系统研制及应用被引量：7
- 2018年
- 以深部日趋严重的煤岩体冲击-突出复合灾害为研究背景,紧密围绕多场条件下的煤岩流(瓦斯)-固耦合力学行为演化机制这一关键科学问题,充分考虑深部煤岩真三向应力环境与受载特点,自主研发了含瓦斯煤岩真三轴多参量试验系统,以期厘清煤岩受载、破坏过程力学行为、声发射与电荷感应信号时空演化规律,掌握冲击-突出复合灾害孕育力学机制,建立科学的灾害防控手段。该试验系统主要由加/卸荷系统、载荷-位移监测系统、气体环境施加与监测系统、电控系统、声发射监测系统、电荷感应信号监测系统6个子系统组成,具有高应力、真三向、多尺寸、高精度、稳定性强、多参量、多加/卸荷路径等特点。利用该系统初步开展了瓦斯压力、侧压比与卸荷路径影响的煤岩三轴受载试验,并对全应力-应变曲线及声发射、电荷感应信号变化规律分析。结果表明,瓦斯气体影响了煤岩强度、峰后残余强度及延性特征,随侧压比值降低煤岩各向异性特征逐渐弱化,在应力较小方向具有较大的应变量,侧压比与加/卸荷路径是影响煤岩力学行为的重要应力环境因素。该系统为后续开展含瓦斯煤岩力学行为时空演化规律研究提供了试验基础。
- 肖晓春丁鑫潘一山吕祥锋吴迪吴迪王磊
- 关键词：含瓦斯煤岩
- 深井动力灾害电荷监测系统开发与应用被引量：9
- 2014年
- 针对目前矿山动力灾害监测预警设备预测准确率低、适用性较差的现状,利用自主研制的电荷传感器,开发深井动力灾害电荷监测系统。用它克服以往动力灾害前兆信息难以识别、提取以及干扰强烈难以排除等障碍。将深井动力灾害电荷监测系统应用于平顶山八矿,初步实现了信号采集数字化、传输网络化、分析智能化、结果归档化的系统模式。监测数据分析结果表明：瓦斯运移和煤体应力对工作面煤体电荷影响较大,随着工作面的推进瓦斯运移过程煤体电荷变异系数介于10%～40%,应力集中过程煤体电荷变异系数小于15%,电荷变异系数可以作为评价发生瓦斯突出与冲击危险指标。
- 肖晓春罗浩潘一山赵扬锋徐军丁鑫贾宝新
- 关键词：瓦斯运移采矿工程
- 超声作用下煤岩细观损伤演化模型及增渗机理研究被引量：10
- 2016年
- 渗透率是指在一定压差下,多孔介质材料允许流体通过的能力,是描述多孔介质渗透性的重要物理参数。依据连续介质力学和唯象理论,在细观尺度上考虑了超声二次损伤对颗粒煤岩渗透率的重要影响,建立了超声激励过程中机械及热效应导致的有效应力和损伤量的理论模型。开展了不同气体压力下颗粒煤岩渗透率测定试验,拟合得到了渗透率与气体压力之间的经验公式,建立了煤岩气测渗透率、有效应力和二次损伤量间的关系模型。结果表明:超声作用能够有效提高颗粒煤岩体系的渗透率,有效应力的逐渐增大是超声增渗的主要原因;接触颗粒面元间损伤的增加和显著的热效应是渗透率增长率下降的主要影响因素。研究工作对煤层气增渗机理及优化开采具有重要的科学意义和工程实用价值。
- 肖晓春丁鑫徐军潘一山吴迪吕祥锋
- 关键词：细观尺度唯象理论
- 含水煤体冲击倾向及声-电荷时频特征试验被引量：2
- 2017年
- 为准确预测冲击地压,采用加载系统及信号监测系统对烘干24 h、自然含水和饱水的取自阜新某矿的3种煤样进行试验研究,探究含水煤体冲击倾向性变化规律及其与破裂过程声-电荷信号时频域特征的对应关系。结果表明:随着煤样含水率降低,冲击倾向性增强,煤体加载破坏过程声-电荷信号变化具有规律性;时域方面,煤样冲击越强,强化及峰后阶段声发射(AE)波形、电荷信号更加连续密集且幅值更高;频域方面,煤样冲击增强,强化及峰后阶段声、电荷频谱图频率向低频方向移动,且冲击越强低频段信号幅值越高。
- 肖晓春金晨金晨丁鑫吴迪
- 煤高度对组合岩煤力学性质及冲击倾向性的影响被引量：6
- 2020年
- 为揭示煤高度影响的煤和组合煤岩力学性质演化规律,通过开展煤和组合煤岩试样单轴压缩试验,从强度、弹性模量、破坏特征及能量累积等角度对2者异同性进行分析,厘清了煤高度影响的2类试样力学性质变化规律和能量累积耗散演化规律,提出了一种针对组合煤岩试样的冲击倾向性判定方法。结果表明:随煤高度增加,煤试样和组合煤岩试样的弹性模量趋于一个定值;煤试样的强度与试样高度无明显关系,组合试样的强度随煤高度增加而降低;煤试样的应力峰值变形量在0.5~1.5 mm,随试样高度降低破坏特征从脆性破坏向半脆性破坏转变;组合煤岩试样的应力峰值变形量在1~2 mm,破坏特征均为脆性破坏。2类试样的弹性能密度和应变能密度间有明确的线性关系,该关系不随组合试样中煤高度改变,也不随煤试样高度改变;组合试样中岩石的弹性能密度显著影响峰后煤样部分的破坏速度,由此可基于岩石弹性能密度变化判定组合煤岩冲击倾向性。该判定方法相比于传统"四指标"综合评价方法具有准确度高,操作简便,相关参数互相独立的特点。所得结果为进一步研究组合煤岩能量累积特征和冲击倾向性判定提供借鉴。
- 樊玉峰肖晓春徐军吴迪丁鑫王磊吕祥锋
- 关键词：组合煤岩力学性质破坏特征
- 组合煤岩力学性质与声-电荷信号关系研究被引量：8
- 2018年
- 为探究组合煤岩力学性质与声-电荷信号关系,选用新邱矿区煤样和砂岩制备组合煤岩试样,采用物理实验和数值实验相结合的方法,开展不同岩煤高度比的组合煤岩试样受载破坏声发射与电荷感应监测试验,得到了组合煤岩力学性质、声-电荷信号规律及其相互关系。结果表明:组合煤岩试样中的岩石高度提高会提升其整体强度,其破坏脆性特征显著,冲击倾向性增强,弹性阶段的声发射信号提前,声发射能量累积量增加,峰后声发射能量变化率及电荷变化率增大;组合煤岩峰后产生连续声发射信号和电荷信号,强冲击和中等冲击组合煤岩破坏时声发射能量变化率分别为0.336和0.047 J/s,电荷变化率分别为204.88和24.52 pC/s。声发射信号与电荷信号可以在一定程度上反应组合煤岩应力状态并预测失稳破坏,为通过信号监测煤体冲击地压灾害发生提供依据。
- 肖晓春樊玉峰吴迪吴迪吴迪
- 关键词：矿山安全组合煤岩力学性质
- 基于J积分的颗粒煤岩单轴压缩下裂纹扩展研究被引量：3
- 2014年
- 颗粒煤岩是由众多离散的煤岩颗粒组成的固态多层次多结构物质,具有煤岩与颗粒物质的双重性质,其裂纹扩展规律可以从煤岩力学特性和颗粒物质多尺度特性进行研究.首先,从能量角度对线弹性材料受压破坏,裂纹扩展产生原因进行了阐述,指出线弹性阶段裂纹的扩展动力源自应变能的释放.然后,通过物理实验和数值试验从宏观和细观两方面对颗粒煤岩受压破裂过程中裂纹扩展做了进一步研究,结果表明:颗粒煤岩完全破裂后,底部会形成一个锥形堆,裂纹的扩展随着煤岩颗粒粒径的减小而减缓,部分裂纹扩展会出现突变点,且裂纹无光滑性;由于煤岩颗粒粒径等引起介质的非均匀性对裂纹扩展有重要的影响,均质度系数越大裂纹起裂时间越晚,声发射能量释放在裂纹扩展的轻度、中度和深度三个不同阶段逐渐变得频繁、剧烈.研究结果将有利于进一步研究岩土类颗粒材料受压破裂过程的裂纹扩展规律.
- 徐军肖晓春潘一山丁鑫
- 关键词：J积分单轴压缩
- 超声热效应下型煤中气体解吸规律试验研究被引量：3
- 2015年
- 为了研究超声热效应对于气体解吸的影响规律,利用自行研制的具备施加超声功能的吸附解吸装置,对吸附饱和氮气的型煤试件开展超声热效应下的气体解吸试验。利用试验数据,拟合出了不同氮气压力下超声热效应作用过程中温度变化方程,解吸量方程及解吸速率方程。同时,对解吸量方程和解吸速率方程进行了试验数据验证。结果表明：超声热效应作用能够有效地提高型煤试样的温度,提高氮气的解吸130.9%~145.8%。验证结果相对误差集中在5%以内,拟合方程能够反映出超声热效应作用过程中解吸量及解吸速率的变化情况。
- 吴迪徐军肖晓春丁鑫王磊
- 关键词：温度变化
- 组合煤岩破坏过程能量耗散特征及冲击危险评价被引量：20
- 2019年
- 为揭示组合煤岩失稳破坏过程中的能量耗散规律,通过组合煤岩单轴压缩试验,从能量角度对组合煤岩失稳特征进行了分析。引入分形理论,研究了声发射信号与煤岩破坏程度之间的关系,以及不同组合结构对组合煤岩破坏过程的能量耗散的影响,提出一种利用煤岩结构力学特性判定冲击危险的方法。结果表明:随组合煤岩顶板岩石高度增加,试样整体强度和弹性模量增加,峰后应变软化过程缩短;岩石高度的增加,岩石与煤的弹性模量差值的减小均会导致冲击危险增加;通过对组合煤岩中岩石和煤的高度及其力学性质分析,提出了组合煤岩冲击倾向性判定指数,利用冲击倾向性判定指数对组合煤岩冲击危险进行评价,其准确度和实用性优于传统模糊判定的"四指标"方法,为深入开展煤岩组合结构冲击倾向评价提供了试验和理论支持。
- 肖晓春樊玉峰吴迪丁鑫王磊赵宝友
- 关键词：组合煤岩能量耗散力学性质分形维数声发射
- 考虑初始孔隙性的含瓦斯煤岩力学本构关系与损伤演化研究被引量：1
- 2021年
- 冲击地压及瓦斯次生灾害更易在深部复杂的地质构造区域发生,其实质是煤岩介质在变化多样的地应力、采动应力与瓦斯共同作用下的力学平衡系统失稳过程,准确描述含瓦斯煤岩受载过程的力学关系是明确煤岩动力灾害孕育与发生机制的根本。考虑原生裂隙对煤岩力学性质的劣化特性,将其定义为初始损伤,理论推导了以孔隙率表征的初始损伤公式,综合考虑初始孔隙率、吸附瓦斯煤岩基质膨胀、瓦斯运移的软化特性及真三向应力状态,构建了基于非均匀性统计理论的含瓦斯煤岩损伤演化方程及力学本构模型,并定性分析了各参量对煤岩力学性质的影响规律。结果表明:当煤岩初始孔隙率越高时,任意截面的裂纹长度、宽度和条数均增加,有效面积减小,局部更易产生应力集中,损伤曲线在峰值损伤量更高及峰后段增长率略降低,反之,当均质度越高时,其峰值点处的损伤值越低,损伤演化越滞后并集中于峰后阶段发展,相应的损伤演化曲线斜率越大;随瓦斯压力升高,煤岩吸附产生的膨胀应力明显增加,吸附参量a、b值同样对膨胀应力具有促进作用;弹性模量和均质度对煤岩强度及峰后应力降模量均呈现为正相关影响,使煤岩冲击危险性增强;初始损伤和较高的瓦斯压力均促进了煤岩中裂隙的发育,降低了煤岩性质的均一性,使强度和峰后应力降模量减小而塑性特征越发显著并促进煤岩软化,这也是高瓦斯煤层冲击地压低于常规指标发生的原因。
- 丁鑫肖晓春吴迪吕祥锋潘一山白润欣
- 关键词：冲击地压含瓦斯煤岩
