张宁博
- 作品数：25 被引量：344H指数：9
- 供职机构：煤炭科学研究总院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划国家科技重大专项更多>>
- 相关领域：矿业工程环境科学与工程理学更多>>
- 基于一孔多点式应力与位移监测系统的掘进巷道冲击危险性评价被引量：7
- 2020年
- 随着煤矿开采深度逐年增加,深部掘进巷道冲击地压灾害愈发严重,研究其监测预警及评价技术具有十分重要的意义。为科学评价深部巷道掘进过程中的冲击危险性,解决其冲击地压实时预警问题,基于掘进巷道围岩弹塑性力学模型,分析其失稳的应力和应变条件;以强冲击倾向性煤体为试验对象,模拟巷道掘进过程煤体受力过程,开展"固定轴压-加围压""加轴压-卸围岩"两种应力路径下煤体破坏过程中应力与位移梯度演化特征研究;基于光纤光栅测量原理及分布式测量的优势,研发一孔多点式应力与位移监测系统并开展系统性能测试;以应力梯度和位移梯度为评价指标,构建巷道冲击危险性评价指标体系;基于层次分析和模糊数学理论,提出掘进巷道动态冲击危险性评价方法;研究成果在典型冲击地压矿井开展工业试验。结果表明:随着应变梯度和应力梯度的增大,掘进巷道煤体的冲击危险程度增加,开采扰动引起的煤体采动应力梯度以及横向应变梯度可作为表征掘进巷道冲击危险性的特征参量;一孔多点式光纤光栅应力与位移监测系统能够实现应力和位移的实时测量,经测试应力计误差为1.54%,位移计最大误差为3.78%;通过工业试验,初步验证了基于一孔多点式应力与位移监测系统的掘进巷道冲击危险性评价技术的现场适用性。
- 张宁博张宁博秦凯赵善坤杨岁寒赵善坤丁传宏
- 关键词：冲击地压光纤光栅掘进巷道
- 冲击倾向性煤体加载破坏的红外辐射特征研究被引量：17
- 2013年
- 为探讨不同冲击倾向性煤体失稳破坏的红外前兆信息,以无、弱、强3种冲击倾向性矿井煤样为对象,开展煤体加载破坏过程中红外辐射特征观测试验。试验结果表明:无冲击倾向性煤体温度场变化幅度较小,表面平均温度变化在0.01℃内,弱冲击倾向性煤体表面平均温度升高达0.18℃,强冲击倾向性煤体表面平均温度升高达0.21℃;无冲击倾向性煤体加载过程无明显高温区域,而冲击倾向性煤体加载时则出现剪切破坏形成的高温区域,且冲击倾向性越强,区域范围和强度越大;冲击倾向性煤体破坏前,煤样表面破裂区域为升温变化前兆,而未破裂区域为降温变化前兆。
- 徐子杰齐庆新李宏艳赵善坤张宁博苏荣华
- 关键词：冲击地压红外辐射温度场
- 不同应力水平下大理石蠕变损伤声发射特性被引量：16
- 2014年
- 为研究不同应力水平下岩石的蠕变损伤与破坏规律,保持大理石分别在裂纹压密阶段、弹性变形阶段、裂纹的稳定扩展和扩容阶段与裂纹的非稳定拓展至破坏阶段处于蠕变应力作用,之后卸载重新加载至破坏,同时采集试验过程岩石的声发射数据。试验结果表明:前两个阶段应力持续作用下岩体承载能力增强,声发射AE数较少,以微裂纹闭合为主,之后加载破坏时AE数明显增多,产生时间也有所提前,b值下降时间更早;而后两个阶段应力持续作用下大理石发生蠕变破坏,裂纹的稳定扩展阶段和扩容阶段大理石发生突发式破坏失稳,只在破坏突然产生较大的AE数和能量释放率,最终破坏为主裂纹贯通破坏;裂纹的非稳定拓展至破坏阶段大理石发生渐进式失稳破坏,AE数持续产生,破坏前AE数和和能量释放率增加不明显,最终破坏为多条裂纹贯通破坏。
- 徐子杰齐庆新李宏艳张宁博苏荣华
- 关键词：蠕变破坏岩石损伤声发射B值
- 煤岩结构体多级应力控制防冲实践及动态调控被引量：5
- 2013年
- 通过对煤岩结构体受力状态的理论分析并结合现场实践,提出了从区域应力协调到局部应力控制的煤岩结构体多级应力控制防冲技术理论。针对深部采场应力多变和冲击危险影响因素多样,建立以煤岩结构体应力/强度比及冲击危险多参量组合评价的应力控制动态调控技术。研究发现,煤岩结构体的冲击失稳孕育过程与组合煤岩试件的受力失稳过程基本相同,以煤岩结构体稳定性为基础,应力控制为中心的多级应力控制技术可有效控制冲击地压,在强冲击危险工作面切眼对掘期间,根据多参量监测评价系统及现场防冲实时反馈信息动态调整局部应力控制技术及相关卸压参数,实现了切眼的顺利贯通。
- 赵善坤刘军王永仁张宁博
- 关键词：冲击地压
- 三维地应力场反演技术在冲击危险评价中的应用被引量：2
- 2014年
- 为了提高冲击危险评价精度,基于三维地应力场反演技术进行相关研究,以郭家河煤矿Ⅰ盘区为研究对象,在地质构造特征分析、煤岩物理力学试验和矿井地应力实测的基础上,根据多元线性回归原理对三维地应力场进行数值模拟反演,获得研究区域内三维地应力场的地应力;在综合考虑构造应力和采动应力影响的情况下,实现了对Ⅰ盘区冲击危险的宏观评价和对局部范围内冲击危险的精确评价,共划分出11个强冲击危险区和5个中等冲击危险区。
- 邓志刚齐庆新赵善坤张宁博王永仁
- 关键词：多元线性回归
- 逆冲断层下冲击危险煤层采场矿压规律试验研究被引量：7
- 2015年
- 为了了解义马矿区F16大型逆冲断层对该矿区5个生产矿井回采工作面的矿压的影响情况,在考虑断层结构面的分形特征和断层两侧覆岩赋存特征的基础上,通过搭建大型相似模拟试验平台,采用位移、应力等多种监测手段,研究了随工作面向断层方推进过程,靠近断层附近时工作面覆岩运动特征和矿压显现特征。研究结果表明,受断层构造运动和上覆巨厚砾岩的影响,当工作面未进入断层影响范围前,工作面覆岩"三带"特征明显,底板基本不受采动应力影响。进入断层影响区后,顶板离层量呈跳跃式增长,采动应力诱发断层"活化",底板应力达到最大值。当推过断层一段距离后,随着上盘关键岩层悬臂岩梁长度的增加,工作面煤壁发生屈曲破坏,底板应力增加,待岩梁垮断挤压应力释放后,底板应力随之下降,伴随着工作面上方"短砌体梁"结构发生切落且沿断层面滑动。
- 赵善坤张宁博王永仁欧阳振华
- 关键词：逆冲断层断层活化覆岩运动矿压显现
- 基于地应力场反演的冲击危险性评价及防治被引量：4
- 2015年
- 为提高冲击地压预测精度,有效预防冲击地压灾害,将地应力场反演技术用于冲击危险性评价,并以评价结果为依据指导现场冲击地压防治。研究结果表明:基于地应力实测及地应力场反演结果,回采面可以划定A、B、C 3个冲击危险区域,并计算得出其最大应力集中系数分别为1.56、1.44、1.78;综合考虑煤岩内在属性、应力环境、开采条件及地质条件等多个影响因素对A、B、C 3个区域进行冲击危险性评价,得到其冲击危险等级评定指数Wt均为0.76,为强冲击危险区域;通过分析冲击显现原因,针对危险区域采取多重解危措施,有效避免了冲击地压灾害的发生。
- 张宁博商晶志邓志刚欧阳振华赵善坤王永仁季成
- 关键词：冲击地压地应力冲击地压防治
- 基于粘滑理论的断层冲击地压发生机理研究被引量：3
- 2016年
- 冲击地压是目前我国煤矿开采发生的主要动力灾害之一,并常发生在断层、褶曲和煤层变化带等构造异常区域,给矿井造成严重的破坏后果。针对断层冲击地压频繁发生的情况,采用相似模拟和数值模拟的方法,对断层冲击地压发生过程及其应力场演化规律进行了研究;并基于"粘滑理论",从力学的角度对断层冲击地压发生机制进行了阐释。研究结果表明:工作面接近断层时,断层冲击地压的发生过程可分为"起始活化"—"剧烈活化—"冲击显现"三个阶段;开采活动引起了覆岩破坏,导致裂隙带向断层扩展,断层应力场受到扰动,从而诱发了断层冲击地压;采动影响使得断层带应力场呈现应力比先减小后增大的变化规律,当应力比达到极值时,断层错动失稳;开采扰动导致断层开始粘滑的临界剪应力值降低,使得断层剪应力更易达到该阈值,是断层冲击地压的根本原因。
- 张宁博张宁博欧阳振华李宏艳赵善坤
- 关键词：粘滑覆岩破坏应力比
- 动静载作用下逆冲断层力学失稳机制研究被引量：14
- 2019年
- 冲击地压往往发生在逆冲断层等地质构造附近,并且煤矿井下集中静载荷、顶板断裂等动载荷均对逆冲断层失稳具有重要的影响。基于典型逆冲断层工程实例的冲击显现特征分析,研究了静载荷作用下逆冲断层的活化过程以及采动应力场、位移场动态演化规律,通过施加动载应力波分析了逆冲断层的动力学响应特征,结合动静载作用下逆冲断层的力学特点,建立了断层失稳的多滑块-弹簧力学模型,并提出了逆冲断层冲击地压防治技术。研究结果表明:开采引起覆岩裂隙扩展并与断层带贯通是断层活化的直接原因;开采活动对断层的扰动呈现明显的分区性,扰动顺序是先上部、再中部、最后下部,且应力要先于位移受影响;动载对断层的扰动也是分区域的,将导致上部先失稳;采动并不是直接导致整个断层的滑移,而是优先引起某个或连续几个子系统的"局部失稳";基于动静载失稳理论的逆冲断层冲击地压防治技术主要包括深孔断顶爆破、煤层卸压技术、断底爆破等。
- 张宁博张宁博邓志刚赵善坤王寅邓志刚
- 关键词：逆冲断层断层活化力学模型
- 小孔径圆锥式孔底套芯应力解除法及试验研究被引量：1
- 2021年
- 为测试地下空间原地应力状态,研发了小孔径圆锥式孔底套芯地应力测试的孔底应变计,并开展了室内岩样的加载、卸载实验,验证了其测试结果可靠性。首先对孔底应变套芯应力测试方法的原理进行了简要介绍;然后针对煤矿巷道、隧道硐室等地下空间小孔径钻孔情况下的原地应力的快速测量要求,研发了直径为47 mm的小孔径圆锥式孔底应变计,并研制了配套的圆锥形钻头;最后开展了室内真三轴试验机加载和卸载实验,依据我国主要地区的应力比情况,设计了24种加载、卸载工况的实验,并对实验结果进行了分析处理。实验研究表明:研制的小孔径圆锥式孔底应变计可以方便的实现孔底安装与黏接;应用该应变计和多通道数字应变仪可以连续记录到加、卸载过程中的应变变化;依据记录的加载、卸载稳定阶段应变值,结合圆锥式孔底套芯应力解除测试方法的原理,采用MATLAB程序开展最小二乘求解可以反演得到施加的应力量值;通过室内12组不同应力比的加、卸载实验,得到24组应力反演结果,其相对误差绝对值均在50%以内,平均相对误差(绝对值)在18%以内,其中,S_(1)平均相对误差(绝对值)在17%左右,S_(2)平均相对误差(绝对值)在18%左右。通过实验研究,验证了该方法的可行性,为小孔径圆锥式孔底套芯地应力测试的应用与推广提供了理论及室内实验支撑。
- 赵善坤高桂云王成虎张宁博张宁博侯正阳刘香兰
