采动压力作用下深部蠕变煤柱突变失稳致冲机理

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51904163
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    27.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0405.矿山开采工程
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

A coal pillar, which was in creep state for a long time, would likely to collapse and then even trigger rockburst under the influence of the front abutment pressure, and will cause serious threaten to safety production of deep coalmine. In this project, the theoretical analysis, laboratory test, numerical simulation and field test are comprehensive used to study on those reative research: ①Mechanical response and fracture evolution characteristics of high-stress creeped coal was investigated during loading process, and the stress threshold indicating that the high-stress creeped coal is susceptible to loading failure, is obtained, and then damage constitution relation was establish by defining damage variables using fractal dimension of crack propagation; ②the progressive failure and aging evolution of coal pillar under different front abutment pressure was studied, and the effect of creep pillar stress and front abutment pressure on the coal pillar failure was revealed, and then leading factor that the effect the coal pillar instability was achieved; ③On the basis of analysis on the mechanical process of coal pillar instability in deep coal mining under front abutment pressure, nonlinear dynamic structural model for coal pillar instability was established and catastrophe mechanics criterion that characterized by creep pillar stress and front abutment pressure was obtain, and then the main force source that control coal pillar instability in under different stress conditions was identificated. The results of this project will provide theoretical basis and guidance for safe and efficient production of deep coalmine.
长期处于蠕变状态的深井煤柱在采动应力影响下易失稳破坏,甚至引发冲击地压动力灾害,给矿井安全生产造成严重威胁。本项目拟采用室内试验、理论分析、数值模拟和现场测试等综合研究方法,研究如下创新性内容:①探讨高应力蠕变煤体加载力学响应及破裂演化特征,获得不同蠕变煤体加载破坏所需的阈值应力,以裂纹分形维数为损伤变量构建高应力煤体损伤本构关系;②研究不同采动应力环境下深部蠕变煤柱渐进破坏及时效演化特征,揭示煤柱蠕变应力、采动应力对煤柱失稳的影响规律,获得深部蠕变煤柱失稳的主导因素;③分析采动影响下深部蠕变煤柱失稳灾变的力学过程,建立采动应力作用下深部蠕变煤柱突变失稳致冲非线性动力学结构模型,提出以煤柱蠕变应力、采动应力为特征的灾变力学判据,获得不同应力条件下蠕变煤柱灾变的主控力源,阐明采动应力作用下深部蠕变煤柱失稳灾变机理。本项目研究成果将为深部矿井的安全高效开采提供理论依据与指导。

结项摘要

井下煤柱类型多样,包括区段煤柱、边界煤柱和采区煤柱等,其中采区煤柱(宽度20m至40m不等)是井下煤柱的重要组成部分,肩负着保障上(下)采区大巷稳定的重要任务,一旦破坏失稳严重影响整个区域通风、运输以及行人安全。本项目采用试验研究、理论分析、数值模拟和现场测试相结合的方法,研究如下创新性内容:.(1)利用MTS伺服压力试验机、高精度声发射仪、霍普金森压杆等实验设备,开展不同条件下高应力煤体常规三轴、蠕变-动载冲击力学试验,获得不同加载条件下应力-应变演化规律,洞察煤体微裂纹的形成、发展、贯穿形成裂纹群的演化力学机制及特征,为分析采动应力下蠕变煤柱破裂损伤提供依据。.(2)在掌握深井煤体变形破坏的基础上,基于损伤力学,建立了考虑损伤的Burgers蠕变模型,推导相应的蠕变本构关系,基于该本构关系,利用FLAC3D开展了动载冲击下深井煤柱稳定性分析,并进行现场验证。.(3)在掌握深井煤柱失稳破坏影响因素的基础上,基于弹性薄板理论建立了冲击动载下高应力煤柱-顶板非线性失稳结构力学模型,揭示动载作用下深井煤柱的突变失稳机理,推导了煤柱稳定性判别式,并通过现场实践验证。.(4)基于深井煤柱稳定性判别关系,建立了深井煤柱稳定性控制体系,并通过现场实践验证。.本项目已获得授权国家发明专利6项,国外发明专利1项,发表相关学术论文7篇,其中SCI收录2篇、中文EI检索4篇,北大中文核心论文1篇,相关研究成果经中国煤炭工业协会组织的专家鉴定,认为“项目成果达到国际领先水平”,具有很强的国际竞争力和示范性,有助于我国煤矿安全生产的科技进步。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(7)
冲击动载作用下加锚岩体抗冲时效试验研究
  • DOI:
    10.13225/j.cnki.jccs.2020.1354
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    煤炭学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邱鹏奇;宁建国;王俊;杨尚;胡善超;谭云亮;韦欣;闫顺尚
  • 通讯作者:
    闫顺尚
Experimental investigation on bolted rock mass under static-dynamic coupled loading
静动耦合荷载作用下锚杆岩体试验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    GEOMECHANICS AND ENGINEERING
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Qiu Pengqi;Wang Jun;Ning Jianguo;Shi Xinshuai;Hu Shanchao
  • 通讯作者:
    Hu Shanchao
动载扰动下深部大断面硐室围岩“帮-顶”联动失稳机理
  • DOI:
    10.13199/j.cnki.cst.2021.10.004
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    煤炭科学技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨书浩;王俊;宁建国;沈圳;李壮
  • 通讯作者:
    李壮
预紧力对锚固体抗动载冲击能力影响的试验研究
  • DOI:
    10.13247/j.cnki.jcumt.001252
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    中国矿业大学学报. 自然科学版
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李壮;王俊;宁建国;邱鹏奇;杨书浩;沈圳
  • 通讯作者:
    沈圳
考虑胶结物含量的充填体蠕变特性研究
  • DOI:
    10.13827/j.cnki.kyyk.2021.06.012
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    矿业研究与开发
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    沈圳;王俊;宁建国;李壮;杨书浩
  • 通讯作者:
    杨书浩

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    --
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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    赵丹丹
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    2015
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    2017
  • 期刊:
    宁夏医科大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王俊;朱雅婷;李元;廖国玲;杨华
  • 通讯作者:
    杨华

其他文献

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厚硬岩层破断震动下富水煤巷锚固围岩失稳致灾机理
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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