曹健
- 作品数：13 被引量：139H指数：8
- 供职机构：西安科技大学能源学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金陕西省自然科学基金陕西省科技统筹创新工程计划项目更多>>
- 相关领域：矿业工程建筑科学更多>>
- 浅埋近距离采空区下工作面矿压特征与顶板结构分析被引量：6
- 2021年
- 以陕蒙神东煤田浅埋近距离煤层群开采为背景,采用实测统计、物理模拟与理论分析相结合的方法,研究了浅埋近距离煤层采空区下开采的矿压特征及影响因素,揭示了不同间隔岩层结构形态及演化条件。研究表明,随着上煤层采高增大,来压期间支架工作阻力及动载系数均呈正相关增长;下煤层采高与间隔岩层厚度之比越大,周期来压步距及支架最大工作阻力越大。层间仅存在单一关键层时,层间关键层周期破断可形成"砌体梁"和"台阶岩梁"两种结构;则当上煤层垮落顶板关键层重新形成"砌体梁"结构时,层间关键层与上煤层垮落顶板关键层可形成"砌体-砌体"和"台阶-砌体"2种组合结构形态。
- 黄庆享李康华曹健
- 关键词：砌体梁
- 近距离煤层上行开采的采动系数及巷道位置研究被引量：6
- 2019年
- 以象山煤矿17 m近距离煤层上行开采为背景,采用物理相似模拟、数值计算和理论分析,揭示了5#煤层21503工作面开采后的覆岩垮落规律,得出上部3#煤层位于5#煤层顶板强裂隙带顶界之上,可以进行上行开采。研究揭示了21503工作面采空区倾向岩层破断角为60°,在3#煤层位置形成向采空区内18 m的悬伸段,与该段相邻存在宽度约为15 m的倾斜离层带,3#煤层工作面巷道布置应该避开倾斜离层带。结合数值模拟,确定3#煤层上行开采巷道应内错10 m布置于悬伸段,该处围岩应力较低,煤层及顶底板完整性较好,是布置巷道的理想位置。最后,基于国外上行开采经验公式,提出了上行开采的采动系数计算公式。
- 黄庆享宋号号曹健钱万学侯挺聂谦
- 关键词：近距离煤层
- 可视化矿山的发展现状及关键技术被引量：19
- 2019年
- 可视化矿山的建设是智慧煤矿的重要组成部分。通过总结目前可视化矿山的国内外发展现状,分析了可视化矿山建设存在的若干问题,结合模拟仿真、多场智能监测监控、大数据处理、物联网与互联网+等先进技术手段,提出了可视化矿山的建设应包括数据可视化、模型可视化、场景可视化和沉浸式(CAVE)可视化4个方面。同时,提出了以采矿模拟仿真的可视化矿山建设为基础,自动化和信息化建设为手段,智能化开采为目标的新型采矿研究体系,设计了由设备感知层、网络数据处理层、关键技术应用层和协同管理层构成的系统总体架构,形成了"一个核心(可视化矿山建设为核心)、多类数据库(数据库是可视化的载体)、一个标准平台(多信息融合)和一个服务目标(协同管理与决策)"的技术框架,基于2类3种(文档型和关系型2类,结构化、半结构化和非结构化3种)数据的处理和信息展现,实现4A式(Anyone、Anytime、Anywhere和Anydevice)关联互动平台。根据煤矿生产实践环节,针对矿山作业环境的特殊性和复杂性、安全隐患的不确定性、生产数据多样性与容量巨大性等实际问题,提出8个可视化矿山建设的关键应用技术:三维立体仿真模型、开拓和开采方案设计、矿井风量风速配置、专家决策、动态处理、危险源辨识与预警以及建立数字化集成操作平台,实现各生产环节的信息融合和智能化协同生产,促进煤炭资源的安全绿色开采。
- 贺雁鹏黄庆享曹健
- 关键词：模拟仿真大数据物联网
- 浅埋近距煤层开采三场演化规律及煤柱群结构控制效应被引量：9
- 2021年
- 为探索浅埋近距煤层开采煤柱减压与地表减损控制方法,以陕西省神南矿区柠条塔煤矿北翼东区1^(-2)与2^(-2)煤层开采为背景,采用物理模拟与理论分析相结合的方法,分析了浅埋近距煤层开采的应力场、位移场和裂隙场(三场)演化规律,建立了下煤柱集中应力、地表下沉、覆岩裂隙和地表裂缝发育与不同煤柱群结构的关系,提出了煤柱群结构的分类,揭示了煤柱群结构效应。研究表明,随上下煤柱错距增大,下煤柱最大垂直应力呈“大→小→大”变化,避开上煤柱集中应力传递区和上工作面采空区中部增压区,可实现下煤柱减压;不同错距煤柱结构形成的地表沉降分为沉降落差极值段、沉降落差减小段和沉降落差稳定段,在沉降落差稳定段地表裂缝最小。揭示了不同错距煤柱群结构对区段煤柱侧覆岩裂隙与地表裂缝的控制效应,确定了煤柱减压与地表减损的合理煤柱错距范围。基于三场演化规律,提出了煤柱群结构分类:叠置煤柱群结构、错置煤柱群结构、减压区分离煤柱群结构和压实区分离煤柱群结构;确定了“减压区分离煤柱群结构”可实现集中应力、地表不均匀沉降、覆岩裂隙和地表裂缝耦合控制,是最佳煤柱群结构。建立了基于煤柱集中应力控制的减压模型和基于覆岩位移与裂缝控制的减损模型,提出了煤柱减压与地表减损耦合控制方法,研究结果可为浅埋近距煤层安全减损开采提供依据。
- 黄庆享曹健
- 关键词：集中应力地表裂缝
- 近距离煤层同采工作面合理错距确定被引量：1
- 2015年
- 近距离煤层同采,两工作面合理错距是实现安全开采和设计优化的关键。基于稳压区和减压区理论的不同计算,沙曲矿上部2号煤层与下部3+4号煤层的工作面合理错距分别为39.2 m^44.2 m和16.2 m^34.2 m,接着计算分析得出减压区理论确定的错距更具可行性。再通过数值模拟软件可知两工作面错距16.2 m时较佳,从而验证了理论分析。研究结果为该矿同采面错距的确定提供了一定的理论指导,并对类似矿井的开采具有一定的意义。
- 曹健
- 关键词：近距离煤层合理错距数值模拟
- 长壁工作面开采上行裂隙混合型裂纹扩展机理被引量：1
- 2021年
- 为揭示长壁工作面开采的上行裂隙发育机理,得到其发育高度的确定方法;基于断裂力学混合型裂纹扩展理论,运用断裂力学分析了上行裂隙发育顶端岩层受力状态,分析了上行裂隙发育的判据,提出了上行裂隙发育高度的确定方法;基于混合型裂纹σ(θ)_(max)理论,建立了上行裂隙岩层裂纹扩展理论模型,提出了裂纹扩展与上行裂隙发育的判据。研究表明:随长壁工作面推进,上行裂隙发育可以分为上行裂隙产生段、发育延伸段和稳定段3个阶段,裂纹的扩展表现为混合型裂纹;工作面充分采动后,岩层顶面产生的裂纹在拉应力的作用下沿裂隙带方向向下扩展,若与上行裂隙贯通,导致该岩层完全破断;若外力作用不足以使裂纹扩展贯通该岩层,则上行裂隙不再发育。
- 曹健曹健黄庆享
- 软岩大变形巷道破坏机理与支护技术被引量：26
- 2019年
- 针对软岩大变形巷道围岩控制难题,以象山矿井南一石门为工程背景,采用现场取样、物理相似模拟和FLAC3D数值计算,分析了巷道围岩物理力学性质,掌握了巷道各阶段围岩基本变形规律,得出巷道变形表现为四周收敛,具有明显的软岩特征,变形速度达3~4 mm/d.研究发现:巷道底板极限平衡区最大深度为3.57 m,两帮极限平衡区最大深度为1.86 m,顶板极限平衡拱高度为4.26 m.基于上述分析,结合"自稳平衡圈理论",提出合理的巷道支护方案,采用直墙圆弧拱带反拱优化断面,确定了全断面采用锚杆锚索+钢筋梯子梁+金属网喷浆支护,对围岩极其破碎阶段进行注浆,顶锚杆长度2.4 m,锚索长度6 m;帮锚杆长度2.4 m,锚索长度4 m;底板采用长度1.5 m的注浆锚杆,全断面采用金属网喷浆封闭。该研究方案已被矿区采纳。
- 黄庆享郭强曹健钱万学侯挺赵轩
- 关键词：软岩
- 浅埋近距煤层开采覆岩与地表裂缝发育规律及控制被引量：20
- 2021年
- 我国西部神府东胜煤田主要赋存浅埋近距煤层,煤层埋藏浅,覆岩上部厚松散层大范围分布,近距煤层开采导致覆岩与地表裂缝发育严重,加剧了原本脆弱的生态环境进一步恶化。为探究浅埋近距煤层开采覆岩与地表采动裂缝发育规律,掌握其控制方法,以柠条塔煤矿1-2煤层和2-2煤层开采为背景,结合实测统计分析、物理模拟和分形理论,掌握浅埋顶部单一煤层开采和重复采动下覆岩与地表裂缝发育特征,揭示煤柱布置对裂缝发育的控制作用。研究表明,煤层开采导致的地表裂缝可分为平行于工作面的动态裂缝和工作面开采边界地表裂缝(切眼边界侧地表裂缝和区段煤柱侧地表裂缝),动态裂缝在开采后能够实现自修复,工作面开采边界的地表裂缝不能自修复。下煤层开采区段煤柱侧覆岩与地表采动裂缝发育严重,其与区段煤柱错距密切相关。1^(-2)煤层开采后,基岩垮落角为60°,土层垮落角为65°,边界煤柱侧地表裂缝的宽度为0.26 m。下部2^(-2)煤层开采,煤柱叠置、错距20、40 m时,区段煤柱侧覆岩采动裂缝宽度分别为0.81、0.45和0.22 m,地表裂缝宽度分别为0.65、0.30和0.12 m。通过确定合理煤柱布置方式,能够有效控制覆岩和地表采动裂缝的发育程度,据此确定柠条塔煤矿1^(-2)煤层和2^(-2)煤层开采的合理煤柱错距应大于40 m。
- 曹健曹健
- 煤炭转型期的环境保护和绿色发展被引量：9
- 2017年
- 近年来,全国煤炭行业告别了"黄金十年",进入了煤价低、需求缓的时期,促使煤炭企业不得不对当前的形势及未来的发展做出客观、理性和长远的思考。长期以来,煤炭开采与利用的粗放型发展模式不能与环境和社会和谐共融,导致了矸石山、矿区污水和大气污染等严峻问题。为了探究煤炭行业长远发展道路,通过分析煤炭开采对环境造成的影响和治理对策,提出了"煤炭绿色战略"的3个要点,即煤炭绿色开采、煤炭污染物绿色处理及绿色矿区建设战略,阐释了基于创新观念和高新科技的矿区环保新观念,为煤炭行业的绿色开采和转型发展提供借鉴。
- 曹健曹健
- 关键词：矿区环境保护循环利用
- 杨庄矿过断层巷道支护技术被引量：8
- 2016年
- 巷道掘进遇到断层时,围岩状况恶化,支护困难,此时需采取不同于平巷的支护手段。杨庄矿E3306运输巷掘进时揭露F_(86)断层,巷道的稳定性受到影响,通过采取加密锚杆+架棚的支护措施,使巷道的破碎顶板及两帮得以控制,实现了安全、快速掘巷的目标。
- 曹健
- 关键词：巷道掘进断层顶板
