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构造应力型冲击地压发生条件研究

煤矿冲击地压一直是岩体力学及矿山压力防治研究的难点之一,从理论到防治都尚未完全解决。而在近些年,我国东部进入深部开采的矿区仍然出现较多的冲击地压显现,给矿井生产和安全带来了极大的威胁,因而有必要对这些冲击地压显现进行系统的、深入的研究。冲击地压的生成环境、发生地点、宏观和微观上的显现形态多种多样,它的显现强度和所造成的破坏程度相差也很大。截止目前为止,研究的基础绝大部分基于重力场的条件,虽然部分研究涉及构造应力场,也只是定性地分析地质构造以及构造应力对冲击显现的影响,还缺乏对构造应力作用下冲击发生条件进行定量研究。本文以矿井构造应力型冲击显现为背景,综合采用实验室试验、现场测试、理论分析及数值模拟等研究方法,建立了力学模型,模拟了冲击显现过程,对构造应力型冲击的发生条件进行了深入的研究,建立了预测冲击的判据,并用于预测未开采区的冲击危险。本文所做的研究工作如下:1.通过钻孔冲击物理试验,研究了钻孔冲击的临界压力,以及钻孔冲击的条  (本文共139页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国矿业大学(北京)
中国矿业大学(北京)

巨厚坚硬顶板条件下逆断层对冲击地压作用机制研究

本文通过义马矿区的现场监测研究了巨厚坚硬顶板条件下逆断层冲击地压的显现特征及前兆信息。并结合现场实际进行逆断层滑动启动的力学分析,研究了在未开采情况下逆断层上、下两盘水平构造应力及垂直应力的分布规律,初步提出了断层滑移的临界危险区域。在不同断层倾角、落差、距断层不同距离条件下,利用数值分析方法研究了采动影响下采场应力场、能量场、顶板下沉量、断层面正剪应力及滑移量等诱冲因素的变化特征。以义马千秋矿为主要研究对象,实现了复杂逆断层构造三维矿山地质模型的构建,解决了复杂精细化模型网格化的关键问题,将其转换成可虚拟开采的数值计算模型,并针对上述诱冲因素,研究了复杂逆断层构造对冲击地压的作用机制。进而提出了对断层构造附近的冲击危险区采用以微震、电磁辐射、钻屑量为主的多层次监测预警方法,并重点研究了模拟退火-单纯形混合算法的微震定位方法,以此更加准确地追踪冲击危险源。该研究不仅有助于对逆断层冲击地压机理的深入认识,而且对深部开采断层诱冲的预...  (本文共167页) 本文目录 | 阅读全文>>

辽宁工程技术大学
辽宁工程技术大学

阜新矿区冲击地压及其注水防治研究

煤层注水预防冲击地压成本低、操作简单、适应性强,一直是预防冲击地压的首选措施,但过去缺乏相应的研究,以至迄今仍停留在试验水平上。因而本文以阜新矿区高瓦斯含量、孔隙压力高的冲击地压预防为背景,对煤层注水预防冲击地压进行了研究。本文主要内容如下:1、通过实验研究煤浸水时间与含水率的关系,含水率对煤物理力学性质破坏特性的影响,确定了煤层不致发生失稳破坏的临界含水率,从而得到了注水防治冲击地压,水充满注水区域所需要的浸水时间,同时根据物理化学理论,阐述了注水预防冲击地压是由于煤为水湿润后,通过煤水的表面作用,水为煤所湿润时,水分子挤入了煤分子之间,增大了煤分子距离,减少了分子之间的范得华力,因而改变了煤的物理力学性质及破坏特性。2、煤层注水实际上是水由钻孔进入煤层,由钻孔附近向周围煤层推进驱气,水占领水驱气后的区域的过程,进行水驱替的研究后,建立了水驱气的数学模型,改变了过去将注水过程中水在煤层中流动,视为对煤层中原有的水流动进行的渗流...  (本文共150页) 本文目录 | 阅读全文>>

清华大学
清华大学

冲击地压发生和破坏过程研究

冲击地压是世界范围内煤矿及岩石工程中遇到的最严重的自然灾害之一,是目前国际采矿工程和岩石力学界迫切需要研究解决的科学难题。本文对冲击地压发生和破坏过程进行了系统的理论和实验研究。研究了冲击地压的发生启动:提出了启动的能量准则和扰动响应准则;得到了煤柱、采煤工作面及圆形巷道发生冲击地压的解析解;提出了一个新的冲击倾向性指标即煤岩弹性模量E和降模量λ之比E/λ,建立了发生冲击地压的临界软化区深度、临界载荷、临界开采深度及冲击地压发生后释放能量与E/λ关系;提出了阻力区概念,给出了临界阻力区大小和E/λ关系。该部分研究成果使冲击地压的预测和防治建立在更加坚实的力学基础之上。研究了冲击地压启动后煤岩变形破坏规律:发现冲击地压启动后煤岩变形破坏产生局部化;提出通过研究变形局部化过程来研究冲击地压启动后煤岩变形破坏过程;通过大刚度和小加载速率控制冲击地压启动后变形破坏过程,采用白光数字散斑相关方法定量化跟踪煤岩试件表面变形场,实验观测了试件...  (本文共140页) 本文目录 | 阅读全文>>

山东科技大学
山东科技大学

微地震定位监测在采场冲击地压防治中的应用

本论文依托国家自然科学基金重大国际合作项目“煤矿覆岩破裂灾变的机理、监测与控制研究(50320120001)”,应用小尺度条件下高精度微地震定位技术,进行了动态监测和预测预报冲击地压研究。(1)由“工程地质”结合“工程力学”进行分析,提供了适于具体矿井的动静态兼具的划定冲击地压发生可能性等级的综合判据,并在以后实践中进行验证;(2)基于岩层破裂场与采动高应力场关系,研究了微地震定位监测预测预报冲击地压的原理。利用微地震定位技术探测岩体破裂,尝试描述岩层空间运动,反演了应力场(时空)转移规律:①指出微地震事件和干扰事件(机电设备干扰、人员活动等)的识别方法;②根据岩体在三维空间的破裂定位,认为可以依据微震破裂事件的空间分布对关键层进行划分;开采六、四层煤均引起了主关键层砾岩的破裂,砾岩破裂位置的发展顺序在倾向上逐渐向实体煤扩展,在高度上先从下部开始;大约50%的矿震是由于关键层的破裂引起的,只有个别矿震导致了冲击显现,说明了矿震与...  (本文共152页) 本文目录 | 阅读全文>>

武汉理工大学
武汉理工大学

石膏矿冒顶引发冲击地压机理及防治措施研究

根据国家安全生产监督管理局2005年的统计资料,矿山顶板冒落、采空区垮塌造成的人员伤亡和经济损失,仅次于煤矿瓦斯突出灾害,已经超过了道路交通事故跃升为第二位。而在非煤矿山事故中,这类事故造成的人员伤亡和经济损失占第一位,尤其是石膏矿山发生的采空区顶板大面积冒落垮塌灾难性事故,造成的人员伤亡、财产损失和严重后果触目惊心。目前对冲击地压的研究工作主要集中在煤矿和金属矿山,在非金属矿山中的研究工作相对滞后。非金属矿山在井工开采过程中,不可避免地会出现矿山压力和岩层移动问题,出现采动动力损害问题,石膏矿山发生的采空区大面积垮塌灾害性事故充分说明了这一事实。通过对石膏矿山发生典型的冲击地压事故的调查研究,特别是顶板大面积垮塌引发冲击地压发生前、后的显现特征,从分析石膏矿山开采特点和采场结构参数入手,结合分析研究石膏矿山矿柱—顶板井下工程结构失稳破坏的机理,运用冲击地压的基本理论和分析方法,基本查明石膏矿山冲击地压发生的类型、发生条件和主要...  (本文共231页) 本文目录 | 阅读全文>>

重庆大学
重庆大学

岩石断裂失稳破坏与冲击地压的分叉和混沌特征研究

不同应力状态下岩石材料的失稳断裂破坏一直是岩石力学与工程研究的重点。本文在对岩石进行平面应变、常规三轴和声发射实验及煤岩CT实验的基础上,采用非线性分叉理论、混沌理论对岩石在断裂失稳过程中的局部化分叉与混沌特征以及冲击地压的混沌特性进行了研究。本文的主要研究成果如下:1.根据许多岩石工程处于平面应变状态的实际情况,自行研制了岩石平面应变仪,进行了岩石平面应变实验,并将平面应变实验结果和常规三轴实验结果进行了比较。结果表明,不同应力状态下岩石的失稳断裂表现出不同的本构特性,简单地将常规三轴实验结果应用到处于平面应变状态的实际工程将导致很大的误差甚至得到错误的结论。2.为研究岩石材料弹性模量的应力敏感性,进行了不同围压和不同应力水平下岩石的加卸荷循环实验。实验结果分析表明,岩石材料的弹性模量表现出较强的压硬性特点,同时与塑性变形耦合,表现出强烈的非线性性质。3.处于平面应变和常规三轴条件下的岩石在中低围压(40MPa)下均表现为剪切...  (本文共168页) 本文目录 | 阅读全文>>