单轴压缩下冲击倾向性煤样声发射特性的实验研究

利用岩石力学试验机和PAC声发射信号采集系统对冲击倾向性煤样进行了单轴压缩声发射测试,研究了其变形破坏过程中的声发射能率及b值的动态变化特征。试验结果表明,冲击倾向性煤样和无冲击倾向性煤样的声发射能率活跃点分别为峰值应力的90%和50%,声发射能率特征体现了冲击倾向性的本质,煤样破坏前声发射b值可以作为冲击倾向性煤样失稳破坏的前兆信息。     

赵固二1煤样冲击倾向性与声发射特征的试验研究

煤矿冲击地压是煤矿灾害之一,煤岩体冲击倾向性指数是煤岩体的自然属性,利用RMT-150B伺服试验机对赵固二1煤样进行冲击倾向性指数测试,在加载过程同步进行声发射信号检测,分析煤样冲击倾向性指数、关联性及声发射特征.试验结果表明:在煤样受载变形破坏过程中始终伴随着声发射事件,当载荷接近煤样峰值强度时宏观裂隙逐步形成,声发...     

单轴压缩及劈裂试验下煤的声发射特征研究

为研究准静态加载下强冲击倾向性煤的抗拉及抗压性能,利用万能试验机系统和声发射监测系统分别对煤样进行单轴压缩试验和巴西劈裂试验,并监测加载过程中的声发射参数,对比分析煤样在2种加载方式(拉、压)下的变形破坏特征、煤样声发射时空演化规律及微观破坏机制。研究表明:拉、压载荷下煤样的变形特征基本一致,但也存在一定差异,压缩下较劈裂下压密阶段历时长且变形大,峰后阶段历时短,破坏剧烈;拉、压载荷下声发射幅值分布基本一致,低幅值(40～60d B)较多,高幅值较少,且比例随着幅值的增大而减小,二者呈幂函数关系,以高幅值声发射信号的出现可将加载过程划分为5个阶段;拉、压载荷下声发射空间定位演化特征基本一致,裂隙压密和裂纹萌生阶段缓慢产生声发射事件,裂纹稳定扩展阶段较快产生声发射事件,非稳定扩展阶段快速产生声发射事件,出现声发射丛聚现象;峰后阶段存在一定差异,压缩下较劈裂下产生速度快;拉、压载荷下煤样微观破坏机制均为以拉伸破坏为主导的拉剪混合破坏,但剪切破坏出现时间不同,压缩下主要发生在裂纹非稳定扩展阶段,而劈裂下则出现在裂纹萌生、裂纹非稳定扩展和峰后破坏阶段。     

不同节理夹角煤单轴压缩力学和声发射响应及影响机制

煤岩的力学特性和声发射响应规律对冲击地压监测预警至关重要,为研究加载方向与节理面夹角(α)对煤样力学特性、裂纹扩展方式及声发射响应的影响,对不同加载方向与节理面夹角的煤样进行单轴压缩试验,并分析了力学和声发射信号响应规律。结果表明:加载方向与节理面夹角对煤样力学特性和声发射响应规律有显著影响。随α增大,峰值载荷和破坏时间均呈先微降后增大的趋势,峰后破坏时间从0°到30°出现陡降趋势。α≤45°煤样的应力-应变在峰值或峰值后出现震荡起伏现象,单轴抗压强度和应变量均小于α45°的煤样。α45°煤样的应力-应变曲线在峰值或峰值后无震荡起伏现象;α≤45°的煤样受力以平行节理面应力分量为主,更容易产生沿节理面的滑移破坏,振铃累计值陡增和大能量声发射信号主要集中在峰后阶段,声发射信号与应力降具有很高的相关性。α45°的煤样受力以垂直节理面应力分量为主,更容易产生挤压摩擦破坏,在应力稳定上升阶段就伴随着大量的声发射信号,大能量声发射信号主要集中在峰前阶段;随α增大,煤样表现出的冲击倾向性越强,声发射信号以45°为界表现出不同的峰前峰后特征。因此,鉴定煤冲击倾向性和利用声发射进行冲击地压监测预警时,需充分考虑煤层节理面与现场受力情况。     

不同尺寸煤体失稳破坏的前兆声发射特征研究

利用岩石力学试验机和AMSY-6发射信号采集系统对不同尺寸强冲击倾向性煤样进行了单轴压缩的声发射测试,研究了其变形破坏过程中的声发射能量计数、振铃计数、定位事件的动态演化规律。实验结果表明:强冲击倾向性煤样声发射统计参量曲线均可以表征煤岩体失稳破坏过程,可将煤样失稳破坏过程划分为4个阶段,与应力应变曲线的压密、弹性、塑形、破坏阶段基本对应;表征煤岩失稳破坏的前兆特征包括:能量计数及振铃计数破坏前的大幅度增加,能量计数、振铃计数以及定位事件计数破坏前的声发射平静期,单位应力增量内声发射定位事件的大幅增加;试样尺寸的变化,对声发射统计参量曲线前期影响较大,对于失稳破坏的前兆特征无明显影响,尺寸效应不明显。     

基于声发射时频特征的不同含水煤样冲击倾向试验研究

为探究含水煤样冲击倾向指标与其声发射时频特征的关联性。采用物理试验和信号处理分析方法,以河南耿村煤矿7609工作面煤样为研究对象,考虑饱水、自然含水和烘干24 h三种含水条件,深入研究不同含水煤样冲击倾向的变化规律;建立不同含水率煤样冲击倾向与其声发射时频信号的对应关系。结果表明:煤样加载破坏过程监测获得的声发射时频信号分布特征能够反演其受载阶段,声发射幅频信号的变化不仅能够判定煤体结构的破坏尺度,而且可利用不同频率范围声发射能量分布推断其冲击倾向强弱和发生动力破坏的可能性。定义了煤体结构冲击倾向的声发射反演能量比值Kae和频率幅值相对值比值Kaf;以河南耿村矿7609工作面煤样为例,验证了声发射信号时频特征和关键参数反演煤体结构冲击倾向的可行性。     

循环载荷下煤样裂隙演化试验及数值模拟

为了从宏观和细观角度深入研究煤样在循环载荷下的裂隙发育过程,基于声发射监测技术,研究了煤样在循环加、卸载条件的宏观变形及声发射特征,并采用PFC2D数值模拟软件,从细观层面分析了煤样在疲劳损伤过程中的裂隙演化规律;结果显示:循环载荷下煤样单次加、卸载产生的残余变形量经历减小、稳定和增大3个阶段,变形曲线呈"疏-密-疏"的特征;声发射参量表现为降低、稳定和升高阶段,峰值振铃计数呈"U"型,累计能量和撞击计数呈倒"S"型。数值模拟结果看出:循环初期煤样的微裂纹随机分布,中期微裂纹不断积聚,并初步形成剪切破裂带,循环后期主剪切破裂带形成,最终导致煤样破坏,煤样的破坏以剪切破坏为主。     

不同强度煤样加载过程声发射及损伤特征分析

为了研究不同强度煤样破坏时声发射响应差异性,对不同强度煤样,开展了单轴加载过程声发射测试实验。测试结果显示:声发射变化呈现阶段性特征,可以分为零星声发射产生阶段、声发射逐渐增加过渡阶段、声发射快速增加阶段、声发射趋于稳定阶段;并且随着强度的增加,零星声发射产生阶段变长,声发射计数参数峰值增加。     

基于声发射计数的煤样脆塑性特征预测研究

掌握煤样脆塑性预测方法,对煤样破坏的准确预测具有重要意义。在研究区采集煤样,利用RMT-150B型岩石力学实验系统以及CDAE-1全数字化声发射检测与分析系统,对煤样加载过程中的应力-应变、声发射特征进行测试与分析。分析结果显示,脆性煤样和塑性煤样的声发射计数变化特征具有明显差别;与脆性煤样相比,塑性煤样声发射产生较早,峰值时声发射的突变性不明显,峰值后声发射缓慢降低。利用声发射计数的该变化特征差异,可以对煤样的脆塑性进行预测,这种预测方法使声发射计数在煤矿灾害预测中的应用举足轻重。     

单轴加载过程煤样声发射及损伤特征实验研究

为了研究单轴加载过程煤样破裂声波响应特征,采集耿村矿煤样,采用煤岩加载系统和声发射采集系统,对煤样进行单轴加载过程声发射响应特征测试,并对加载过程声发射计数及损伤的响应特征进行了分析。结果显示:随加载进行,声发射参数及损伤响应呈现阶段性特征,并与煤样破坏之间具有较好的匹配性。因此,通过声发射参数的监测,可以对煤样变形、破坏特征进行分析与预测。     

千秋煤矿煤的单轴抗压强度与冲击能量指数关系

 为了搞清煤体强度对冲击地压防治的影响,通过试验研究了千秋煤矿二号煤层试样单轴抗压强度与冲击能量指数之间的关系。结果表明煤样的冲击能量指数与单轴抗压强度呈较显著的线性关系。煤样的浸水软化试验证明煤的冲击能量指数随单轴抗压强度降低而减小。降低煤层的煤体强度可以消减煤的冲击倾向性,是防治冲击地压发生内因的有效措施。     

基于FLAC3D的煤岩组合模型冲击倾向性研究

 运用Flac3D对某矿的煤岩组合模型冲击倾向性进行三维数值试验研究,通过改变煤岩组合模型高度比例（1:1、1:2、2:1）、夹角（0°、30°、45°）和岩性分别进行模拟,分析煤岩组合模型不同的组合模式对冲击倾向性的影响。三维数值试验结果表明：煤岩高度比例和夹角的变化,对煤岩组合模型的抗压强度影响不大,冲击能量指数和弹性能量指数随着顶板岩体厚度的增加而增加,随着夹角的增大而降低。岩性对抗压强度影响很显著,随着岩性硬度的增加,煤岩组合模型的冲击能量指数和弹性能量指数都随之增加。     

矿井冲击地压发生机理及简化力学模型

 以煤矿主要动力灾害之一的冲击地压为研究对象,通过对其特点及易于发生冲击地压区域特点的分析,认为易于发生冲击地压的区域普遍存在应力集中现象,将之划分为三个区域。认为存在的不均衡应力集中和采矿工作产生的扰动是冲击地压启动的条件,而造成煤岩变形局部化的内因主要是应力集中的不均衡性;不均衡的应力集中导致的煤岩体内弹性能的集聚为冲击地压的发生提供了能量;弹性能释放的逐渐衰竭和处于原岩应力状态的应力平衡特性,导致了冲击地压的停止;提出了一种简化的冲击地压力学模型,运用该模型可以解释冲击地压的发生、发展、停止及其造成的煤岩变形局部化等特点。     

济三煤矿6303工作面巷帮煤体冲击矿压机理研究

冲击矿压作为煤岩动力灾害,以其突然、急剧、猛烈的破坏为特征给煤矿安全生产带来严重威胁。为了有效防治冲击矿压,论文从煤岩层性质、煤岩层赋存条件及地质构造等方面入手,对冲击矿压发生的机理进行了相关研究。     

不规则煤柱影响下旋采工作面冲击地压防治技术

唐口煤矿3303工作面初采期间存在多个不规则煤柱,对工作面的围岩应力状态和分布规律造成了不利影响,工作面存在冲击地压发生可能性。为了防止工作面初采期间冲击地压的发生,对工作面初采期间的应力状态进行了数值模拟研究,分析了倾斜推进、旋采和水平推进3个阶段的工作面围岩应力状态变化及其冲击危险性,划分了6个冲击地压危险区域。回采过程中对危险区域进行应力监测,若发现危险立即采取放炮卸压措施解除冲击地压危险。实践证明通过冲击地压危险区域的划分和危险性分析．继而采取相应防范措施可有效地防止工作面冲击地压的发生。     

声发射监测井下动力灾害的噪声处理方法

AE声发射技术在井下冲击地压、大面积冒顶和煤与瓦斯突出等动力灾害的预警中极具发展前途。由于井下的复杂环境，有效的噪声处理技术是研究声发射监测动力灾害的前提、关键和难点。根据大量的现场监测资料，在对井下各类作业工序产生的噪声进行分类、分析的基础上，提出了一套综合噪声处理方法。     

三软厚煤层综采工作面采动应力分布规律研究

由于采动应力会导致煤层顶板垮断冒顶、巷道底鼓以及冲击矿压和煤与瓦斯突出发生,因此采用现场应力测试和数值模拟相结合的方法,研究了焦家寨煤矿三软厚煤层综采面采动应力分布规律,结果表明：距离工作面0—12 m为超前支承压力降低区、12—40 m为增高区、40 m以外为稳定区,应力集中系数为1.4-1.7;侧向支承压力在0—14 m形成应力降低区,在14—36 m形成应力增高区,36 m以外进入应力稳定区。     

综放面过上分层终采线冲击地压危险性分析

综放工作面过上分层终采线时容易发生冲击地压现象，综放面接近上分层终采线时，前方煤体可看成是煤柱，可作为煤柱型，中击地压来分析，煤柱型冲击的主要影响因素有煤层的刚度和顶板岩层的刚度，具体反映在煤层的强度和冲击倾向性、顶板的来压和加速运动等。采用改变煤体物理力学性质的办法，可以防治煤柱型冲击地压的发生。东滩煤矿两个综放面过上分层终采线工作面的监测结果、治理效果说明了此冲击地压现象。     

冲击矿压危险性的模糊综合评价研究

 为了合理地评价煤矿工作面冲击矿压的危险性。通过采用层次分析法对影响冲击矿压的自然条件因素、地质动力因素、开采及技术因素、组织管理因素等多种因素进行分析研究,从而确定各影响因素权重,建立冲击矿压危险性的多层次模糊综合评价模型,进而对冲击矿压危险性的低危险、中等危险、高危险作出定量评价,提高对冲击矿压危险性评价的准确性和科学性。研究结果表明：采用所建立的模型所得评判结果能较准确地反映工作面的危险程度,精度较高,为煤矿工作面冲击危险性分析评价提供了一种可行的思路和方法。     

冲击矿压工作面单体支柱防护技术

对古城矿大采深放顶煤工作面冲击矿压发生的情况进行了统计,分析了其特点,认为冲击矿压与采深、顶板岩性、厚度及基本顶的周期来压有密切关系.在冲击矿压预测预报与治理的基础上,提出了工作面超前支护段单体支柱的防护措施,根据冲击矿压特点设计了单体支柱保护装置,取得了国家实用新型专利,在现场试验中取得了明显的效果.