基于模糊物元理论的岩爆倾向性等级评价

岩爆倾向性等级评价是研究岩爆发生机理的基础。本文以脆性岩爆指标(B)、Barton岩爆指标(α)、弹性变形能岩爆指标(Wet)和冲击能岩爆指标(Wcf)为基础建立岩爆倾向性评价指标体系,建立了基于模糊物元理论的岩爆倾向性等级评价模型。采用该模型对小厂坝矿区典型岩石的岩爆倾向性等级进行评价,结果表明:矿岩和黑云母石英片岩均为强岩爆倾向性。灰岩随着埋深增加,由弱岩爆倾向性向中岩爆倾向性过渡。矿体的上盘(黑云母石英片岩)为强岩爆倾向性,矿体的下盘(灰岩)为中岩爆倾向性,在实际开采过程中,应尽量将采矿工程布置于下盘。矿体为强岩爆倾向性,这与实际开采中频繁出现岩爆征兆现象一致。建议开采过程中应加强地压监测,合理布置卸压工程。     

阿舍勒铜矿深部岩爆倾向性综合分析应用研究

通过现场调查、地质钻探、地应力测试, 初步判断阿舍勒铜矿深部岩爆倾向性。依据室内试验结果运用6种不同岩爆评价方法对凝灰岩、铜硫矿、黄铁矿3种深部主要岩性进行了评价, 并基于模糊数学多因素综合评价其岩爆倾向性分别为弱、强、强。该研究对其他深井矿山岩爆倾向性分析具有一定的指导意义。     

渣滓溪锑矿井下岩石岩爆倾向性研究

为了研究渣滓溪锑矿井下主要岩石的岩爆倾向性, 以便有针对性地采取防治措施, 采用岩体脆性指数、弹性变形能指数、冲击能指数和剩余能量指数4种岩爆倾向性判别指标, 分别研究了井下凝灰质板岩、凝灰质砂岩、石英砂岩和锑块矿4种岩石的岩爆倾向性, 结果表明, 在具备一定外力的条件下, 凝灰质砂岩无岩爆可能性, 凝灰质板岩可能发生中等岩爆, 石英砂岩肯定发生中等及以上岩爆, 锑块矿肯定发生强烈岩爆。同时结合调查区域井下岩爆的实际发生情况, 进一步论证了该结论的科学性。     

浅埋房式采空区煤柱群稳定性评价

基于“品”字形煤柱分布及尺寸、采空区上方塑性区域边界拱角大小计算得出房式煤柱上覆平均载荷σaps,结合煤柱完全塑性失稳后其邻近煤柱上覆平均载荷变化规律定义了煤柱单元失稳概率P0。采用重整化群方法将煤柱群划分并建立为一维、二维元胞模型,将煤柱失稳概率密度函数(PDF)表示为威布尔函数分布形式并给出不动点方程,进一步求解煤柱失稳临界概率。以石圪台煤矿为实例,计算3-1-1号煤层房式采空区中煤柱稳定性,结合房式采空区煤柱群数值模拟结果,评价了石圪台煤矿房式采空区煤柱群稳定性,最后选取两个房式采空区工作面进行表土层剥离揭露实验,验证煤柱群稳定性理论计算可靠性,为相邻采区及井田内房式采空区下开采提供理论及工程参照。     

小厂坝矿区岩爆倾向性研究

岩爆倾向性是研究岩爆发生机理及发生机制的基础,本文采用脆性岩爆指标、Barton岩爆指标、弹性变形能岩爆指标和冲击能岩爆指标对矿体及上盘、下盘主要围岩进行了岩爆倾向性研究,根据各指标的评价结果进行了综合评判。研究结果显示,矿体和下盘围岩属于强岩爆倾向性,在矿体开采过程中,应加强对地压变化的监测,采取适当措施,采用合理的开采方式及开采顺序,降低岩爆发生的概率和强度。     

深部开采岩爆及采空区与地应力关系的研究

辽宁二道沟金矿自投产起使用浅眼留矿为主的空场采矿法采完上部矿体之后,进入21世纪初期才对矿脉厚度小于0.5m矿体采用削壁充填采矿法,所形成60万m3采空区由于没有有效处理,其地应力传递到下部,因而在不到600m深度开采时,已经发生岩爆现象.本文对岩爆发生基础条件、采空区应力传递以及矿山岩体原始地应力的关系进行初步分析研究.     

大厂105号矿体深井开采岩爆倾向性研究

大厂105号矿体的埋藏深度在1km左右,目前正在进行开采前期的勘探和设计。通过室内岩爆力学试验,分析了该矿体2种典型岩石的弹性变形能指数Wet、冲击能指数Kcf、岩石脆性系数B和最大储存弹性应变能指标Es。结果表明:围岩无岩爆倾向性,锡矿石具有弱岩爆倾向性。     

深部开采矿山岩爆倾向性研究

岩爆是深部开采中最为常见和严重的岩体破坏现象。针对湖北某矿深部开采过程中遇到的岩爆问题,分别采用脆性系数判别法、弹性变形能指数判别法、冲击能指标判别法、岩体结构判别法对该矿3种岩石的岩爆倾向性强度等级和顺序进行了判别,并据此提出了相关建议,以减小该矿深部开采岩爆灾害的发生。     

深部矿山巷道岩爆倾向性预测及防治技术研究

在深部矿山开采过程中,由于高地应力及复杂地质条件,岩爆时有发生。利用多种岩爆判别标准,并结合层次分析-模糊综合评判深部岩体的岩爆倾向性,结合矿山实际情况,提出岩爆防治措施,并根据岩爆支护设计原则,设计了两种可行支护方案,分析应力集中部位、大小等参数以及破坏特征,与矿山原方案作对比,进行支护优化。结果可为矿山开采岩爆防治提供参考。     

浅埋近距离煤层群房柱采空区下支架合理支护强度确定

为了确保浅埋近距离煤层群房柱采空区下综采工作面的安全高效开采,采用数值模拟和理论分析的方法研究了房柱式采空区下工作面支架合理支护强度。研究表明,房柱采空区残留煤柱集中应力影响的深度约为20 m,下部工作面回采时应考虑集中应力的影响,残留煤柱对下部工作面开采合理的应力集中系数为1.30;并根据“短砌体梁”理论,计算得到了大地精煤矿房柱采空区下综采工作面支架合理支护强度为1.07～1.21 MPa。该研究方法和结果对类似条件下综采工作面支架合理工作阻力的确定具有借鉴和指导意义。     

厚硬冲击煤层宽煤柱诱发冲击地压机理及防治

针对呼吉尔特矿区厚硬冲击煤层宽煤柱诱发冲击地压现象,通过现场实测和数值模拟,分析了宽煤柱垂直应力分布特征,通过理论分析,揭示了宽煤柱发生冲击的结构条件;基于冲击地压"三因素"机理,研究了宽煤柱诱发冲击地压机理:在侧向支承压力和工作面采动应力叠加影响下,具有冲击倾向性的宽煤柱应力高度集中,当其达到极限强度发生卸载时,由于煤柱体刚度与顶板岩层刚度相近,造成煤体运动速率很大,呈现冲击地压显现。在此基础上,提出了小煤柱护巷和断顶爆破等措施降低煤柱应力、采用大直径钻孔卸压和煤层注水等措施改变煤体刚度的防治策略,针对311103工作面提出了采取断顶爆破和大直径钻孔的组合防治方法,宽煤柱应力集中程度出现明显降低,防治效果较为显著。     

坚硬煤岩组合条件下冲击矿压发生机理

顶板岩层结构中的厚层砂岩顶板是影响冲击矿压发生的主要因素之一,而目前作为煤层冲击倾向鉴定的主要依据是煤层自身的冲击倾向的实验室鉴定结果,这一结果与实际现场有的反差较大。三河尖矿采用主采煤层组合煤岩进行了冲击倾向性试验,为三河尖煤矿高冲击危险区工作面冲击矿压监测及治理提供了基础参数。     

厚而坚硬顶板破断诱发冲击地压的机理及其防治方法

基于动静载荷叠加诱发冲击地压机理,以开采煤层上方厚而坚硬顶板为研究对象,建立了工作面回采和沿空巷道顶板破断诱发冲击地压力学模型,并推导出顶板破断引起平均应力和动载荷增加的理论计算公式,以及顶板张拉破坏和剪切破坏判定公式。现场钻孔应力计监测结果和理论计算结果对比表明,利用该力学模型可以比较准确地计算动载荷和应力增量,且顶板厚度、支撑宽度和断裂线在煤体内深度是影响动载荷大小的关键因素。通过对该力学模型的讨论,指出多种有效防治冲击地压的方法。该力学模型的构建为冲击地压危险程度的判别和防治提供了一种新的思路。     

应力波扰动诱发冲击矿压数值模拟研究

采用非连续离散元软件UDEC,对应力波扰动诱发冲击矿压形成发生全过程、巷道埋深H及扰动应力强度P,max对围岩稳定性的影响进行了有效的数值模拟,得到了巷道围岩在应力波扰动过程中响应速率、响应变形及岩体破损范围大小,以及发生冲击矿压的临界深度和临界扰动应力强度值.结果表明:扰动应力波是引起围岩裂隙延伸贯通,继而诱发冲击矿压的重要因素;围岩埋深条件及扰动应力波的强度决定了巷道围岩裂隙发展影响区域及形态,并最终影响到冲击地压发生与否.研究结果对揭示煤矿冲击矿压的诱发机理具有重要意义.     

断层冲击地压发生机理研究

为得到断层冲击地压的发生机理,以义马矿区F16断层为研究对象,采用相似模拟和数值模拟的研究手段,研究了开采扰动诱发断层冲击地压的过程,提出了断层滑移失稳的敏感性指标,揭示了断层冲击地压发生的原因。结果表明:按照开采扰动程度的不同将断层冲击地压的过程划分为3个阶段:断层开始活化、断层剧烈活化和断层冲击显现。剪应力和正应力比值作为断层滑移失稳的敏感性指标,可以建立断层应力场和断层活动状态之间的联系;当应力比降低时,滑移速度较小,几乎为0;当应力比开始升高时,滑移速度出现波动并逐渐增大;当应力比达到最大值时,断层滑移速度突变,断层滑移失稳,断层冲击地压发生。采动引起覆岩破坏是断层冲击地压发生的直接原因,开采扰动导致断层应力场改变是冲击地压发生的根本原因。     

庚组煤底板灰岩水突水性研究

通过对庚组煤层底板含水层突水机理分析和突水危险性预测,可以查明庚组煤层底板水患影响程度,为确保安全生产,制定切实可行的防治水措施提供可靠的依据。     

煤岩体冲击地压储能机理发生条件的研究

为了进一步定量分析冲击地压的发生时间、地点、强度等特征,结合对岩体性状组织损伤弱化的分析,提出了煤岩体发生冲击效应的区域能量方程,从能量的观点对煤岩的力学性质进行了多方面的探究,建立了煤岩损伤本构方程,论述了冲击地压的形成机理.结果表明,冲击地压过程实际上是加速损伤过程,冲击地压的发生有两个必要条件:一是岩石为第Ⅱ类岩石,二是巷道壁面产生足够大的变形,并提出预防冲击地压的措施.     

沿沟煤矿煤与瓦斯突出诱发冲击地压事故分析

分析了沿沟煤矿"11·8"石门揭煤特大型煤与瓦斯突出并诱发底板岩层冲击地压事故,并通过煤岩体的稳定性分析和煤岩体受扰动后拉应力的计算阐述了煤与瓦斯突出诱发冲击地压的力学机理,最后对事故原因进行了分析并提出了对策。     

组合煤岩冲击倾向性特性试验研究

煤层的冲击矿压危险性与煤岩体的结构特征关系非常密切．研究顶板-煤体-底板所构成的组合煤岩体试样变形破裂规律及冲击倾向性对于预测冲击矿压具有非常重要的实践意义．通过对组合煤岩的试验研究,得到组合煤岩试样中顶板强度越大,强度越强;组合煤岩试样的弹性模量随着煤样百分比的增加而减小．组合煤岩试样的冲击能指数随着顶板与煤样高度比值的增加而增加;冲击能指数随着煤样百分比的增加而降低;弹性能指数随着煤样百分比的增加而呈现增加的趋势．组合煤岩试样中顶板岩样厚度越厚,冲击倾向性相应就越强;组合煤岩试样中煤层厚度越大,则其弹性能指数就越大．     

岩爆有关问题的研究现状

从岩爆形成机制、岩爆的特点及烈度分级、岩爆的预测方法和岩爆的防治措施等方面进行综合分析,较为系统地阐述了岩爆有关问题的研究现状.