围岩振动诱发冲击地压机制

采用非线性振动方程描述了结构受围岩振动的运动规律，建立了振动诱发冲击地压的尖点突变模型。指出当围岩的振动在一定的频带和力幅范围内，会引起结构位移的突跳，从而诱发冲击地压。     

采掘工作面发生冲击地压的尖点突变模型研究

根据煤层冲击地压的非稳定性问题,建立了煤层冲击地压的力学模型,采用非线性科学中的突变理论,对煤层变形失稳及冲击地压进行了突变理论分析,得出了煤层冲击地压发生的条件以及冲击地压发生时煤层变形的突跳量和所释放出来的能量表达式,其研究成果深化了对煤岩失稳和冲击地压发生机制的认识。     

多因素耦合诱发冲击地压作用机制

冲击地压是一种复杂的矿山动力失稳破坏现象,其诱因具有多样性和复杂性。鸡西矿区多个煤矿采深已达千米,冲击地压隐患日趋严重。针对鸡西矿区城山煤矿掘进巷道某次冲击地压事故,详细阐述了冲击地压的失稳破坏特征。在此基础上,分析地质构造、原岩应力状态及周边采场扰动等因素对冲击地压的影响,同时巷道掘进扰动及滞后作业产生的应变能积聚也是重要的诱发因素;并结合煤体的冲击倾向性鉴定及物理力学性质试验,分析了诱发冲击地压的内在因素。研究表明,此次冲击地压灾害是由多因素耦合作用诱发。综合考虑诱发因素的特点及城山煤矿实际情况,提出了防治城山煤矿冲击地压灾害的措施。     

薄煤层动静组合诱发冲击地压的机制

理论分析了动静组合诱发冲击地压的应力条件和能量转化过程,揭示了动静组合诱发冲击地压机制,数值计算分析了工作面应力分布特征与煤厚之间的关系,采用微震监测数据分析了卸压爆破产生的应力波传播规律,并分析研究了薄煤层动静载特征及诱发冲击地压过程。结果表明:薄煤层工作面应力集中程度较厚煤层高,峰值应力区距离煤壁较近,应力梯度较大;采动动载直接与高应力叠加,且开采导致的应力降以及单位体积煤体释放的弹性变形能远高于厚煤层,在动静组合作用下,薄煤层工作面易于达到动静组合诱发冲击地压的应力和能量条件,显著符合动静组合诱冲机制。最后基于动静载组合诱发薄煤层冲击地压的机制,探讨了薄煤层冲击地压防治原则和技术方法。     

深部开采冲击地压诱发瓦斯异常涌出原因分析

为研究深部开采冲击地压诱导瓦斯异常涌出致灾机理,分析了深部开采煤体高地应力和高瓦斯含量的物性特征,揭示出冲击地压诱发瓦斯涌出的动力条件和物质条件,结合KozenyCarmen方程建立煤体渗透率与开采影响下损伤裂隙煤体体积应变的关系式。研究结果表明:冲击失稳过程中煤体渗透率增加显著,冲击地压产生的振动效应加速煤体变形破坏,促使瓦斯快速大量涌出;冲击地压孕育过程中的煤体渗透率变化效应、煤体形成剪切滑移面效应、冲击地压诱发的煤岩体振动效应以及煤体温度升高效应的联合作用,导致了冲击地压后瓦斯的异常涌出。     

煤柱冲击地压发生机理及控制

本文针对煤柱冲击地压问题，提出了一个简单的力学模型，用突变理论研究了判断冲击地压发生的判据，提出了冲击地压发生的内外因组合作用原因。在此基础上，指出了控制冲击地压的原理及途径。     

褶曲翼部诱发冲击地压分析

工作面过褶曲翼部,受采动影响,褶曲翼部区域出现能量积聚,导致人为诱发冲击危险因素。通过对回采工作面过褶曲构造区矿震显现分析,对11号煤层单一向斜构造区域内的聚能-释放-衰减聚能-再释放过程进行研究,分析力学成因与诱发机理,为后期回采工作面防冲提供参考。     

动载诱发冲击地压的实验研究

运用自主研发的冲击岩爆实验系统,进行了动载诱发冲击地压实验研究,提出了一种判别动载是否诱发冲击地压的实验方法。实验采用对加载至500 m深度应力状态下的带圆柱形贯穿孔洞的立方体砂岩试样,在σv方向逐级施加扰动波,σh保持在恒定应力水平的加载方式,模拟了500 m深度砂岩巷道,由于顶板垮落产生垂直向冲击扰动,由此诱发冲击地压破坏的过程。通过数据采集系统实时采集力和位移数据,获得应力应变曲线;通过图像采集系统实时拍摄动载诱发冲击地压过程,获得颗粒弹射、碎屑剥落等特征现象。实验发现,动载诱发冲击地压过程经历了平静期、颗粒弹射、碎屑剥落和冲击地压剧烈破坏4个阶段。对巷道围岩应力状态进行计算,得出动载诱发冲击地压时巷道围岩最大切向应力大于其单轴抗压强度。对碎屑特征及微观结构分析发现,动载诱发冲击地压产生的碎屑呈现出明显的片状特征,以中、细粒碎屑为主,通过电镜扫描可见穿晶裂纹。计算碎屑块度分形维数表明,动载诱发冲击地压破碎程度较单轴压缩破坏高。     

赵各庄矿深部巷道冲击地压诱发因素分析

在开滦赵各庄矿冲击地压现场调研的基础上，总结了近10年来该矿开采千米深度时发生2次严重的冲击动力灾害的特征；对煤岩材料进行了力学参数和冲击倾向性实验测定，并从地质、技术、岩性、地震等方面分析了动力灾害的诱发因素，进而与大同忻州窑矿、抚顺老虎台矿做了对比分析，认为矿井冲击地压的发生均有其主导的诱发因素，这也为赵各庄矿和其他矿井冲击地压防治提供了方法。     

正断层活化诱发冲击地压危险性研究

采用FLAC3.03D数值模拟软件,以接触面单元模拟断层上下盘构造关系,模拟在正断层地质构造下,工作面从断层下盘向断层面推进过程中,矿山压力分布规律以及断层带位移变化规律。研究结果表明,在正断层地质构造下,下盘工作面推进过程中,距断层面距离不断减小,断层带位移发生变化;断层面上应力变化受采动影响活化范围在断层面前方40 m处,剪切应力与法向应力随工作面的推进逐渐增大,剪切应力变化高于法向应力,距离断层面越近,诱发冲击危险性增大。     

逆断层活化诱发冲击地压的危险性研究

采用FLAC3.03D数值模拟软件,以接触面单元模拟断层上下盘构造关系,模拟在逆断层地质构造下,工作面从断层下盘向断层面推进过程中,矿山压力分布规律以及断层带位移变化规律。结果表明,在逆断层地质构造下,工作面从下盘向断层推进过程中,距断层面距离不断减小,断层滑移量随工作面的推进逐渐增大;逆断层面上应力变化受采动影响活化范围在断层面前方40 m处,剪切应力与法向应力随工作面的推进逐渐增大,剪切应力变化高于法向应力,诱发冲击危险性增大。     

煤矿采掘工作面发生冲击地压的突变理论研究

根据煤层冲击地压的非稳定性问题,建立了煤层冲击地压的力学模型,采用现代非线性科学的突变理论,对煤层变形失稳及冲击地压进行了突变理论分析,得出了煤层冲击地压发生的条件以及冲击地压发生时煤层变形的突跳量和所释放出来的能量表达式,其研究成果深化了对煤岩失稳和冲击地压发生机制的认识.     

新疆地区冲击地压发生及防治现状

调研了目前新疆地区冲击地压的发生现状、历程、特点和类型,针对新疆地区冲击地压防治存在的主要问题,给出了建议。结果表明,新疆地区目前已增加至7座冲击地压矿井,具有埋深浅、赋存条件复杂、分布集中、显现位置为工作面和巷道的特点;按主要致灾因素,将新疆地区冲击地压矿井划分为坚硬顶板型、岩柱失稳型和煤层弱面滑移失稳型冲击地压矿井3类;近几年新疆地区在冲击地压发生机理方面取得的研究成果,主要包括针对坚硬顶板型冲击地压的剩余能量和近直立特厚煤层岩柱撬动理论;针对新疆地区冲击地压防治的被动性、排查不全面、区域防范性差的3个主要问题,建议首先开展冲击地压矿井全面排查,其次开展避免应力集中的区域防范,最后在采掘过程中开展局部集中应力疏导。     

冲击地压条件下华亭煤田底板稳定性分析

为了研究冲击地压条件下巷道底板的稳定性,通过对华亭煤田底板冲击型冲击地压进行实地监测,发现华亭煤田底板应力受开采活动影响较大;采用中厚板理论对巷道底板进行分析,认为其在不稳定应力下的变形为非协调变形,在这种情况下底板存在较大的失稳可能性;运用突变理论对底板的稳定性进行分析,得到了底板失稳的关键判据。计算结果表明华亭煤矿250104工作面底板在开采扰动下会产生结构性失稳,而陈家沟煤矿8512工作面底板结构较为稳定,受到扰动时较不容易发生结构性失稳,和实际情况相吻合。     

冲击地压危险性综合评价的突变级数法研究

基于突变理论和模糊数学相结合的突变级数法,提出了冲击地压危险性评价的新指标—突变级数;通过综合考虑冲击地压危险性影响因素,建立了新的冲击地压危险性评价模型;在对各影响要素进行了无量纲化和归一化处理的基础上,利用煤矿现场数据对模型进行了样本学习,确定了不同冲击危险等级的突变级数,并结合已有数据对模型进行了验证.将评价模型应用于工程实例,并与其它主要评价方法比对,结果表明:该方法评判结果准确,精度较高,具有良好的实用价值.