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.     

回采工作面发生冲击与突出耦合危险的尖点突变模型研究

高瓦斯矿井进入深部开采后,回采工作面容易诱发冲击矿压与突出复合型灾害,对采矿安全构成重大威胁。通过分析采煤活动过程中回采工作面应力分布状况,运用尖点突变理论建立了冲击与突出耦合尖点突变模型,并分析了灾害发生后的能量释放大小及其主要影响因素,加深对了冲击矿压与突出耦合规律的认识,对于有效地预防复合型矿井灾害发生具有重要意义。     

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。     

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。     

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。     

采掘工作面冲击地压防治

为了能够更好地防治冲击地压,通过分析现有防治冲击地压的技术方法,提出了集束卸压孔防治冲击地压的方法.在巷道周围或工作面顶底板附近,打集束卸压孔,大量取出岩煤,在垂直钻孔的围岩断面上形成一个呈多孔状的弱面,在空间中形成一系列空岩管覆盖或围绕在一定距离的巷道周围或工作面顶底板中.当集中应力作用于巷道围岩时,首先破坏该弱面结构消耗能量,破坏后的该弱面会中断或减弱应力传递,并导致应力集中区向两侧深部岩体转移(采空区或较安全位置),保护巷道不产生或减少两帮挤进和底鼓.当发生地压冲击时,集中应力主要作用于两侧深部煤岩体,从而保护采掘巷道和局部工作面,确保人员设备安全与生产连续进行.     

用突变理论预测地下采场冲击地压发生的可能性

冲击地压是地下采场中破坏最为严重的一种地压现象，本文试用突变理论对冲击地压发生的可能性进行预测，结合两市镇石膏矿现场实例进行分析，取得了良好的效果。预测结果表明，该矿采场不会发生冲击地压，采用的采矿工艺是可行的。     

基于尖点突变模型的矿柱失稳机理研究

采用突变理论建立了金矿矿柱失稳的一个尖点突变模型,并据此对矿柱失稳破坏发生机理进行了分析．基于定态曲面方程和分支曲线方程,分别求得矿柱应力强度比Fq和临界破坏宽度rp1．研究表明：当Fq〉1或rpz〉rp1时,矿柱会发生失稳;当Fq〈1或rpz〈rp1时,矿柱不会发生失稳;而在控制平面尖点曲线内右分支曲线附近,矿柱破坏宽度rpz微小的增量,就可能导致矿柱由不失稳状态突变为失稳状态．实例分析表明：该模型用于描述矿柱应力强度比的发展规律是恰当的,用其进行矿柱失稳预测也是较准确的．     

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.     

掘进工作面发生冲击地压原因探讨

通过对23130掘进工作面连续发生两次冲击地压事故,对冲击地压发生的的特征进行了总结,对发生的原因进行了分析,总结了巷道掘进防治冲击地压发生的措施。     

基于尖点突变理论的大团山矿床盘区顶板-矿柱稳定性分析

铜陵冬瓜山铜矿的大团山矿床-580m水平以上主要采用盘区回采的方式进行采矿。为安全高效回采大盘区之间经济效益相当可观的矿柱资源,需要对盘区矿柱回收方案的安全性进行论证。本文尝试将尖点突变模型与大团山矿床的具体条件相结合,研究盘区顶板-矿柱系统的稳定性,为大团山矿床的矿柱回采方案评价探索了实用的评估技术。     

基于尖点突变模型的临时矿壁系统失稳机制及矿壁厚度优化

针对临时矿壁系统失稳这一无间柱连续开采面临的重要问题,基于临时矿壁结构的稳定性力学模型研究,应用尖点突变理论分析了矿壁结构失稳的力学机制,得到矿壁屈曲失稳的尖点突变方程,获得矿壁失稳破坏的充分条件和必要条件。在此基础上,推导出矿壁失稳的极限厚度值的计算方法及其影响因素,并提出减小矿壁厚度、提高矿壁稳定性的3种控制措施。以安徽凤凰山铜矿工程为实例,其矿壁厚度的理论计算值应大于5.061 m,并进行了工业验证,实际生产中适宜的厚度值为5.5 m。工业应用结果表明,将尖点突变模型运用到临时矿壁系统中进行稳定性分析和参数设计计算是合理可行的。     

块段式开采区段煤柱突变失稳机理研究

长壁开采后遗留了大量的不规则块段,回收这部分煤炭资源主要是通过以连续采煤机为主的短壁块段式开采。区段保护煤柱的稳定与否是不规则块段安全开采的关键。根据同煤集团某矿2-2上煤层的地质条件,运用突变理论分析了煤柱失稳机理,推导出区段煤柱发生突变失稳的必要条件为煤柱屈服区宽度大于煤柱总宽度的86%,数值模拟计算结果验证了该结论,并直观地模拟了煤柱与采场变形破坏的动态演化过程。通过在该矿区段煤柱的应用实施,煤柱不发生突变失稳的理论计算结果为其塑性区宽度不得大于12.9 m,现场钻孔窥视实测结果验证了该结论。     

受静载荷作用的岩石动态断裂的突变模型

将突变理论应用于分析受静载作用的岩石因扰动而导致的动态断裂的过程,建立了受静载作用的岩石内部裂纹在应力谐波扰动下扩展的双尖点突变模型,发现了受静载作用的岩石内部裂纹结构振动频率的变化规律,以及应力谐波扰动时受静载作用的岩石内部裂纹结构的响应存在着非线性关系,给出了受静载作用的岩石动态断裂新判据,从几何角度宏观描述了裂纹扩展的复杂过程．     

冲击危险采区防冲优化设计探讨

很多冲击地压事故发生的主要是由于开采设计不合理引起的,不合理的巷道布置及开采顺序将会形成高应力集中区,对后期的冲击地压防治及安全生产造成隐患;冲击危险区域煤炭的安全开采应从设计源头做起,最大限度降低或避免人为形成的高应力集中条件。本文针对东滩煤矿十四采区西部区域的安全开采问题进行了防冲优化设计,为采区后期的冲击防治工作打下了基础。     

基于突变理论的煤与瓦斯突出危险性预测的研究

将突变理论引入到煤与瓦斯突出危险性预测的研究中,进行了将突变理论和模糊数学结合的突变级数法进行突出预测的研究,从而构建了煤与瓦斯突出危险性预测的评价模型.基于突变理论的煤与瓦斯突出危险性的预测研究,综合考虑了不同指标对突出危险性的影响程度,通过实例分析计算表明,该方法预测结果能较好地与实际相吻合.     

The probability of rockburst occurrence in the Upper Silesian Coal Basin area dependent on natural mining conditions

The presented assessment system of the rockburst occurrence probability and of the state of rockburst hazard takes into account the natural conditions of mining operations over the Upper Silesian Coal Basin area. The principal assessment factors governing the rockburst occurrence probability and the state of rockburst hazard, which have been included in the author’s system, are as follows: depth of coal seam, rock mass structure, geomechanical properties of rocks, energetic properties of rocks, coal seam thickness, distance between a coal seam and a potential seismogenic layer, maximum seismic energy of tremors from a given coal seam. The following four classes of rockburst hazard have been distinguished: no hazard, low hazard, moderate hazard, high hazard. __________ Translated from Fiziko-Tekhnicheskie Problemy Razrabotki Poleznykh Iskopaemykh, No. 6, pp. 55–62, November–December, 2006.     

基于多级模糊评价的厚煤层冲击地压危险性研究

针对硫磺沟煤矿(4-5)04面受冲击地压影响情况,应用多级模糊综合评价方法从地质因素、技术因素等角度分析、研究其冲击地压的危险性,分析得出(4-5)04掘进面具有弱冲击危险。     

煤岩体中储存能量与冲击地压孕育机理及预测方法的研究

应用能量传递原理和能量守恒定律,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理论,导出了冲击效应方程。结合冲击效应学说与能量方程,以不同的认识方法分析论述了冲击地压的形成机理,在此基础上进一步揭示和讨论了关于冲击地压的认识理念和预测装备的研发技术路线。     

岩爆的超声波监测及预测预报方法试验研究

针对岩爆监测研究的不足,开展了完整硬岩岩爆单轴压缩试验及全过程超声波监测,分析了完整硬岩岩爆破坏特征及超声波前兆规律,探讨了完整硬岩岩爆的预测预报。结果表明:对于完整硬岩岩爆,当加载载荷达到其峰值强度便产生噼啪声响,随之发生爆裂,通过分析碎片,发现试样靠近外部区域劈裂现象明显,越靠近试样内部其破裂面的粉化程度越严重,剪切现象越明显,是源于内部被约束程度的增加导致的强烈摩擦作用和高耗能的结果;通过对完整硬岩岩爆全过程超声波监测,发现波速由平稳不变发展到波动状态、首波波幅由微小的起伏波动发展到较大的起伏波动、衰减系数从增加转为下降均可作为岩爆发生的前兆;首波波幅由总体上减小转为明显增加也可作为岩爆发生的前兆,首波波幅由一直减小发展到微小起伏波动可作为岩爆发生的前兆;硬岩超声波频谱图可反映硬岩试样在载荷作用下其内部由变形发展到产生损伤再到破裂随即岩爆的过程。