煤岩冲击倾向性与剩余能量释放速度的关系

为建立更加合理的冲击倾向性判断指标,以能量理论为基础,分析了煤岩冲击倾向性与弹性变形能释放速度的关系,并对现行的冲击倾向性指标的特点及其不足进行了分析,在此基础上提出了新的冲击倾向性判定指标—剩余能量释放速度指数,该指数从能量与破坏时间的角度反映了煤岩的冲击倾向性,因此可以反映冲击倾向性的大小。     

湖西矿800m深井冲击倾向性试验及防治对策研究

冲击地压是一种特殊的矿山动力现象,而冲击倾向性是煤岩体发生冲击地压的内在因素和必要条件。本文对湖西矿主采煤层进行了煤岩冲击倾向性试验研究,对冲击能量指数、弹性能量指数和动态破坏时间三个煤层冲击能量指标,以及弯曲能量指数的岩层冲击能量指标进行了试验和分析,获得该矿深部煤岩冲击倾向性评判结果,在此研究基础上,提出了湖西煤矿未来深部开采时冲击灾害防治对策。     

郓城煤矿3~#煤层及其围岩冲击倾向性试验研究

对郓城煤矿3#煤层及其围岩动态破坏时间、冲击能量指数、单轴抗压强度、弹性能量指数4个煤层冲击倾向性指标以及弯曲能量指数的岩层冲击倾向性指标进行了试验和分析,进而对该煤层的煤岩冲击倾向性进行了评判。     

基于有效冲击能量速率的煤层冲击倾向性指数研究

煤岩冲击倾向性的准确评判对于防治冲击地压具有非常重要的意义。在总结国内外煤层冲击倾向性研究成果的基础上,针对目前冲击倾向性指数未能完全反映煤层实际冲击倾向性强弱的问题,提出了综合反映能量积聚、耗散、释放过程及时间效应的有效冲击能量速率指数,并给出了评判准则。有效冲击能量速率指数与动态破坏时间、弹性能量指数、冲击能量指数和单轴抗压强度等常用指数均呈现一定的相关性。工程应用结果表明,使用该指数评判冲击倾向性强弱是科学合理的。     

龙家堡2~#煤层冲击倾向性试验研究

冲击地压以其突发性、破坏性严重威胁着煤矿的安全生产,及时预测对保障矿井安全生产非常重要。煤岩冲击倾向性研究是冲击地压预测预报及防范治理的基础。采用试验测得的冲击能量指数KE,弹性能量指数WET、动态破坏时间DT作为煤层冲击倾向性的分类指标。本文通过实验室测试龙家堡2#煤层各项指标,确定了其冲击倾向性等级,提出了合理建议。     

深井冲击倾向性试验及防治措施

为研究冲击地压发生机理,结合某矿工程实践,研究主采3煤层的煤岩冲击倾向性,通过对煤样动态破坏时间、弹性能量指数、冲击能量指数、单轴抗压强度4个煤层冲击能量指标,以及岩样的复合顶板弯曲能量指数进行试验和分析,表明3煤层具有弱冲击倾向性,其顶板岩层具有弱冲击倾向性。在此基础上,结合地质条件,提出回采时冲击地压防治措施,保证了安全高效开采。     

基于颗粒流理论的煤岩冲击倾向性细观模拟试验研究

为了研究煤岩不同细观参数均质度对冲击倾向性的影响,利用细观颗粒流软件模拟了弹性模量和黏结强度分别服从Weibull分布的非均质煤岩,并通过进行单轴压缩试验分析了破坏过程中的能量积聚与释放,研究了不同均质度m的煤岩冲击倾向性。分析表明:颗粒弹性模量均质度m与宏观弹性模量之间呈幂函数关系,m越大,峰前积聚的能量越多,冲击倾向性越明显;颗粒间黏结强度均质度m与宏观抗压强度之间呈幂函数关系,m越大,峰前积聚的能量越多,煤岩破坏由塑性向脆性转化,峰后能量释放速度加快,冲击倾向性越明显;黏结强度均质性影响峰前的能量积聚和峰后的能量释放,而弹性模量均质性只影响峰前的能量积聚,黏结强度均质性对冲击倾向性的影响大于弹性模量,起主导作用。     

煤岩体冲击倾向性指标相关性研究

对煤岩材料进行单轴压缩实验,获得相应的冲击能量指数、弹性能量指数、动态破坏时间数据,分析了3个指标之间相关关系。研究结果表明:煤岩体的弹性能量指数与冲击能量指数之间满足正相关性,在两者数据值比较小的区间符合对数关系;动态破坏时间与冲击能量指数之间存在明显的负相关性,在动态破坏时间较小时,两指标符合乘幂关系;冲击倾向性实验中可根据拟合结果由其中某一指标值确定相关的另一指标。在其他区间内,数据的离散程度较大,相关性较差,实验中应当适当增加样本数量,提高结果的准确性。     

煤的冲击倾向性研究进展及冲击地压“人-煤-环”三要素机理

煤的冲击倾向性是冲击地压机理的基础研究问题之一,也是目前评估和预测煤矿冲击地压危险程度的主要依据之一。系统梳理了煤的冲击倾向性专业术语和冲击倾向性指数的研究历史,提出了煤的冲击倾向性直接指数和间接指数的概念和定义。对现有的16种冲击倾向性指数的出处、定义、表征符号、计算公式、试验过程、分类标准等进行了详细介绍。对来自5个煤矿的30个煤样进行了单轴压缩试验,利用试验结果对16种冲击倾向性指数进行了计算,获得了具体的冲击倾向性类别。为了对煤的16种冲击倾向性指数的判别结果进行统一验证,根据煤样破坏过程和破坏状态,提出了基于试验现象的煤样冲击倾向性定性判据及分类标准。通过统一对比,结果表明剩余弹性能指数判别结果和定性判据判别结果完全一致。剩余弹性能指数以煤线性储能规律为基础,从煤样受力全过程中能量输入、储存、消耗、剩余的角度出发,以煤样破坏时剩余的绝对能量值作为判别指标,符合冲击地压发生时释放弹性应变能的本质。剩余弹性能指数属于煤的冲击倾向性直接指数,所得结果实现了和定性判别结果的相互验证和统一,具有科学性与适用性。根据冲击地压属于深部工程地质灾害的特点,借鉴系统工程学思想提出了冲击地压“人...     

基于剩余能量释放率指标的组合煤岩体冲击倾向性研究

为了准确评价矿井冲击危险性,在分析顶板、煤层及底板试样物理力学参数演化规律的基础上,建立了组合煤岩体力学模型,并确定了组合体稳定破坏和失稳破坏的临界条件。建立了冲击倾向性评定标准,当剩余能量释放率V_T10时,为无冲击倾向性;当10≤V_T20时,为弱冲击倾向性;当20≤V_T时,为强冲击倾向性。结果表明:组合煤岩体能量释放速度指标与旧指标相比,其测试简单,结果唯一,可以很好地评级煤体冲击危险性。     

瓦斯对煤冲击倾向性影响的试验研究

为研究瓦斯对煤冲击倾向性的影响,在不同瓦斯压力下测定了煤的冲击倾向性指标,分析了含瓦斯煤样在多级循环加载和单轴应变加载时能量积聚与耗散情况。研究结果表明:在孔隙瓦斯压力和吸附瓦斯共同作用下,煤样冲击倾向性指标由强向弱或由弱向无转变;瓦斯降低了煤样的强度,在多级循环过程中由损伤和塑性变形引起的耗散能增加,煤样储存弹性应变能的能力下降,完全破坏时煤样盈余能量减少,瓦斯弱化了煤的冲击特性;伴随瓦斯压力的增加,能量跌落系数逐渐变大,表明瓦斯致使煤样的破坏形式由脆性向脆塑性转变;基于瓦斯对煤的冲击倾向性和破坏形式的影响,在含瓦斯煤层冲击倾向性测定和冲击危险性评价过程中,应充分考虑瓦斯对煤层冲击特性的影响。     

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．     

低加载率范围内煤岩组合体冲击倾向性的率效应试验研究

以煤岩组合体为研究对象,进行4种不同量级下的低加载率(10-3~100MPa/s)单轴压缩试验,以抗压强度、弹性模量、冲击能量指数、弹性能量指数、归一化动态破坏时间为参量,考察加载率对煤岩组合体冲击倾向性的影响。研究结果表明:随着加载率的提高,煤岩组合体的承载失效结构由煤体转化为煤岩组合体,并存在明显的临界加载率现象。煤岩组合体的抗压强度和弹性模量在临界加载率以下保持在较低值,在临界加载率以上保持在较高值;冲击能量指数随着加载率的提高先增加后减小,在临界加载率附近出现最大值;弹性能量指数随着加载率增加而提高;修正动态破坏时间在临界加载率之前降低幅度较快,在临界加载率之后缓慢下降然后趋于平稳;综合判断煤岩组合体的冲击倾向性随加载率的增加划分为两个比较明显的水平,并且在临界加载率附近表现出较为明显的冲击倾向性突变。临界加载率效应可为现场条件下确定合适的工作面推进速度提供参考。     

半孤岛面全煤巷道底板冲击启动原理分析

采用案例分析与理论分析,提出了冲击地压启动概念,指出冲击地压发生依次经历冲击启动-冲击能量传递-冲击地压显现3个阶段,将冲击地压防治研究着眼点提前到冲击启动阶段;建立了巷道冲击地压发生工程结构模型,揭示了全煤巷道底板冲击启动实质来自于两帮高集中应力区,底板只是能量传递与释放的载体,即冲击地压显现位置。进一步提出了冲击地压发生的冲击启动理论,指出巷道围岩近场系统内静载荷的过度积聚是冲击启动的内因,系统外动载源是外因,确定了冲击启动的能量判据,指出了冲击地压可能的启动区域。     

“顶板-煤层”结构体冲击倾向性演化规律及力学特性试验研究

针对单纯以煤层或顶板岩层进行煤层冲击倾向性判定存在"低估"问题,以典型的冲击危险矿井为背景并结合煤层赋存的实际情况和冲击地压的显现特征,建立"顶板-煤层"结构体模型。通过对纯煤层、顶板岩层及2种不同高度比下的"顶板-煤层"结构体冲击倾向性试验和不同顶板强度、厚度、均质性及接触面角度的冲击倾向性数值试验,研究不同顶板特性对"顶板-煤层"结构体冲击倾向性的影响。研究发现,"顶板-煤层"结构体冲击倾向性高于纯煤层或岩层测定结果,更接近实际。随着顶板强度、厚度、均质性的增加,"顶板-煤层"结构体冲击倾向性增强,随接触面角度的增大,其单轴抗压强度降低,峰后塑性变形阶段越来越明显。在接触面角度一定的情况下,随着顶板岩体强度的增加,随"顶板-煤层"结构声发射累计释放能量减弱。随"顶板-煤层"结构体冲击倾向性的增强,其峰后声发射累积能量呈减小的趋势。     

工程缺陷体对冲击煤岩体的改性机制研究与实践

冲击地压是煤矿较为严重的动力灾害之一,随着矿井开采深度的不断增加,冲击地压灾害越来越严重。针对重大冲击地压灾害显现特征,结合近年来冲击地压研究现状和工程实践,从通过人为实施工程达到控制重大冲击灾害角度,提出了工程缺陷体的概念并进行了分类;分析了高均质度、完整冲击煤体的变形破坏力学特征、能量释放模式,对比分析了完整煤体、含裂隙煤体、含工程缺陷煤体的应力应变曲线变化形态,分析了不同力学性质煤体的能量积聚、耗散及释放模式;从煤体弹性能指数、冲击能指数角度分析了冲击性煤体与含有工程缺陷煤体冲击倾向性的力学特性;通过建立工程缺陷体煤体的冲击倾向性计算公式,找到了工程缺陷体改变煤体冲击倾向性的力学机制,揭示了工程缺陷体防控重大冲击地压的机理。研究与实践表明:工程缺陷体通过对煤体的固有冲击倾向性属性的改性,改变了采场应力分布特征、煤体内冲击能量的演化规律,工程缺陷体能在煤层开采的过程中有效耗散煤体内的冲击弹性能,避免发生破坏性冲击地压。结合具体工作面地质开采条件,给出了工程缺陷体的时空布置方案,阐述了工程缺陷体防控冲击地压的技术方法,并进行了防控效果检验,实现了冲击煤层的安全开采。     

冲击矿压电磁辐射前兆规律的初步研究

在实验研究具有冲击倾向煤样变形、破坏电磁辐射特征的基础上 ,对综放工作面冲击矿压的电磁辐射前兆进行了现场测定 ,探讨了冲击矿压电磁辐射前兆与老顶岩层断裂、运动的关系 ,得出了冲击矿压电磁辐射前兆时空变化的初步规律     

群采空区下浅部岩爆诱发机制研究

针对玲珑金矿西山坑口131号矿脉-50中段花岗岩的浅部岩爆灾害, 进行了现场勘察以及地质调查, 发现岩爆发生区域上部存在大量未处理的群采空区。采取样本进行了室内倾向性试验, 发现该区域花岗岩具有中等至强岩爆倾向性。依据调查所得地质资料和矿山生产资料进行了矿山三维可视化建模并进行了地应力计算, 分析岩爆发生区域的应力状态。依据计算分析并圈出了潜在岩爆地质灾害的区域, 提出了群采空区下浅部岩爆的诱发机制及防护建议。