冲击地压事件AE与压力耦合前兆特征分析

以华亭矿区砚北煤矿为背景,对开采过程中冲击地压事件的声发射(AE)与压力前兆特征进行了分析.分析结果表明:在冲击地压发生前,冲击地压“源”处的岩体内部声发射和压力呈现出一定的相关变化规律,即表现出明显的前兆特征和相互耦合模式:“升压平静—降压活跃”模式,即压力变化整体趋势为上升时,声发射进入平静期,当压力变化整体趋势为下降时,声发射表现活跃;“升压降压平静”模式,即当压力上升和下降期间,声发射均处于平静期.这种特征和模式可以作为冲击地压事件预测的判别依据.     

声发射预测冲击地压技术研究

根据声发射机理,利用岩石损伤学的原理,研究了声发射与冲击地压之间的内在联系,从而得出声发射技术用于预测冲击地压的可行性,并在冲击地压比较严重的老虎台煤矿进行了声发射技术试验。现场试验过程中,工作面发生的5次冲击地压均被声发射仪器监测到,证明了声发射技术可用于预测冲击地压。     

深井冲击地压发生机理分析及预测方法研究

本文在总结深井冲击地压的特征和规律的基础上,对深井冲击地压的发生机理,如强度理论、冲击倾向性理论、刚度理论、能量理论、失稳理论等分别进行了分析,指出了上述各种理论的不足,结合淮北某矿顶板砂岩试验,提出了利用应变法和声发射法来预测深井冲击地压的发生,取得了较好的效果。     

煤柱冲击地压时间效应研究

文章针对煤柱冲击地压发生的滞后性 ,建立了一个简单力学模型 ,从煤柱流变性的角度给出了其发生的判别准则     

冲击地压的特征分析与治理措施

通过对冲击地压的特征分析,阐述了对于不同机理冲击地压的处理措施及冲击地压的综合治理措施等问题。     

基于LSTM模型的冲击地压预测方法研究

预防冲击地压是煤矿开采过程中面临的重大难题,近些年来随着煤矿开采逐渐由浅层转向深层,我国煤矿发生冲击地压的次数随之增加。冲击地压严重威胁着煤矿工作人员的生命安全,并造成巨大的经济损失,因此对冲击地压预测研究尤为重要。传统预测方法只能分析冲击地压发生前少量前兆信息,无法做到根据历史信息预测未来冲击地压相关信号变化趋势。为了探究冲击地压预测方法,选用来自发生过冲击地压煤矿的岩石,利用TYJ-500KN微机控制电液伺服岩石剪切流变试验系统与SH-II声发射系统进行冲击地压相似模拟实验。将实验采集的抗压强度信号和声发射信号进行信息融合,利用具有记忆属性的长短期记忆神经网络(LSTM)预测数据。研究结果显示,预测数据与实际分析数据曲线拟合度高,数据中均方根误差最大值小于0.6,LSTM模型用于冲击地压预测具有良好的前景。     

回采工作面冲击地压声电监测阈值的确定

针对巴彦高勒煤矿坚硬厚顶板煤层在回采期间出现过煤壁片帮、顶板下沉等动力显现现象,以其311305工作面为工程背景,在该工作面的回风顺槽和运输顺槽生产帮各布置40个超前测点,利用YDD-16型声发射电磁辐射联合监测仪对该工作面超前400 m区域进行动态监测以及危险预警,根据现场监测数据并结合模糊数学判别模型,研究了该工作...     

煤矿冲击地压灾害发生机理及监测预报研究

冲击地压是煤矿开采面临的技术难题,基于煤矿安全生产的现实需求,有必要对冲击地压发生机理及监测预警方法进行深入的研究。论述了国内外煤矿冲击地压灾害的发生机理理论及监测预报的研究现状及其进展的展望,回顾并总结了国内外近些年来在冲击地压监测预报领域所取得的主要成果,包括具体的技术、装备及方法,并对冲击地压监测预报领域可预期的进展及前景进行了展望分析。     

钻孔冲击实验与冲击地压应力判据的探讨

概述了国内外钻孔冲击实验的情况,介绍了钻孔冲击实验的方法．对3个矿的钻孔冲击实验进行了分析,结果表明存在一个临界压力,可作为发生冲击地压应力条件的判据;随着施加在煤样上的载荷增加,钻孔冲击次数显著增多,冲击强度增大．用RFPA软件对钻孔冲击进行了数值模拟,验证了钻孔冲击实验得出的临界压力,并研究了钻孔冲击前、后的应力降及声发射等特征．对钻孔冲击的原理进行了探讨．现场冲击地压显现的应力条件符合钻孔冲击实验得出的判据．     

煤柱诱发冲击地压的微震事件分布特征与力学机理

通过建立下保护层中残留孤岛煤柱的结构力学模型,应用力学原理分析了残留煤柱及被保护层煤体中的应力状态,得到煤柱诱发冲击地压具有2种机理：① 在煤柱外围的强剪切区内岩层受剪断裂诱发冲击地压;② 煤体本身破裂所致.这一过程在煤柱区附近表现为微震事件在煤柱区前方50 m开始“停滞”不前,应力出现分区性.研究了煤柱失稳破裂过程中微震事件能量统计曲线与失稳破裂过程的对应关系,得到了煤柱的失稳破裂是由微破裂到局部失稳、由渐变到突变的过程.现场采用深孔爆破和大孔径钻孔对煤柱进行卸压后,微震事件沿工作面倾向方向的分布呈均匀形态,且能量较小,证明了卸压效果十分明显.     

不同侧压条件下花岗岩巷道岩爆声发射特征实验研究

利用双轴伺服控制试验系统开展开挖卸荷扰动作用下花岗岩巷道岩爆模拟实验,采用声发射系统同步采集岩爆孕育及发生过程的声发射数据,研究不同侧压影响下花岗岩巷道岩爆声发射特征。研究结果表明:双轴条件下,轴压与侧压差值越大,开挖引起的卸荷作用越明显,孔洞内出现初次颗粒弹射的时间越提前;随着侧压的升高,岩爆释放的总能量逐渐增加,声发射累积能量进入"陡增"阶段的时间则相对滞后;声发射振铃计数率能够很好地反映岩爆发生阶段孔洞内应力调整过程,随着侧压的增加,振铃计数率在加载后期的波动模式逐渐由"较低水平波动并出现一定数量跳增点"向"较高水平波动并出现一定数量突降点"转化;结合声发射RA值和AF值可知,巷道岩爆过程即产生张拉破裂又产生剪切破裂,随着侧压的增大,岩爆破坏中剪切成分所占比例逐渐增多。研究结果为岩爆的预测和防治提供了实验基础。     

不同加载条件下花岗岩声发射特征及其岩爆倾向性研究

试验现场取样并利用TYP-500型三轴试验机进行岩石力学实验,借助PCI-2声发射系统记录试件的加载破坏全过程的声发射响应信号;通过声发射振铃计数分析单调加载不同围压、循环加卸载不同围压、单轴不同加载以及三轴不同加载条件下花岗岩声发射特征,发现常规单轴和常规三轴试验岩样声发射规律基本一致;大致均在峰值应力强度的90％左右,声发射累计计数突然增大,可将此作为判定花岗岩破坏的前兆特征;在室内岩石力学试验与现场调研的基础上,基于全应力-应变图,结合冲击能系数判据,确定金源矿区的岩爆倾向性,且用单轴循环加卸载方式来快速判断岩石岩爆倾向性具有一定的参考价值,并可在进一步的研究中将其应用到现场预测当中。     

岩石压裂过程中的声发射信号研究

当岩石受力变形和断裂时,会产生声发射现象（弹性波）,对其声发射事件的分析,可用来研究岩石裂纹形成机制和断裂过程。本文利用MEMS传感器对花岗岩单轴压裂过程的声发射事件进行研究,发现岩石试样破裂失稳可划分为四个过程。在整个应力加载过程中,声发射事件次数随岩石应变先呈增长趋势,后在岩石发生宏观断裂前呈减少趋势;声发射能量一直呈增长趋势,在岩石宏观断裂时达到最大;其声发射信号的频率一般为200～700Hz,随断裂的发生有降低的趋势。研究同时也表明,可通过对事件本身的定位（微震源定位）来研究岩石断裂位置。因此,MEMS传感器可应用于煤矿、水库和油田压裂等微地震的监测。     

基于地音与电磁波CT的掘进工作面冲击危险性层次化评价方法研究

目前掘进工作面冲击地压事故频发,通过分析各评价方法在掘进工作面应用中存在的优势与局限,建立了一种基于地音监测与电磁波CT探测的掘进工作面冲击危险性层次化评价方法;该方法将冲击危险性评价目标在时间和空间上进行分解,通过地音实时监测确定评价的时间层,通过电磁波CT探测确定评价的空间层,以时间层的执行结果做为空间层的执行判据,克服了基于单一监测或探测手段的评价方法在掘进工作面应用中存在的不足,实现了掘进工作面冲击地压实时预警及危险区域精准划分的双重功能,提高了掘进工作面冲击地压评价的效率与准确性,指导了现场实际卸压工作。     

煤体破裂声发射的频谱特征研究

对受载煤体声发射的频谱特性及变化规律进行了测试及研究分析，结果表明，煤体受载破裂时，其声发射信号的频谱不是一层不变的，而是随载荷及变形破裂过程而发生变化，基本上是随着载荷的增大及变形破裂过程的增强，声发射信号增强，主频带增高．煤体声发射的频谱特征变化与煤体变形破裂过程密切相关．     

煤体声发射与电磁辐射监测冲击矿压危险的应用研究

研究了煤体变形破坏过程中产生的声发射及电磁辐射信号特征,利用地音仪及电磁辐射仪对华丰煤矿四层煤冲击矿压危险进行监测,找出了冲击矿压发生前的声发射及电磁辐射规律,摸索出了四层煤的监测预报参数及预报指标,实现了工作面冲击危险的监测预报,应用效果较好。     

烧变岩石受压破坏全过程声发射特征试验

在对烧变岩石受压破坏全过程进行声发射试验基础上,检测了岩样从加载直至破坏过程中的声发射活动,得到了烧变岩石破坏全过程的力学特征和声发射特征,探讨了声发射信号在岩石受力变形破坏过程中的变化规律,为正确利用声发射信息监测岩石破坏的前兆现象提供了理论依据。     

岩石强度对于组合试样力学行为及声发射特性的影响

为研究岩石强度对煤、岩体整体失稳的影响,测试并研究了不同组合煤岩试样单轴压缩过程的破裂形式、应力应变特性、试样强度、声发射特性等规律,分析了岩石强度对于组合试样力学行为的影响。结果表明:组合试样应力-应变曲线位于煤体和岩石之间,更加靠近煤体;随着岩石强度的升高,组合试样从屈服到达峰值的速度越来越快;煤体相同条件下,岩石的强度较低时,组合试样裂纹会向岩石内扩展,同时岩石发生拉伸破坏,岩石强度较大时,破裂主要发生在煤体内;组合煤岩试样屈服点和峰值的应力比值相差不大,屈服点和峰值的应变比值随岩石强度的升高不断升高,两者比值和岩石强度呈线性关系;组合试样峰值应力处声发射信号能量值和脉冲值随岩石强度的增加呈线性升高。