水对煤样的力学特性及声电特征影响分析

为得到水对煤样力学性质及声电特征的影响规律,对干燥煤样和饱和煤样进行了拉伸试验,比较分析了拉伸过程中干燥、饱和煤样的应力-应变和声电信号的变化差异。研究表明:拉伸过程中,煤样经历了应变线性增长、塑性增长和拉伸破裂3个阶段,电磁辐射及声发射信号与煤样变形破裂基本同步对应,加载初期,声电信号较小,当发生塑性变形或破裂变形时,声电信号迅速增长至峰值;水使煤样的抗拉强度降低31.5%,使拉应变增长101.1%,即水对煤样具有降低强度、增加塑性,使声电信号衰减的作用。监测分析表明煤样声电信号的变化幅度可评价水对煤样的影响程度。     

梁北煤矿11141工作面采动应力分布规律

采用自主研发的采动应力监测系统对梁北煤矿11141工作面进行采动应力实时监测,通过数值模拟及工程实践相结合的方法分析了工作面前方煤体采动应力的变化特征及规律。结果表明,梁北煤矿11141工作面前方煤体内部采动应力变化经过原始稳定期、缓慢增长期、快速增长期以及卸压期4个阶段;采动影响距离为100 m左右,应力峰值为35 MPa左右,应力集中区范围为10~30 m。     

采场底板高承压水突水“三场”演化研究

采场底板承压水严重威胁着工作面的安全生产。通过理论分析建立了裂缝尖端力学模型,推导了裂缝力学平衡方程,分析了高承压水上工作面回采引发底板突水的裂缝扩展条件;利用RFPA软件模拟分析了承压水上工作面回采期间围岩应力场、损伤场与渗流场的演化过程,揭示了煤层底板承压水突水机制。研究结果表明:导水裂缝的扩展条件是孔隙水压力与地应力的合力大于煤岩体内部黏聚力;采矿活动改变了围岩应力场分布,造成局部应力集中,并引发煤岩体内部损伤破坏,大规模突水后主应力比裂纹开始扩展时显著增大;内部损伤增强了煤岩体的渗透性,增大了渗流场影响区域。     

坚硬顶板断裂及能量转化分析

为了揭示坚硬砾岩顶板断裂的应力演化及能量转化规律,根据2334综采工作面工程条件,运用离散元程序UDEC对不同厚度条件下的坚硬顶板开采活动进行模拟。结果表明,随着基本顶厚度的增加,工作面初次来压步距、周期来压步距均随之增加;通过增加基本顶断裂运动过程的能量消耗、降低外部载荷对基本顶的能量输入效率、降低自身的重力势能等措施可以降低基本顶断裂时能量的释放。     

锚网煤巷顶板离层临界值的计算和分析

对于锚网支护的煤巷来说,顶板离层是潜在的安全威胁。为确定锚网煤巷的顶板离层临界值,分析了煤巷顶板离层的发生机理,建立了锚网实体煤巷道和锚网沿空巷道的顶板临界离层的力学模型;在此基础上通过近似和简化,求解了两类锚网煤巷的离层临界值数学表达式。最后根据一回采工作面的基本条件,试算了两类煤巷的顶板离层临界值,并与实际观测数据进行了对比和分析。结果表明沿空巷道的顶板离层值远大于实体煤巷道的顶板离层值,建立的沿空巷道离层值表达式能够很好的与实测值吻合,实体煤离层值表达式与实测值虽有差距,但能够用于巷道掘进期间的顶板离层预测。     

基于钻孔电磁辐射法的煤体应力分布测试

采掘工作面前方煤体应力分布和冲击地压的发生有密切关系,而煤岩受载产生电磁辐射与受载应力之间呈现对应关系,通过在两巷内帮煤体施工钻孔并测试钻孔电磁辐射,可以间接得到工作面前方煤体内应力分布规律.以峻德矿三水平北17 #煤层三、四区一段煤层具有较强的冲击危险性为例,采用钻孔电磁辐射法分析煤体应力分布特征,为冲击地压的预防提供依据.     

受载煤体全应力-应变过程电阻率响应规律

为了研究煤体变形破坏过程电阻率变化特征,利用自建的受载煤体电阻率实时测试系统,对单轴压缩过程煤体应力、应变及电阻率进行了测试,分析了全应力-应变不同阶段煤体电阻率响应规律及变化机制。研究结果表明:煤体全应力-应变过程中,扩容现象发生时电阻率变化趋势出现突变,由下降转为上升,呈不规则"V"字形变化;在扩容发生前的压密阶段和弹性阶段,电阻率的变化由孔隙裂隙的闭合及应力作用决定,扩容的发生使得煤体在塑性阶段电阻率总是呈上升趋势,煤体进入破坏阶段后电阻率进一步上升。通过对煤体电阻率进行连续实时监测,可将电阻率变化规律作为前兆信息,以反映煤体失稳破坏前的扩容突变现象。     

煤矿冲击地压监测和防治技术的研究现状及进展

随着开采深度的增加,冲击地压已成为威胁我国煤矿安全生产的主要因素之一。冲击地压监测技术可分为综合指数法、钻屑法和测量法等常规监测法和地质电法、微重力法、声发射法、微震法和电磁辐射法等地球物理监测法;冲击地压的防治技术以煤层注水、开采保护层、爆破卸压及开槽卸压等为主。通过比较各监测方法的优缺点及适用条件,指出以电磁辐射为代表的地球物理监测法具有非接触、连续动态监测、对生产影响小等优点;在深部开采条件下,可采用多种防冲技术相结合的综合防冲技术,以提高冲击地压的治理效果和改善矿井的安全生产水平。     

电磁辐射技术在煤与瓦斯突出预测中的应用

通过电磁辐射技术在中平能化集团天安十矿己15,1624110工作面预警煤与瓦斯突出的实践,提出了该工作面电磁辐射预警的流程:以电磁辐射指标的区域特征为基础确定整个工作面的重点监测区域,以电磁辐射指标的动态特征为基础圈定受采动影响的突出危险区域,采用电磁辐射指标与常规指标进行防突措施的效果检验。结果表明电磁辐射预警技术可以有效提高煤与瓦斯突出预警的准确性和可靠性。     

孤岛工作面冲击地压危险综合预测及效果验证

根据鹤岗南山矿237孤岛工作的实际开采条件,运用综合指数法和数值模拟方法进行采前冲击危险性区域预测,运用钻屑法和电磁辐射法进行开采冲击危险性局部预测,并将预测结果与工作面开采过程中的应力集中及冲击危险显现情况进行比较.结果表明,综合预测结果与现场实际相吻合,可信度高,能够实现237孤岛工作面冲击地压危险的准确预测.