冲击矿压预测的电磁辐射技术及应用

试验研究表明，煤岩在冲击破裂过程中，裂缝的形成和颗粒的摩擦会产生电磁辐射；煤岩体所受的应力越高、变形破裂越强烈，电磁辐射信号越强；现场观测的微震和冲击矿压发生前，电磁辐射也有较大幅度的增加．为此，提出了非接触式电磁辐射预测冲击矿压危险的临界指标和偏差技术．     

隧道围岩的损伤与声电监测

采用EAE-04声电测试系统，利用声发射(AE)和电磁辐射(EME)信号上升沿时间和持续时间的关系，排除噪音等影响，从而确定有效信号；采用AE频度和能量率的变化规律，以及EME脉冲数的变化规律，分析隧道围岩的活动性并进行实时监测．实践表明，连续动态监测隧道围岩的活动性就能够确保隧道及其上方建筑物的安全。     

坚硬顶板对冲击矿压危险的影响分析

顶板岩层结构,特别是煤层上方坚硬厚层砂岩顶板是影响冲击矿压发生的主要因素之一。通过实验研究、现场实测、冲击矿压现象分析,说明了顶板坚硬岩层,特别是顶板的关键层运动、破断对冲击矿压的发生有巨大的影响。掌握顶板的运动规律,并对其进行监测,可达到预测预报冲击矿压危险的目的     

平三矿庚组煤坚硬顶板的治理

庚组煤层是平顶山矿区新开发的最下煤层。目前在平顶山矿区中仅有二、三矿首先开采该煤层。它的开采成功与否对平顶山矿区后备储量的开发,延长老矿服务年限意义深远。但平顶山庚组煤层系不稳定煤层,顶板属难管理的坚硬顶板。平三矿自1985年先后开采该煤层三个区段以来,曾发生多起顶板事故。其中1987年     

褶皱区底煤厚度对动载诱发巷道底板冲击的影响

为了探讨褶皱区不同底煤厚度对动载诱发巷道底板冲击的影响,使用岩体力学和FLAC2D有限差分数值模拟软件研究了不同底煤厚度作用下应力波诱发特厚煤层巷道底板冲击的动态响应规律。研究表明,动力扰动的作用是使处于极限应力下的煤体应力增加并打破平衡状态从而诱发底板冲击;动载作用下,若底煤下方为厚度较大的坚硬粗砂岩,当底煤厚度d3 m时,当受一定强度应力波扰动时并不失稳;当底煤厚度d≥3 m时,底板容易受扰动失稳,且底板冲击显现强度呈缓慢增加;首次冲击失稳后,二次冲击矿压危险性降低。     

厚硬岩层下孤岛工作面开采“T”型覆岩结构与动压演化特征

为研究厚硬岩层下孤岛工作面开采对强矿震或冲击矿压的影响,理论分析鲍店矿103上05孤岛工作面厚硬覆岩空间结构及其破断运动对矿震活动的影响,并对孤岛面开采的冲击矿压危险性进行了动态评价。研究表明:103上05工作面在竖向剖面上为一非对称"T"型孤岛覆岩结构,其长臂侧易出现关键层大尺度破断运动,诱发强矿震与冲击矿压的危险性较高;在水平层面上亚关键层破断形成"O"型断裂结构,巨厚主关键层则以大尺度"OX"模式分层破断。各级关键层的逐级破断与运动是矿震活动的主要动力源。根据微震实测,矿震活动多集中在"T"型结构长臂侧,尤其是能量大于105J的强矿震主要出现在103上06采空区与103上05工作面巨厚主关键层中,并表现出很高的S,P波能量比。通过波速梯度异常区的动态反演,对"T"型孤岛面覆岩运动的动压危险性进行评价,效果良好。同时,分别进行煤层静载预卸压与低位顶板走向步距式超前预裂,降低了强矿震活动对煤体的冲击扰动效应。     

震动波在煤岩介质中传播特性的模拟研究

利用FLAC3D数值模拟软件的Dynamic模块,将井下实测的一次冲击矿压信号作为震源,模拟研究了冲击震动波在不同煤岩介质中的传播特性,取得了如下主要结论：① 震动波在煤岩层中的衰减与传播距离呈乘幂关系,且垂直方向的衰减指数要大于水平方向的衰减指数。② 弱岩层结构对震动波的传播起到了很好的能量衰减作用,岩性越弱,厚度越大,震动波的衰减越显著。③ 弱岩层结构距离巷道顶板越近,对震动波的衰减效果越明显。此外,通过现场工程实践验证了震动波在弱岩层结构中传播的衰减效应。     

封闭柔性支护结构对底板冲击矿压的抑制机理

针对底板破坏型冲击矿压的巷道支护问题,采用理论分析和数值模拟的方法研究了锚网与"O"型棚联合支护形成的封闭柔性支护结构对底板型冲击的抑制作用。研究表明:相同采掘地质条件下,采用封闭柔性支护结构的巷道和采用其他支护形式的巷道一样,底板存在高水平应力集中现象,具有冲击危险性,在动载扰动作用下,底板垂直位移瞬间增大,水平应力降低,发生了底板冲击显现;而与其他支护形式的巷道不同的是冲击后没有发生严重的底板破坏,而是以巷道围岩的径向变形为主,位移量也相对较小。说明封闭柔性支护结构虽然不能完全消除冲击危险,但可以降低冲击的显现规模和程度。研究成果对类似矿井的冲击危险巷道支护具有借鉴意义。     

深井综放工作面矿压显现规律分析

针对某煤矿典型深部矿井的特点,对E3202工作面的顶板进行了分类,分析了E3202工作面开采过程中的周期来压和动压系数变化规律,最终确定了E3202工作面的来压特点,得到了推进度与周期来压的线性公式,并据此对E3202工作面的支架参数的合理性进行了分析,分析结果表明:所用支架完全满足E3202综放工作面的支护要求,可为类似条件的工作面支护设计提供技术参数。     

动载扰动诱发底板冲击矿压演化规律研究

为了研究动载作用下底板冲击矿压的演化规律,采用理论分析和数值模拟的手段研究了动应力波作用下巷道底板煤体的应力和位移等参数的响应特征,揭示了动载扰动诱发底板冲击的原因和显现过程。研究结果表明:动应力和巷道底板的高水平应力叠加使底板煤体达到或超过强度极限发生屈曲失稳和变形,并且应力波入射到底板表面反射形成拉应力导致底板发生层裂破坏,在这过程中破坏范围逐渐扩大,导致底板冲击。动载作用过程中底板煤体的水平应力、垂直应力、应力差先上升后瞬间大幅度降低,同时底板煤体拉伸破坏的层裂破坏范围和垂直位移瞬间增加,在此过程中,底板水平应力集中现象逐渐消失。