近距离突出煤层群水力冲孔卸压瓦斯抽采及效果评价研究

为高效评价近距离突出煤层群水力冲孔卸压瓦斯抽采效果,基于弹性力学、渗流力学和Klinkenberg效应等理论,建立了包含煤岩变形、瓦斯运移、孔隙率和渗透率演化数学方程的低透气性含瓦斯煤气固耦合模型,采用COMSOL Multiphysics数值模拟软件模拟分析了近距离突出煤层群水力冲孔钻孔周围煤体瓦斯压力与孔径之间的时...     

煤岩电磁辐射响应信号的相空间分析

为了研究煤岩电磁辐射响应信号的复杂性及其动力学特征,通过对华丰矿实测煤岩电磁辐射信号的相空间分析,计算并分析重构相空间中的煤岩电磁辐射信号的关联维及最大李雅谱诺夫指数随嵌入维增加而发生变化的情况,发现其关联维趋于一稳定值,此外它还具有正的最大李雅谱诺夫指数,为进一步对煤岩电磁辐射响应信号进行混沌分析打下基础。     

煤岩循环加载破坏电磁辐射能与耗散能的关系

研究了煤岩体损伤破坏过程中的能量转化机制,以煤岩体加卸载循环过程中产生的滞回环为桥梁建立了受载煤岩体电磁辐射能与耗散能之间的关系,并利用龙煤集团新陆及峻德煤矿煤样进行了实验室实验验证.结果表明:煤样电磁辐射能累计与对应的耗散能累计(滞回环面积累计)很好的服从y=aln x+b形式的关系,正相关系数多在0.90以上,不同频率天线接收的电磁辐射信号不会对此关系产生实质影响;由于煤岩体内部结构的强离散性,相同矿区相邻取样点的煤样在整个破坏过程中产生的电磁辐射累计能量存在一定的差异,对应的耗散能也有所不同,但总体上两者呈正相关关系.     

煤与瓦斯突出危险性的图示判别法

提出一种对煤与瓦斯突出危险性进行综合判别的图示方法，该方法简单可行，应用方便，适用性和可靠性较强。     

基于FLAC3D模拟的矿山巷道掘进煤岩变形破裂力电耦合规律的研究

首先通过FLAC3D软件对矿山巷道掘进过程中煤岩内部应力场分布规律进行了数值模拟,并提取了各个单元的应力值;然后根据数值模拟应力值和煤岩受压变形破裂过程中产生的电磁辐射(EME)强度与煤岩内部应力之间的力电耦合关系式研究了巷道掘进过程中产生的电磁辐射信号变化规律。研究结果表明:模拟应力值的变化规律与理论分析和现场实际围岩应力显现规律是一致的,从而说明该方法能正确模拟现场煤岩受采动影响时内部应力场的变化规律;将较大范围煤岩体单元当作电磁辐射源时的计算结果只比将应力集中区看作电磁辐射源的计算值大3%～8%,说明在现场监测到的EME强度反映的是应力集中区煤岩变形破裂的程度;EME强度在迎头沿着走向符合先逐渐增大达到峰值后再逐渐降低的规律,呈现出与煤岩内部应力变化相同的规律;随着迭代时间的增加,EME强度在同一监测点的变化关系先是逐渐增加,增加到一定程度后趋于平缓,反映了煤岩体内部应力的变化规律;巷道开挖后内部应力变化的快慢表现在EME强度的变化上。现场钻孔内不同深度EME强度测定结果基本上也呈现出与模拟结果相同的变化趋势,同时证明了力电耦合方法的合理性。     

煤样破裂表面电位多重分形特征

为深入分析煤样受载破裂机制,试验研究了煤样单轴压缩下表面电位变化规律,应用多重分形统计理论分析表面电位信号,计算其多重分形谱,并分析多重分形谱特征参数随加载过程的变化规律。研究结果表明：煤样表面电位信号存在多重分形特征,在较大尺度内满足标度不变性;不同尺寸的试样,表面电位信号多重分形谱呈右钩状;多重分形谱特征参数Δα和Δf的变化规律与试样受载变形破裂过程具有良好的对应关系,Δα和Δf经过较长时间平稳升高后迅速下降的趋势改变可以作为破裂的前兆信息,对试样失稳进行提前预警。     

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.     

隧道砂岩破裂过程的电位信号研究

研究了砂岩破裂过程的电位信号规律及其破坏的电位前兆特征,结果表明,砂岩在破裂过程中有电位信号产生,电位信号与试样的变形破裂呈现良好的对应关系;电位信号对加载初期的变形破坏及裂纹的生成比较敏感,声发射在初期比较平淡,在加载后期电位幅值略有降低,而声发射信号大量增加;在试样的加速变形过程中在应变峰值的70％～97％范围内有强脉冲电位信号出现,电位信号的峰前突增可以作为砂岩破坏的前兆特征.通过研究煤岩体破裂过程的电位信号变化规律,可以加深对岩石破裂微观过程的认识,为将来利用电位技术监测隧道岩体稳定性及隧道施工安全提供了基础性研究结果.     

基于控制图的煤矿冲击地压电磁辐射预测

为了预测煤矿冲击地压的危险,利用控制图分析煤矿冲击地压电磁辐射数据和工作面煤体电磁辐射随时间的动态变化趋势及规律,并且根据数据点的落点区域分布及点的序列状态来预测未来发生冲击地压灾害的可能性.研究表明,当不少于6个连续数据点呈连续增长或降低趋势时或者电磁辐射数据点连续落在控制图中线下侧时,都可能在未来发生煤岩的剧烈破坏或能量释放.     

考虑变形破坏的煤层钻孔瓦斯流场分布特征数值分析

基于弹塑性理论与渗流机理,采用Comsol Multiphysics的应力场和渗流场耦合功能,考虑煤层钻孔变形破坏,模拟了单孔状态和多孔布置形式下煤层钻孔瓦斯渗流,分析了变形破坏成因和瓦斯流场分布特征。