超声振动在矿山煤岩致裂中的研究进展与展望 被引量：1

1

作者 王旭锋 牛志军 +4 位作者 张磊 李翔宇 王纪尧 常泽超 陈旭阳 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期232-243,共12页

为了推动超声振动致裂煤岩体技术的发展,提高矿山煤层气增产及硬岩掘进的效率,回顾了超声波技术的发展历程,综述了超声振动在致裂煤岩体方面的应用现状与研究进展,明确了超声振动在煤岩致裂领域存在的关键阻碍性技术难题及发展趋势。(1... 为了推动超声振动致裂煤岩体技术的发展,提高矿山煤层气增产及硬岩掘进的效率,回顾了超声波技术的发展历程,综述了超声振动在致裂煤岩体方面的应用现状与研究进展,明确了超声振动在煤岩致裂领域存在的关键阻碍性技术难题及发展趋势。(1)总结了传统技术在矿山煤层气增产和硬岩掘进领域存在的技术问题,介绍了超声波技术的独特优势及应用领域,阐述了超声波发生器和超声波换能器的发展阶段及相应性能;(2)归结了超声振动煤层气促解增渗装置及流程,分析了超声振动煤层气促解增产现状,阐明了超声空化效应、机械振动效应、热效应作用下煤层气降压、加速、位能及动能增加进而促进其解吸增渗的机制;(3)归纳了超声振动破岩装置及流程,阐述了超声振动破碎硬岩的进展,揭示了超声振动产生的机械振动效应与热效应作用下疲劳损伤、微裂纹亚临界扩展、矿物颗粒不均匀热膨胀或矿物相变、岩石物理力学特性劣化导致硬岩破碎的内在机理;(4)针对超声波发生器、换能器及超声振动在矿山致裂煤岩体中的局限度,对未来超声振动致裂煤岩体在现场高效应用的研究重点提出了4点建议:高性能防爆型超声波发生器和换能器的研发,超声振动促解增渗机理的深入分析及管线技术框架设计,多功能及多场耦合室内超声振动致裂煤岩体设备研制与试验,井下抗干扰超声振动设备的研发应用。 展开更多

关键词 采矿工程 超声作用装置 超声振动 煤层气增渗 硬岩破碎

下载PDF 职称材料

深部高应力工作面冲击危险监测预警效能分析及优化

2

作者 赖敏 赵卫卫 +2 位作者 张璐 陆泽淋 曹安业 《煤炭科技》 2023年第5期91-98,共8页

合理的冲击地压监测预警方法及其预警指标和临界值,可以有效预测煤岩体活动的危险程度,指导现场冲击地压防治工作的开展。以园子沟煤矿1012001工作面为研究对象,利用其回采过程中的微震、钻屑、应力在线监测数据,对其冲击地压监测预警... 合理的冲击地压监测预警方法及其预警指标和临界值,可以有效预测煤岩体活动的危险程度,指导现场冲击地压防治工作的开展。以园子沟煤矿1012001工作面为研究对象,利用其回采过程中的微震、钻屑、应力在线监测数据,对其冲击地压监测预警方法进行了预警效能分析和指标优化。研究表明,1012001工作面原有的钻屑量、应力在线、微震监测预警指标临界值偏高,且预警级别单一,无法对压力显现进行有效预警,整体的预警效能差;利用现场监测数据和统计分析的方法优化了原有的监测预警指标及其临界值,得到了钻屑分段预警、应力在线分级预警、微震多子项分级预警模式及其相应的预警指标临界值,研究成果可以为现场冲击地压监测预警体系的建立提供借鉴。 展开更多

关键词 高应力工作面 冲击地压 监测预警 统计分析

下载PDF 职称材料

工作面单双巷顶板爆破应力演化规律研究

3

作者 牟宗龙 张泽辉 +4 位作者 张修峰 盖元 庄佳鑫 史毛宁 董晓勇 《煤炭工程》 北大核心 2024年第2期114-121,共8页

坚硬顶板是影响工作面冲击危险的重要因素,实践中常采用爆破技术对工作面顶板进行预裂和卸压。以田陈煤矿3煤层上方存在坚硬顶板的7202工作面为对象,采用理论分析、数值模拟、工业试验等方法,研究了不同爆破高度、工作面单巷和双巷顶板... 坚硬顶板是影响工作面冲击危险的重要因素,实践中常采用爆破技术对工作面顶板进行预裂和卸压。以田陈煤矿3煤层上方存在坚硬顶板的7202工作面为对象,采用理论分析、数值模拟、工业试验等方法,研究了不同爆破高度、工作面单巷和双巷顶板爆破下围岩应力演化及微震规律。结果表明:针对低位亚关键层采用单巷和双巷爆破时,爆破高度越大,巷道围岩峰值应力越低,卸压效果与爆破高度呈正相关关系;但采用双巷爆破时,当爆破高度增加至6倍采高(亚关键层中部位置)以上时,工作面中部区域会出现应力升高现象,且工作面越短应力升高越明显;在7202工作面初采阶段进行高度为3倍采高的单巷顶板爆破时,微震多集中在巷道区域,卸压效果一般,改为双巷顶板爆破并提高爆破高度至6倍采高后,微震多集中到工作面中部区域,无大能量微震事件发生,应力监测预警次数也大幅降低,巷道区域卸压效果较好。 展开更多

关键词 冲击地压 坚硬顶板 单双巷顶板爆破 爆破高度 应力演化

下载PDF 职称材料

甜水堡煤矿煤巷支护参数与设备工艺优化研究

4

作者 孟键 朱长华 +2 位作者 牛志军 王旭锋 吕昊 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第3期151-159,共9页

目前巷道快速掘进技术研究主要针对巷道快速掘进的影响因素、设备优化等,对巷道空顶距、支护参数、施工工艺联合优化的研究较少。针对该问题,以甘肃省环县甜水堡煤矿2号井1309工作面回风巷为研究对象,对煤巷支护参数与设备工艺优化方法... 目前巷道快速掘进技术研究主要针对巷道快速掘进的影响因素、设备优化等,对巷道空顶距、支护参数、施工工艺联合优化的研究较少。针对该问题,以甘肃省环县甜水堡煤矿2号井1309工作面回风巷为研究对象,对煤巷支护参数与设备工艺优化方法进行研究。分析了巷道掘进各工序的用时特征,得出掘进、永久支护、临时支护用时最多,占比分别为25.3%,49.9%,6.2%;以耗时最长的3个工序为重点优化方向,构建了掘进工作面空顶区顶板力学模型,得出掘进工作面理论最大空顶距为2.32 m,考虑现场受设备、地质、工艺等因素影响,确定空顶距为2.0 m;根据不同支护方案下巷道围岩应力、变形、塑性区的分布特征,结合巷道高效掘进需求,确定最佳锚杆间排距为800 mm×1000 mm。结合巷道实际的地质条件,配套优化了掘进设备、临时支护工艺与施工工艺。现场试验结果表明,优化后最大日进尺由8 m提高到10 m,巷道掘进速度提高了25%;巷道围岩变形基本处于稳定状态,最大变形量为226 mm。优化方案不仅保证了巷道的安全稳定,还显著提高了巷道的掘进速度。 展开更多

关键词 快速掘进 极限空顶距 围岩控制 支护参数优化 支护工艺优化 施工工艺优化

下载PDF 职称材料

基于虚拟仿真技术的实验类课程资源建设及教学模式探索 被引量：16

5

作者 牟宗龙 万志军 +1 位作者 张源 马文顶 《教育教学论坛》 2020年第1期384-386,共3页

文章以中国矿业大学采矿工程专业实验类课程为例,论述了建设虚拟仿真实验教学资源的必要性,介绍了采矿工程虚拟仿真实验资源和平台,以及虚拟仿真教学资源的设计思路和过程;探讨了基于虚拟仿真技术的实验类课程翻转教学方法,为解决传统... 文章以中国矿业大学采矿工程专业实验类课程为例,论述了建设虚拟仿真实验教学资源的必要性,介绍了采矿工程虚拟仿真实验资源和平台,以及虚拟仿真教学资源的设计思路和过程;探讨了基于虚拟仿真技术的实验类课程翻转教学方法,为解决传统实验教学难题提供了一个途径。 展开更多

关键词 人才培养 实验教学 虚拟仿真 翻转教学

下载PDF 职称材料

深部复杂覆岩结构煤层开采冲击地压致灾层位判识研究

6

作者 贺海鸿 张宁 +2 位作者 王冰 王常彬 曹安业 《煤炭技术》 CAS 2024年第5期56-59,共4页

以孟村煤矿401102工作面为研究对象,系统开展深部复杂覆岩结构煤层开采冲击地压致灾层位判识数值模拟研究,建立覆岩冲击地压致灾影响系数Wrb,揭示工作面不同覆岩条件下各岩层致灾影响程度特征与致灾关键岩层分布规律。研究表明:(1)40110... 以孟村煤矿401102工作面为研究对象,系统开展深部复杂覆岩结构煤层开采冲击地压致灾层位判识数值模拟研究,建立覆岩冲击地压致灾影响系数Wrb,揭示工作面不同覆岩条件下各岩层致灾影响程度特征与致灾关键岩层分布规律。研究表明:(1)401102工作面煤层上方100 m范围亚关键层均为致灾影响程度较大岩层,同时非关键层运动破断的冲击致灾作用也不可忽视;(2)401102工作面基本顶为最主要冲击致灾岩层;(3)当对401102工作面内Wrb较高岩层采取地面水平井压裂后,冲击地压治理效果较好。研究成果可为深部煤层开采顶板灾源准确识别与冲击地压精准防控提供借鉴与指导。 展开更多

关键词 冲击地压 覆岩破断 灾源判识 水力压裂 微震监测

原文传递

深部留底煤巷道冲击地压破坏机理与卸压实践

7

作者 相里海龙 张宁 +2 位作者 邓辉 王常彬 曹安业 《煤炭技术》 CAS 2024年第5期96-101,共6页

深部矿井留底煤巷道在回采过程中,存在工作面超前区域巷道底板冲击地压显现的问题。为探究此类条件下巷道底板冲击机理及有效防治手段,以孟村煤矿401102回风巷为工程背景,利用UDEC数值模拟软件建立深部留底煤巷道模型,开展巷道底板冲击... 深部矿井留底煤巷道在回采过程中,存在工作面超前区域巷道底板冲击地压显现的问题。为探究此类条件下巷道底板冲击机理及有效防治手段,以孟村煤矿401102回风巷为工程背景,利用UDEC数值模拟软件建立深部留底煤巷道模型,开展巷道底板冲击区域的应力分布特征研究,研究顶、底板岩层强度弱化对底板应力分布的影响规律,并验证巷道顶板预裂爆破及底板爆破针对底板冲击的防治效果。结果表明:(1)巷道煤层底板中部下方3~5 m煤体内水平应力集中,最大值43.39 MPa,巷道底板水平应力集中是留底煤巷道冲击地压显现的主要诱因;(2)巷道围岩弱化模拟,水平应力差峰值分别降低了22.59、22.91 MPa,有效降低了底板水平应力集中程度。针对巷道底板冲击问题,提出了顶板预裂爆破降低静载集中的防治策略。根据现场实测数据,401102回风巷采取以上措施后,安全回采至工作面结束,顶板预裂爆破有效提高了巷道安全性,可为类似条件下冲击地压防治提供工程借鉴。 展开更多

关键词 底板冲击 数值模拟 顶板预裂爆破

原文传递

我国煤矿矿震发生机理及治理现状与难题 被引量：3

8

作者 曹安业 窦林名 +4 位作者 白贤栖 刘耀琪 杨科 李家卓 王常彬 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1894-1918,共25页

随着我国煤矿开采深度和开采强度不断增加,煤矿矿震以前所未有的频度和强度展现出来,引起政府部门和社会民众的广泛关注。在政府倡导及科研人员积极探索下,我国在矿震致灾机理研究与工程治理实践方面取得了一系列重要进展,在正确认识矿... 随着我国煤矿开采深度和开采强度不断增加,煤矿矿震以前所未有的频度和强度展现出来,引起政府部门和社会民众的广泛关注。在政府倡导及科研人员积极探索下,我国在矿震致灾机理研究与工程治理实践方面取得了一系列重要进展,在正确认识矿震现象与矿震灾害防控方面取得了长足进步。总结了矿震发生现状,基于我国煤矿矿震研究成果,系统阐述了矿震发生机理、破坏效应、防治技术等方面研究进展与主要难题。结论如下:矿震发生条件复杂,诸多学者从不同角度给出了矿震的定义与分类,总结前人研究后笔者从狭义和广义方面提出了矿震定义,根据矿震发生后的现象及发生机理对矿震进行了分类;矿震致灾现象普遍存在于矿山开采活动中,世界主要采矿国家均有记录,矿震灾害的专业预防与治理已刻不容缓;我国矿震的专业治理起步较晚,但近年来国家部委、省市以及地方管理机关陆续颁布关于矿震防范的规章制度,有力提升了我国矿震灾害治理和应急处置能力;总结了我国煤矿矿震宏观触发机制包括煤柱失稳诱发矿震、顶板破断运动诱发矿震以及断层错动滑移诱发矿震,矿震微观破裂机制包括震源张拉破裂、震源内爆破裂以及震源剪切破裂;从矿震震源参量、震动波传播衰减规律以及震动波扰动情况等方面探讨了矿震的致灾效应,归纳了矿震对井上下的扰动致灾评估方法;以源头防控为宗旨,以精准预防为方针,概括了我国煤矿矿震治理现状与难题。当前,我国煤矿矿震依然存在“震源找不准、灾害控不住”等难题,亟待深入研究矿震孕育发生机理、破坏效应及防控技术方法,以保障煤炭绿色安全高效开采,支撑国家深部资源开发和能源安全战略。 展开更多

关键词 煤矿矿震 发生机理 破坏效应 震源破裂机制 治理技术

下载PDF 职称材料

局部震动诱发煤体非稳态裂纹扩展及其冲击显现特征

9

作者 鞠明和 朱涵 +3 位作者 窦林名 胡李华 韩泽鹏 马小涛 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期2035-2048,共14页

为探明脆性煤体受静载作用下细观裂纹演化规律及宏观冲击显现特征,通过实验和模拟相结合的方法开展了煤样受压脆性破断的声发射信号演化及应力降过程研究。结果表明,煤体瞬时应力降过程裂纹演化规律与常规准静态受载过程在裂纹扩展诱发... 为探明脆性煤体受静载作用下细观裂纹演化规律及宏观冲击显现特征,通过实验和模拟相结合的方法开展了煤样受压脆性破断的声发射信号演化及应力降过程研究。结果表明,煤体瞬时应力降过程裂纹演化规律与常规准静态受载过程在裂纹扩展诱发机制和裂纹扩展模式及范围方面均有显著差异:瞬时应力降中局部裂纹剪切滑移引发的大能量震动事件诱发其临自由面细观拉伸裂纹快速扩展贯通,进而形成碎屑并弹射飞出,其过程以拉伸裂纹动态扩展为主,而剪切裂纹在形成贯通面过程中产生;煤体受载大能量震动事件呈局部积聚并向周边扩展的规律,其形成的扰动诱发煤体局部细观裂纹快速扩展贯通及结构动态失稳,引发煤体宏观应力降及冲击显现现象;另外,震动事件、应力降及冲击显现存在时序性。煤体冲击显现烈度与应力降前后刚度比及释放能量正相关,所测试煤样临界刚度比约为18.2,小于此值时无明显冲击显现现象,反之,随着刚度比和释放能量增大相继呈现少量碎屑弹射、大量碎屑弹射、碎块弹射和剧烈煤爆4种冲击显现现象;冲击显现中碎屑弹射速度及动能随刚度比增大有一定的上升趋势,同时碎屑极限速度也相应增大。静载作用下煤体动态失稳过程的研究及结论对理解煤矿冲击矿压孕育演化过程及致灾机理有一定的借鉴作用。 展开更多

关键词 局部震动 冲击矿压 裂纹扩展 应力降 动静载 刚度比

下载PDF 职称材料

物理指标与数据特征融合驱动的冲击地压时序预测方法

10

作者 曹安业 刘耀琪 +4 位作者 杨旭 李森 王常彬 白贤栖 刘亚鹏 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期3659-3673,共15页

煤矿智能化建设的大背景下,如何高效的从冲击地压海量监测数据提取有效信息与提高预测预警准确率是未来的研究重点与难点。为解决目前基于物理指标冲击地压预测方法泛化能力较差、对海量数据特征挖掘不充分的困境,结合深度学习技术,初... 煤矿智能化建设的大背景下,如何高效的从冲击地压海量监测数据提取有效信息与提高预测预警准确率是未来的研究重点与难点。为解决目前基于物理指标冲击地压预测方法泛化能力较差、对海量数据特征挖掘不充分的困境,结合深度学习技术,初步尝试建立了物理指标与数据特征融合驱动的冲击地压时序预测方法。以陕西彬长矿区某强冲击危险工作面为背景,分析了多次大能量事件发生前物理指标的变化特征,并统计剖析了仅使用物理指标驱动的冲击地压危险预测指标的短板与不足;提出采用物理指标与数据特征融合驱动的冲击地压时序预测方法,预测模型包括数据预处理、特征提取以及预警模型构建3个模块,数据预处理将原有微震监测数据处理为具有特定时间窗的前兆模式序列,特征提取主要包括基于物理指标的显式特征以及基于卷积神经网络的数据隐式特征提取,提出基于注意力机制的显式特征和隐式特征的深度融合方法,并通过全连接网络实现预测模型分类,实现对不同冲击危险等级的大能量事件进行预测。模型测试结果表明:预测时长为未来1 d、未来2 d以及未来3 d时预测F1分别可达0.956、0.950以及0.854,现场可根据需求选用预测时长;工程应用时模型可对大能量事件准确预测,误差分析结果表明模型预测准确率较高,可满足现场需求。 展开更多

关键词 冲击地压 时序预测 物理指标 数据特征 融合驱动 机器学习

下载PDF 职称材料

高位巨厚覆岩运移规律及矿震触发机制研究 被引量：9

11

作者 白贤栖 曹安业 +6 位作者 杨耀 王常彬 刘耀琪 赵迎春 郭文豪 顾颖诗 吴震 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期10-20,共11页

矿震是由矿山开采引起的非天然地震活动,鄂尔多斯矿区侏罗纪煤层上方常见白垩系巨厚层状砂岩组,巨厚砂岩组破断、滑移容易诱发巨厚覆岩型矿震,研究揭示高位巨厚覆岩的内部活动演化规律与动力响应特征是巨厚覆岩型矿震灾害防控的基础。... 矿震是由矿山开采引起的非天然地震活动,鄂尔多斯矿区侏罗纪煤层上方常见白垩系巨厚层状砂岩组,巨厚砂岩组破断、滑移容易诱发巨厚覆岩型矿震,研究揭示高位巨厚覆岩的内部活动演化规律与动力响应特征是巨厚覆岩型矿震灾害防控的基础。笔者基于符拉索夫厚板理论,结合地面探测孔、地表沉降以及微震监测技术,研究了鄂尔多斯某矿综放开采巨厚覆岩结构演化规律及覆岩内部活动特征,揭示了高位覆岩运动诱发矿震机制。结果表明,综放实体煤回采阶段,采空区面积较小,低位顶板垮落较为迅速,顶板破断角64°~72°,高位巨厚覆岩结构无明显裂隙产生,地表下沉量较小;邻空回采阶段,顶板破断高度向巨厚覆岩层扩展,巨厚覆岩层产生裂隙,巨厚覆岩下顶板破裂角有所增加,并且地表沉降量快速增加呈台阶式下沉。白垩系巨厚砂岩层厚较大、强度较高,推导得出邻空回采阶段工作面推进约324.3 m时,巨厚覆岩结构具备发生初次破断的条件,开始出现强矿震事件;并且其周期破断步距为83.7 m。巨厚覆岩结构破断触发矿震机制为:随采空区面积增加,顶板破裂高度逐渐扩展至高位巨厚砂岩层,该巨厚砂岩层发生竖“O-X”型初次破断、滑移以及周期性破断易诱发强矿震事件。研究结论对高位巨厚覆岩型矿震灾害的预防与治理具有指导作用。 展开更多

关键词 矿震 巨厚覆岩运动 地面钻孔探测 矿震触发机制

下载PDF 职称材料

基于震源机制与定位误差校准的冲击地压危险预测方法

12

作者 刘耀琪 曹安业 +4 位作者 王常彬 杨旭 王强 白贤栖 刘涛 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期2065-2077,共13页

冲击地压智能监测技术迅速发展大背景下,如何利用海量微震监测信息挖掘震源破裂性状并将其应用于冲击地压的预测预警或防控是未来研究的重点与难点。为解决目前微震群破裂机制聚合规律挖掘不充分、震源机制反演技术难以直接应用于冲击... 冲击地压智能监测技术迅速发展大背景下,如何利用海量微震监测信息挖掘震源破裂性状并将其应用于冲击地压的预测预警或防控是未来研究的重点与难点。为解决目前微震群破裂机制聚合规律挖掘不充分、震源机制反演技术难以直接应用于冲击地压的预测预警难题,采用理论分析、数值仿真等手段研究建立基于震源机制与定位误差校准的冲击地压危险预测方法。以内蒙古某冲击地压矿井大能量矿震事件频发2215工作面为研究背景,总结了煤矿微震波形数量有限、噪声影响大、反演效率要求高的特点,比较分析了不同矩张量方法反演震源机制的特点及优缺点,确立了混合矩张量反演法更适用于煤矿应用场景;2215工作面顶板破断诱发事件以拉剪以及压剪破坏为主;大能量事件发生前微震事件剪切成分占比不超过40%,顶板破断主导的微震事件走向角主要分布于3°~80°以及150°~270°,倾角主要分布于70°~90°,存在明显的集聚特征;基于煤矿常见的震源破裂机制及定位误差分析了微震事件聚合的可能性并建立了微震聚合准则,构建了基于震源破裂机制及定位误差校准的危险预测方法及指标;预测实例结果表明考虑震源破裂机制及定位误差后可显著增强微震异常聚合区的识别;微震数据较为完整情况下,基于震源破裂机制及定位误差校准的危险预测指标IP阈值设置为0.7时可实现对不同破裂类型大能量事件的准确预测。 展开更多

关键词 冲击地压 危险预测 震源机制 定位误差校准 大能量事件 聚合分析

下载PDF 职称材料

深井巨厚覆岩邻空采动强矿震孕育发生机理

13

作者 杨耀 曹安业 +6 位作者 白贤栖 刘耀琪 闫振乾 王常彬 王崧玮 赵迎春 顾颖诗 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期220-231,共12页

矿震是深部矿井开采必然出现的动力现象,针对鄂尔多斯矿区白垩系巨厚覆岩邻空采动强矿震频发的现状,采用地面离层探测、地表岩移监测等技术,结合Reissner厚板理论与相对矩张量反演方法,分析了工作面邻空采动下白垩系巨厚覆岩破断运移特... 矿震是深部矿井开采必然出现的动力现象,针对鄂尔多斯矿区白垩系巨厚覆岩邻空采动强矿震频发的现状,采用地面离层探测、地表岩移监测等技术,结合Reissner厚板理论与相对矩张量反演方法,分析了工作面邻空采动下白垩系巨厚覆岩破断运移特征,研究了工作面实体煤阶段向邻空回采阶段过渡区域频发矿震震源破裂模式的演化规律,揭示了白垩系巨厚覆岩深部煤层邻空采动强矿震孕育发生机理。结果表明:综放工作面实体煤回采阶段,白垩系巨厚覆岩无明显裂隙产生,地表沉降稳定,沉降量最大为0.23 m;邻空回采阶段,裂隙发育高度最大至煤层上方444.8 m处白垩系巨厚覆岩,强矿震震源处地表总是最先达到最大沉降,强矿震发生前地表最大沉降量快速增加,较1个月前监测最大沉降量增大超60%,表明白垩系巨厚覆岩破断运动为强矿震动力源,强矿震扰动作用下,巨厚覆岩失稳引起地表再次快速沉降。白垩系巨厚覆岩初次破断步距为307.7 m,与工作面实际推进度基本吻合,佐证了强矿震由白垩系巨厚覆岩初次破断诱发;巨厚覆岩破断厚度增大,其初次破断步距增幅逐渐变缓;工作面面长增大,巨厚覆岩初次破断步距线性增长,巨厚覆岩初次破断形式由横“O-X”形转变为竖“O-X”形。邻空采动下,白垩系巨厚覆岩下岩层逐级向上破断,岩层自下而上破断诱发矿震震源主导破裂模式由压缩、剪切破裂向压缩、张拉破裂转变;随着邻空工作面采空范围进一步增大,裂隙扩展至白垩系巨厚覆岩后,不稳定巨厚覆岩张拉破断是诱发“8·20”强矿震的根本原因。研究结论可为深部矿井巨厚覆岩邻空采动强矿震的防控提供参考。 展开更多

关键词 巨厚覆岩 矿震 地面探测 岩移监测 覆岩运动 震源机制

下载PDF 职称材料

深部冲击地压煤层水射流割缝卸压参数优化研究

14

作者 胡阳 曹安业 +4 位作者 秦续峰 薛成春 郭文豪 刘耀琪 彭雨杰 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期1509-1516,共8页

为确定深部冲击地压煤层高压水射流割缝卸压最优参数,采用数值模拟、理论推导剖析了高压水射流割缝卸压防冲原理,构建了钻孔间距、割缝半径等4个因素的参数优化理论模型,以某矿730采区集中巷为研究对象,基于动静载叠加原理,研究揭示了... 为确定深部冲击地压煤层高压水射流割缝卸压最优参数,采用数值模拟、理论推导剖析了高压水射流割缝卸压防冲原理,构建了钻孔间距、割缝半径等4个因素的参数优化理论模型,以某矿730采区集中巷为研究对象,基于动静载叠加原理,研究揭示了集中巷冲击地压机理,获得了各影响因素的理论参数值,并揭示了不同理论参数下应力、塑性区及冲击危险指数的异同。研究结果表明:各影响因素对高压水射流割缝卸压效果均有较大影响,且各因素之间存在显著的交互作用;采用卸压后平均垂直应力、弹性能密度、冲击危险指数及卸压成本为卸压参数的有效性及经济性指标,评估了不同参数卸压效果的优劣,获得该煤层物理力学性质下高压水射流割缝卸压最优参数;研究成果在730采区#3联络巷应用后,现场微震频次、总能量及微震空间集中度均大幅降低,为工作面安全回采提供了技术保障。 展开更多

关键词 冲击地压 煤矿巷道 水射流割缝 参数优化 数值模拟

原文传递

我国煤矿冲击地压防治现状与难题 被引量：111

15

作者 窦林名 田鑫元 +5 位作者 曹安业 巩思园 贺虎 何江 蔡武 李许伟 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期152-171,共20页

随着煤矿开采强度和深度的增加,冲击地压矿井数量和冲击危险程度显著增加,政府关注度不断上升,我国冲击地压防治研究取得了一系列重要进展,冲击地压矿井防治能力取得长足的进步,多数冲击地压矿井达到事故可控。基于冲击地压重要研究成果... 随着煤矿开采强度和深度的增加,冲击地压矿井数量和冲击危险程度显著增加,政府关注度不断上升,我国冲击地压防治研究取得了一系列重要进展,冲击地压矿井防治能力取得长足的进步,多数冲击地压矿井达到事故可控。基于冲击地压重要研究成果,全面地阐述了冲击地压领域在法规建设、发生机理、监测预警等方面研究进展与发展趋势,同时指明了未来冲击地压防治面临的难题。法规与标准方面,形成了《煤矿安全规程》和《防治煤矿冲击地压细则》为核心的法规体系,法规建设的具体化、标准化不断完善;冲击地压发生机理方面,形成了“三因素”理论、动静载叠加诱冲理论等多种机理共存的局面,从多角度叙述了冲击地压致灾过程,呈现多元化发展;冲击地压预测预报方面,形成了综合多因素、多系统、多前兆信息的复合预测预警体系,预警效率不断上升;冲击地压巷道支护方面,形成了三级支护理论体系,增强了巷道稳定性和抗动载扰动的能力;冲击地压限员管理方面,实现了智能化限员;冲击地压防治层面,形成了区域防范、局部解危相结合的冲击地压防治技术体系,灾害防控能力不断提升。当前我国建立了较为完善的冲击地压防治理论与技术体系,防治效果显著,但由于冲击地压的震动性、瞬时性、复杂性以及难预知性,还存在冲击地压与矿震关系不清、冲击危险预测方法难以定量、空间监测精度不足等问题亟待解决。 展开更多

关键词 冲击地压 发生机理 预测预警 灾源防治 深部围岩控制 智能管理

下载PDF 职称材料

微波辐射降低硬煤冲击倾向性试验研究 被引量：8

16

作者 胡国忠 王春博 +2 位作者 许家林 吴旭飞 秦伟 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期450-465,共16页

如何有效地改变煤岩体物理力学性质是冲击地压防治领域亟待解决的关键难题,而微波致裂弱化法是解决这一难题的新途径。为探究微波致裂弱化法降低硬煤冲击倾向性的实效性,采用自主研制的微波辐射试验装置与C46.106型MTS电液伺服试验机,... 如何有效地改变煤岩体物理力学性质是冲击地压防治领域亟待解决的关键难题,而微波致裂弱化法是解决这一难题的新途径。为探究微波致裂弱化法降低硬煤冲击倾向性的实效性,采用自主研制的微波辐射试验装置与C46.106型MTS电液伺服试验机,开展了煤体微波致裂弱化试验,研究了微波辐射对煤体的动态破坏时间、冲击能量指数、弹性能指数、单轴抗压强度和纵波波速的影响规律,确定了降低煤体冲击倾向性的最优微波参量范围;在此基础上,研究了微波辐射下冲击倾向煤体的损伤致裂效应,分析了微波对煤体的热效应、煤体损伤因子与微波参量之间的变化关系,揭示了煤层巷道微波致裂弱化防冲机理。结果表明:①微波致裂弱化法能有效降低或消除煤体冲击倾向性。煤体微波致裂后,煤样峰值强度大幅下降,应力-应变曲线峰后段应力降增多,使峰前积聚的总能量降低且分级释放,煤体由脆性向塑性转变;同时,煤样载荷-时间曲线峰后段表现出多台阶、分级跌落的特征,煤体积蓄的弹性能减少,从而导致煤体各项冲击倾向指标均有不同程度降低。②微波辐射对煤体的减冲效果表现为能量阈值现象,而在微波能量恒定条件下高功率-短时间的能量组合更有利于煤体减冲。③微波对煤体内各矿物的选择性热效应使煤体产生热破裂,表现为煤样表面出现多条纵向裂缝以及与之垂直的分支裂隙。④煤样冲击倾向性与煤样纵波速度存在显著相关性。微波能量及其辐射强度越大,煤体纵波波速降幅越大,则煤体冲击倾向性越小。⑤煤巷微波致裂弱化防冲机理在于,通过增大冲击地压发生的临界塑性软化区半径,引起巷道围岩高应力区向深部转移,提高巷道围岩塑性软化区对弹性区释放能量的耗散能力;同时,煤体峰后软化模量显著降低,导致冲击地压发生的临界载荷增大,从而降低巷道发生冲击地压的可能性。 展开更多

关键词 冲击地压 冲击倾向性 微波致裂弱化法 热破裂 微波参量

下载PDF 职称材料

煤矿褶皱构造区冲击地压机理研究及防治实践 被引量：7

17

作者 曹安业 薛成春 +2 位作者 吴芸 王崧玮 郭文豪 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期82-87,共6页

针对胡家河煤矿402103工作面褶皱构造区开采期间煤岩应力异常和强矿震事件频发问题,基于数值模拟和现场实测方法分析了褶皱构造区工作面回采期间顶板、煤层和底板的应力演化特征,探讨了褶皱构造区冲击地压发生机理。模拟结果表明:工作... 针对胡家河煤矿402103工作面褶皱构造区开采期间煤岩应力异常和强矿震事件频发问题,基于数值模拟和现场实测方法分析了褶皱构造区工作面回采期间顶板、煤层和底板的应力演化特征,探讨了褶皱构造区冲击地压发生机理。模拟结果表明:工作面开采至褶皱构造不同区域时,褶皱构造区垂直、水平应力场分布具有明显的分区特性;褶皱构造区工作面开采时,水平应力起主控作用,开采至背斜轴部区域时顶板围岩稳定性降低,开采至向斜轴部区域时底板围岩稳定性降低,开采至翼部区域时煤层稳定性降低;基于煤矿褶皱构造区冲击地压发生机理,制定了402103工作面巷道围岩系统的顶板、煤层定向爆破释能降载防治方案,卸压后日均微震总能量下降47.6%,日均微震总频次上升16.7%,有效降低了工作面冲击危险性。研究结果对煤矿褶皱构造区工作面开采动力灾害防范具有一定借鉴意义。 展开更多

关键词 应力演化 冲击地压 动力灾害 褶皱构造

下载PDF 职称材料

回采工作面中间巷围岩稳定性研究

18

作者 袁芳 牟宗龙 +2 位作者 杨景 曹京龙 杨博飞 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2020年第2期202-207,212,共7页

采用理论分析和数值模拟方法,研究了中间巷受采动影响下应力场、位移场及塑性区分布特征。分析了不同时步下中间巷及工作面塑性区分布规律、中间巷应力场分布特征及顶底板位移响应。研究结果表明:中间巷周围煤岩体支承压力与沿空巷道和... 采用理论分析和数值模拟方法,研究了中间巷受采动影响下应力场、位移场及塑性区分布特征。分析了不同时步下中间巷及工作面塑性区分布规律、中间巷应力场分布特征及顶底板位移响应。研究结果表明:中间巷周围煤岩体支承压力与沿空巷道和中间巷所夹煤体的宽度成反比,且随着中间巷与沿空巷道的夹角的变化而变化。中间巷在45°时巷道顶底板变形量最小,135°时帮部峰值应力集中系数最小。模拟塑性区结果显示,工作面实体煤以剪切破坏为主,而煤柱则以拉伸破坏为主。2种不同状态的塑性区体积在150°时最小,但与135°相差不大。结合理论及数值模拟分析,中间巷应以135°为最优角度。 展开更多

关键词 中间巷 数值模拟 应力场 位移场 塑性区

下载PDF 职称材料

基于微震群震动波能量衰减特性的冲击地压危险预测方法 被引量：3

19

作者 刘耀琪 曹安业 +5 位作者 王崧玮 杨耀 郭文豪 薛成春 白贤栖 李震 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期1523-1533,共11页

煤岩体应力调整和破裂伴随弹性能的聚散并向外辐射震动波,通过震动波的能量特性可描述煤岩体的累积损伤以及弹性能集聚,综合两者可用于冲击地压危险的预测。研究了微震震动波的能量衰减规律,特别讨论了大尺度破裂下震动波能量对震源能... 煤岩体应力调整和破裂伴随弹性能的聚散并向外辐射震动波,通过震动波的能量特性可描述煤岩体的累积损伤以及弹性能集聚,综合两者可用于冲击地压危险的预测。研究了微震震动波的能量衰减规律,特别讨论了大尺度破裂下震动波能量对震源能量、半径、能量衰减系数以及受载点距震源距离的衰减响应规律,以甘肃某矿250106-1工作面微震实测数据为基础统计分析了不同震源能级的能量衰减系数分布规律;提出了基于震动波损伤效应的静载强度指标φ_(s)以及描述弹性能集聚程度的动载强度指标φ_(d),基于动静载叠加原理构建了冲击危险的综合预测指标φ_(sd),并进行了预测实例分析。结果表明:250106-1工作面24起冲击事件统计结果说明其工作面超前300 m临空回采巷道为冲击发生的高风险区域;震源能量、半径、受载点距震源的距离对能量衰减的影响较大,而能量衰减系数的影响相对较小;预测实例分析结果表明φ_(s)对冲击显现区域的预测效果较好,而对大能量事件的预测效能较低;φ_(d)仅可对部分大能量事件进行预测,同时预测的冲击危险区域较广,侧面降低了φ_(d)对冲击显现区域的预测效能;对于综合预测指标φ_(sd),大能量事件位于中等冲击危险区域的概率超过70%,并且冲击明显显现区域全部位于中等冲击危险区内,说明φ_(sd)可有效预测大能量事件和冲击显现区域,预测效果较好。 展开更多

关键词 冲击地压 震动波 能量衰减 冲击显现 大能量事件 微震

下载PDF 职称材料

冲击地压的三参量能量致冲准则及多场监测预警和动态防治技术 被引量：10

20

作者 王桂峰 刘阳 +5 位作者 曹安业 窦林名 巩思园 蔡武 袁晓园 李庚 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第5期895-901,共7页

针对目前冲击地压监测分析、预警能力不足,难以确定危险区域及其演变趋势,不能开展针对性的卸压工程,导致冲击地压频繁发生实际问题。从能量角度研究冲击地压产生机制,提出冲击地压的三参量能量致冲准则,分析能量场和应力场耦合监测预... 针对目前冲击地压监测分析、预警能力不足,难以确定危险区域及其演变趋势,不能开展针对性的卸压工程,导致冲击地压频繁发生实际问题。从能量角度研究冲击地压产生机制,提出冲击地压的三参量能量致冲准则,分析能量场和应力场耦合监测预警原理,建立基于多场耦合监测的危险性评价和防冲技术,开展采掘过程中动态监测和调控防冲实践,进行了效果验证。研究表明:冲击地压发生的累积不稳定能量E、压制能力RE、启动扰动强度DI等3个参量相互联系、协调作用而诱发冲击地压,累积足够的不稳定能量E是冲击孕育的首要条件。应力场CT反演和能量场密度空间解析技术的结合,可以有效识别不稳定能量E的积聚过程,共同形成冲击地压危险区域精准识别关键技术,进而可以根据危险区域识别结果实施针对性卸压、解危措施,阻断不稳定能量E的积聚过程,防止其超过临界值E0。工程应用表明,冲击地压的多场耦合监测预警与动态防治技术的应用,有效避免了监测与治理的盲目性,取得了很好的防冲效果,为探索冲击地压内在机制及其预警理论和方法提供了新思路、新方法。 展开更多

关键词 冲击地压 多场监测预警 危险区域识别 动态调控

原文传递