煤岩体破坏过程中电磁辐射与能量耗散耦合分析

为了完善电磁辐射方法预测预报煤岩体动力灾害理论,利用物理实验、理论分析的方法研究受载煤岩体变形破裂过程中产生电磁辐射信号特征及其与煤岩体能量耗散的耦合关系.结果表明:电磁辐射是煤岩体塑性变形引起的,受载煤岩体电磁辐射脉冲数与塑性能变化率成正比,比例系数为5.962,电磁辐射总脉冲数与煤岩体的塑性能成正比,电磁辐射不仅仅与损伤速率有关,而且还与受载煤样的弹性模量成正比,这与受载煤岩体电磁辐射试验现象相符合.     

煤巷掘进发生冲击地压的机理

大部分冲击地压发生在煤巷掘进期间,当煤层具有潜在冲击危险时,在高应力区掘进煤巷会引起应力平衡的突然破坏和变形系统的失稳,导致煤体及围岩中的弹性变形能突然释放,从而发生冲击地压。     

粉质黏土冻结状态下的单轴压缩能量演化规律

为研究不同负温条件下粉质黏土的能量变化规律,以粉质黏土为研究对象,开展负温单轴压缩试验,并基于能量分析原理对不同冻结温度下粉质黏土能量演化规律进行研究.研究结果表明:冻结粉质黏土的单轴抗压强度、弹性模量以及外界吸收的总能量均与负温绝对值基本呈线性关系;总能量、弹性应变能及耗散能在同一应变下均随着负温绝对值的增大而增大,弹性应变能与轴向应变呈上凸曲线并与轴向应力同时达到峰值,在峰后跌落阶段迅速释放且保留一定残余值;由于不同冻结温度下粉质黏土内未冻水含量不同,单位温差下同一轴向应变值吸收总能量增长值与最终冻结温度绝对值成正比关系,且最终冻结温度绝对值对不同轴向应变条件下吸收总能量的贡献基本相同.     

基于能量耗散原理的红砂岩崩解机制研究

为了研究红砂岩的崩解机制,寻找阻滞其崩解的方法,通过分析红砂岩崩解过程中传递的不同能量类型及其定量计算方法,基于能量耗散原理建立红砂岩崩解的能量耗散模型。结合工程实例,运用该模型分析红砂岩在崩解过程中的能量变化规律。研究结果表明:在岩石自然环境中的崩解过程中,随着岩石粒径变小,其新增表面积越来越大,其新增表面能随时间呈线性增大,但是,在这个过程中,岩石对吸收能量的利用率下降,说明红砂岩在不同崩解阶段对吸收热量的利用率不同;红砂岩崩解能量利用率随崩解呈指数衰减。建议工程上在治理红砂岩问题时可采用预先崩解的方法,然后采用压实破碎,包边封闭的方法尽量减小红砂岩与外界环境接触的面积,切断软岩崩解所需的能量来源,以延迟其崩解。     

海洋内波破碎及其能量耗散的研究进展

海洋内波是海洋中普遍存在的波动形式。它的不稳定和破碎会对海洋能量的再分配产生本质的影响,直接将能量从大尺度向小尺度过程传递,产生湍流混合。内波破碎产生的湍流混合又会显著地影响海洋环境。该文就近十五年来对内波的破碎机制以及内波破碎导致的能量耗散研究作一简要综述。     

外区域上四阶半线性波动方程的能量衰减估计

研究外区域Ω上的四阶波动方程utt+Δ2u+ut=f(u)其中非线性项f(u)取为|u|αu,α>0.首先,得到一般外区域上解的能量衰减估计,即边界Ω不加任何几何条件.进而,提高初值的正则性,又得到更好的衰减估计.     

单轴循环荷载对煤弹塑性和能量积聚耗散的影响

为了研究循环加载对煤岩弹塑性和能量积聚耗散的影响,对二2煤进行了单轴压缩循环加载实验,分析得出首次加载、卸载、再加载弹性模量呈正相关关系;随着循环数的增加,弹性应变会表现出倒"U"形变化,塑性应变表现出"U"形变化的规律,由应变引起的弹性模量E、弹性能量指数Wet和能量耗散率Wed都表现出倒"U"形变化的规律,首个平均弹性模量变化率η为30%,耗散的能量j sd呈"U"形变化,当弹性能量指数Wet达到最大值时,冲击现象最容易发生;分析出微裂纹的萌生传播速度随应力振幅的增加而增加,微塑性变形速度也随之增加,弹性能量指数在压密和线弹性阶段随加载程度的增加表现出先增加后减小的趋势,在"弹塑性临界点"达到最大值.     

圆盘天线电磁脉冲能量的慢衰规律及其在地矿探测中的应用研究

用圆盘天线电磁脉冲能量传播规律的积分表达式,严格证明了减少激励脉冲的上升时间或提高载波频率都可以降低电磁脉冲传播过程中的能量衰减速率。并以变质岩和火成岩为例,证明了这种慢衰减特性可以在保证精度的前提下大幅度地提高地矿的探测深度,为电磁测矿提供一种新的方法。     

冲击地压监测系统的实际应用

为了摸索煤矿因采深的逐步加大,造成煤矿冲击地压危险性增大的原因,进一步了解冲击地压发生的前兆,通过对ARAMIS M/E微震与ARES-5/E地音两套冲击地压监测系统的功能应用,数据整理、分析,大能量震动事件发生前煤岩层内破裂信号的接收对比分析,充分说明冲击事件的发生前,存在短期的应力变化阶段,及时对冲击事件的发生做出预测预报。     

水泥乳化沥青砂浆力学性能的能量机制

研究了CRTS I型水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)在不同应变率加载条件下的总应变能、耗散应变能和弹性应变能的演变规律,结果表明:应变率越大,CA砂浆内部积聚的弹性应变能越多,峰值应力越大;弹性应变能在峰值应力前大量积聚,之后不断释放转化为破裂面贯通的表面能;应变率越大,弹性应变能占总应变能的比例(We/W)减小的幅度越小,但弹性应变能的释放量越大,释放的速率也越高,CA砂浆强度衰减越快,脆性越明显;耗散应变能随应变增大而不断增加,耗散应变能主要以裂纹的扩展与错位摩擦的方式产生;应变率越大,CA砂浆内部产生的细小裂纹越多,裂纹的扩展受到变形速率的限制,耗散应变能占总应变能的比例(Wd/W)越小.     

深部硬岩岩爆预测的FDA模型及其应用

将Fisher判别分析(FDA)理论应用到深部硬岩岩爆预测中,以最大切向应力σθ、单轴抗压强度σc、单轴抗拉强度σt和弹性能量指数Wet作为影响岩爆的因素,建立以σθ/σc,σc/σt及Wet为判别因子的岩爆预测的FDA模型.以国内外15个深部岩体实例为训练样本进行训练,利用训练好的模型对冬瓜山硬岩矿山和某煤矿三水平西大巷深部开拓巷道岩爆进行预测.研究结果表明:利用FDA模型进行深部硬岩岩爆预测,结果与工程实际岩爆结果相符合,说明该方法在深部硬岩岩爆预测中具有良好的工程实用性.     

基于UWB通信的奇异点降噪分析冲击地压防治技术

针对集贤煤矿采煤过程冲击地压频发的实际情况,分析了3604工作面回采及收尾时发生动力现象的影响因素,结合采面生产的实际,运用钻屑法和电磁辐射法进行观测,确定3604工作面危险等级为三级。在此基础上,制定科学的防冲解危措施。结果表明:采取综合防冲措施后,钻屑法和电磁辐射法指标均在临界值以下,电磁辐射曲线变化幅度明显降低,矿压显现现象明显减少。关键词:冲击地压;采煤工作面;解危措施     

临空区回采巷道优化布置防冲技术研究及应用

为提前预防临近采空区侧回采巷道发生的冲击矿压灾害,基于临空区回采巷道冲击破坏机理,提出了降低静载以避开支承应力集中区为原则、削弱动载以增大传播介质衰减指数为原则的临空区巷道优化布置方式,建立了力学模型,理论计算了外错布置的布置参数,并通过数值模拟方法对其进行验证,对比分析了2种不同布置方式的所受动静载情况.结果表明:采用外错布置方式后围岩稳定性好、抗矿震扰动能力强,结合现场工程实践,采用外错布置技术取得了明显有效的防冲效果,实证了其在冲击矿压防治方面的突出性.     

冲击地压危险性等级识别的随机森林模型及应用

 为快速、准确地预测冲击地压危险性,借鉴随机森林理论,选取影响冲击地压的10 项主要因素:煤层、倾角、埋深、构造情况、倾角变化、煤厚变化、瓦斯浓度、顶板管理、卸压、响煤炮声作为判别因子,建立冲击地压危险性识别的随机森林模型.利用重庆砚石台矿24 组实测数据作为学习样本建立随机森林分类器,在对样本分类的同时,计算预测变量的重要性值GI,发现构造情况为最重要的评价指标,其后是响煤炮声和倾角.利用其他12 组现场数据作为预测样本对该模型进行测试,预测结果与实际情况吻合较好.     

薄煤层冲击矿压发生机理及防治研究

分析了崔庙矿薄煤层诱发冲击矿压的原因,验证了薄煤层深部开采时具有冲击矿压现象,实验研究了薄煤层的冲击矿压危险性与煤岩体的结构特征的关系,即组合煤岩试样的冲击能指数随着顶板与煤样高度比值的增加而增加,随着煤岩高度比减小,组合煤岩单轴抗压强度增大,煤层厚度的变化对煤体中的应力分布有着很大的影响,探讨了薄煤层应力分布及转移规律和冲击矿压机理,即煤层越薄,煤体承载能力越强,越不容易产生应力转移,由于开采煤体,引起峰值应力区垂直应力升高,水平应力对煤体约束减小,导致冲击矿压。文中以崔庙矿为工程研究背景,通过设置切顶巷和顶板深孔爆破降低了冲击危险性,取得了显著效果,验证了薄煤层开采切顶巷防冲技术和顶板预裂爆破技术的可行性。     

圆形洞室岩爆成因分析及其地质灾害研究

在详细分析岩爆形成机制和传统经验判据的基础上，对岩爆产生条件及其产生部位作了预测，并提出了岩爆预防对策：设计阶段应对洞轴线进行选择、对洞室断面进行优化；施工阶段应进行超前应力解除、围岩软化，以及采用合理的开挖方式；合理选择围岩加固措施。     

深井开采岩爆预测与防控措施研究

选取某矿山深部岩体进行试验,利用岩爆危险性判据评价岩爆的倾向性,并分析岩爆试验特征. 结果表明： 含铜磁铁矿具有中等岩爆倾向,其它岩石无岩爆倾向;岩爆倾向性与岩石强度有关,同一岩性岩体,强度越大,弹性能指数越高,岩爆倾向越明显;动态破坏时间与强度无明显相关关系. 针对矿山开采情况,提出岩爆防治措施,以降低岩爆发生的可能性,提高井下作业安全.     

破碎围岩注浆加固扩散机理及应用研究

煤层回采过程中,上个工作面的回风巷通常需作为接替工作面进风巷,是典型的重复采动影响巷道,受采动影响围岩破碎,对于工作面的回采存在较大隐患。针对从破碎围岩采用传统注浆加固工艺的不足,提出层次注浆工艺进行围岩加固,对其注浆加固机理进行了探讨,并对其进行了应用和效果检验。研究结果表明,浆液快速硬化的特性,使得浆液短时间内可在煤体表面形成止浆层,后期漏浆逐渐较少,浆液向深部扩散,注浆量较大,扩散半径和扩散深度均得到保证;煤体裂隙基本被浆液充满,注浆效果较好;两帮累计移近量最大约294 mm,顶底板累计移近量最大539 mm,均小于注浆前,注浆对巷道变形起到了很好的控制作用。     

物化型软岩包覆改性和改性机理

基于对已有软岩和软岩工程的研究方法、存在问题和软岩的物质组成、晶层结构与胀缩机理等的系统研究,提出了可以通过表面包覆改性实现物化型软岩工程稳定的新思路,并对物化型软岩的表面结构和性质进行了系统研究,给出了化学结构为Y-R-SiX3的有机硅化合物与物化型软岩表面反应的化学方程,为软岩和软岩工程稳定性的深入研究提供理论依据.     

评估岩体应力状态防治冲击地压

基于地质动力区划方法，确定区域内的活动断裂，划分岩体断块结构，结合原地应力测量和数值计算方法来评估区域岩体的原岩应力，从而确定研究区域的冲击危险区；然后通过次生应力测量及数值模拟等手段，确定采场及巷道周围次生应力的分布情况。根据对研究区域冲击发生的条件的研究，确定可能发生冲击的采掘布置方式及地点，从而为有针对性地采取防治措施提供依据。