煤岩冲击矿压过程电磁辐射传播规律的研究

从电磁辐射MAXWELL方程出发,对煤岩冲击矿压过程中产生的电磁辐射在煤岩中的传播规律进行了分析与研究,提出对破裂过程电磁辐射在煤岩中的传播进行数值模拟时可将电磁辐射产生源理想化为水平电偶极子和水平磁偶极子的叠加;并得出了电磁辐射源产生的场在煤岩中空间分布的解析计算式,为冲击矿压等动力灾害预测的电磁辐射监测仪的研制和定向定位监测提供了理论和计算依据。     

煤岩破坏电磁辐射记忆效应特性及产生机制

通过实验研究了不同加载方式下的煤岩破坏电磁辐射记忆效应特性;借助细观损伤力学和电磁动力学等理论,对煤岩内部结构损伤扩展及电磁辐射产生机制进行了分析。结果表明,煤岩破坏电磁辐射具有记忆效应特性,但记忆最大历史应力、纵向应变的能力明显优于记忆横向应变和体应变的能力,受载煤岩损伤破坏过程的不可逆性是煤岩破坏电磁辐射产生记忆效应的直接原因。     

半斜墙拱形煤岩巷道变形破坏试验

矿山巷道埋藏条件和开采环境复杂,为了探讨矿山煤岩巷道在采掘扰动中衍生的各种矿压显现特征,运用相似物理模拟与数值模拟相结合的方法,对半斜墙拱形煤岩巷道的变形破坏特征进行了试验分析。在试验设计中,对巷道模型边界采用了两相不等围压加载模式。结果表明,这种设计方案能够较好的模拟现场,所得数据与实测较吻合;巷道局部应力释放彻底,底臌及右帮变形破坏明显并主要沿软弱岩层的倾向方向发展。     

煤岩变形及破裂电磁辐射信号的分形规律

对煤岩变形及破裂过程中得到的电磁辐射信号进行进一步的研究分析表明,电磁辐射信号符合很好的统计分形规律,在受载煤岩的变形及破裂过程中,电磁辐射信号基本现逐渐增强趋势,这对于预测预报煤岩灾害动力现象具有重要的意义。     

煤岩电磁辐射特性及其应用研究进展

综述了煤岩电磁辐射特性及其应用的研究现状，包括煤岩的力电效应、频谱特征、电磁辐射的影响因素、电磁辐射的产生机理等研究，以及电磁辐射在预测煤与瓦斯突出、冲击地压及评定煤岩体应力状态方面的应用现状，并对电磁辐射的研究及应用前景进行了展望.     

煤系岩石脆性破坏临界电磁辐射信息分析

根据煤系岩石加载破坏过程中的电磁辐射信息与其受载变形破坏过程的相关关系,分析了煤系岩石脆性破裂前的电磁辐射信号突增现象.通过试验数据和用岩石破坏重整化群理论系统研究岩石破裂前临界点的电磁辐射信息识别条件.单轴荷载条件下,临界点对应的应力和岩石峰值应力比值在其临界比大都在70%与80%之间,均值75%左右,误差在±9%以内,表明岩石内部微裂纹的形成与原有裂纹的扩展是电磁辐射活动的主要原因.上述研究可为煤岩动力灾害防治提供有力的依据.     

冲击地压后变形破坏的梯度塑性理论

对冲击地压后破坏问题,通过引入材料内部长度,建立了梯度塑性本构理论,对冲击地压的最简单模型,试件实验机系统给出破坏变形局部化带宽度的解析解,与试验结果对照得到了煤和岩石的材料内部长度。     

煤岩组合体破坏过程RFPA~(2D)数值模拟

为研究不同组合条件下煤岩组合体的力学特性及破坏过程,使用RFPA~(2D)软件,采用位移加载方式,对不同倾角、围压下的煤岩组合体进行数值模拟,研究单轴和三轴条件下不同煤岩组合体的破坏机制,分析了围压、倾角对煤岩组合体强度的影响.研究表明:单轴压缩时煤岩组合体的强度接近煤体的单轴破坏强度.三轴压缩时煤岩组合体的强度随着倾角的增大先缓慢降低后迅速降低.围压越大组合体强度越高,但强度提高值随着围压的增大降低.煤岩组合体的内摩擦角随着倾角的增大减小,内聚力随着倾角的增大均先增大后减小.组合体单轴压缩破裂情况基本相同,破坏基元主要分布于煤体中,三轴压缩时组合体的破裂出现了3种情况.     

金泉寺滑坡破坏机理及冲击强度定量分析

为了对滑坡冲击强度进行定量预测,以勉县金泉寺滑坡为研究对象,基于颗粒流离散元方法,结合对滑坡岩土体细观参数的双轴试验标定,构建了滑坡数值模型,对滑坡的变形破坏机理及其动力学过程进行了分析,选用冲击距离、冲击速度、冲击力3个指标对滑坡的冲击强度大小进行了定量预测。研究结果表明:金泉寺滑坡坡脚和滑坡后缘首先发生变形,然后滑坡坡体中部的锁固段发生贯通,并最终表现为前拉后推的复合式破坏特征;滑坡最大冲击距离为23. 52 m,最大冲击速度为4. 10 m/s,单位宽度最大冲击力为205 kN。相关结论与利用已有研究方法分析所得结论较为一致,认为滑坡运动过程中滑体内部颗粒碰撞及摩擦耗能对滑坡冲击强度的影响不可忽略。研究方法及成果对堆积层滑坡动力学过程分析及其风险定量评估研究具有重要的参考意义。     

冲击地压电磁辐射连续监测预警软件系统

针对冲击地压监测过程中电磁辐射等信号数据量大、缺少深度分析及预警功能等问题,根据冲击地压的特点及前兆信息特征开发了冲击地压电磁辐射射连续监测预警软件系统,包括数据转发软件、服务器软件及终端软件.软件系统可对电磁辐射、瓦斯等信号进行监测与分析,具有数据存储、实时显示、历史数据查询、数据趋势分析、统计分析、预警和报表等功能,采用临界值法和动态趋势法预警,实现了对冲击地压的实时监测和预警.软件系统的应用结果表明:软件系统界面直观,功能实用性强,易于操作,运行稳定,在冲击地压和煤与瓦斯突出监测预警、矿压观测等方面具有广泛的应用前景.     

分维在电磁幅射技术预测冲击矿压中的应用

根据在应力作用下，煤岩体中非均匀变速变形产生电磁辐射的机理，应用分形理论分析电磁幅射参数曲线的分形特征；用关联维数描述电磁幅射强度、电磁幅射脉冲数等参数随时间的变化。理论研究和应用实例表明：在正常情况下，电磁辐射值分维维数变化小：在冲击矿压发生前，电磁辐射值的分维维数变化大。电磁幅射参数维数变化异常的现象，可用于冲击地压的预测预报。     

老虎台煤矿冲击地压显现规律

随着开采深度的增大 ,老虎台煤矿冲击地压显现剧烈。根据该矿发生的2 63次冲击地压的显现规律的分析 ,总结出 :井下放炮是冲击地压的主要诱发因素 ;井田的覆岩类型为软岩 ,是弱冲击地压次数较多的地质因素 ;第一分层开采时 ,冲击地压发生的次数最多 ;断层影响 30米的范围内为应力陡变区 ,该范围内冲击地压发生的次数占全部次数的 90 %。     

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。     

薄煤层开采切顶巷的防冲技术

针对薄煤层开采防治冲击地压技术难题,以桃山煤矿为工程背景,开展薄煤层开采切顶巷防治冲击地压的相似模拟实验和切顶巷参数优化数值模拟实验,分析切顶巷布置工作面顶底板的运动和顶板岩层应力变化及规律,选取合理的切顶巷布置参数,结合微震技术进行现场验证。结果表明:切顶巷距离小于10 m时,切顶巷之间相互影响,形成应力集中,对冲击地压防治不利;桃山煤矿93#煤层右三工作面切顶巷间距取值范围15~30 m为宜;过切顶巷期间,矿震能量维持在较低水平,工作面顶板破断,能量得到释放,薄煤层开采切顶巷的防治冲击地压效果显著。     

煤与瓦斯突出电磁辐射多重分形特征

利用固定质量法对煤岩电磁辐射多重分形维数进行了计算，电磁辐射强度序列具有多重分形的特征。电磁辐射多重分形Dq*q曲线的陡峭程度反映了其数据的波动程度，并用分形维数ΔDq指标来表达这种波动规律。通过对现场测试的煤岩电磁辐射序列的分析，其多重分形维数指标与煤与瓦斯突出灾害危险程度有较好的一致性，为电磁辐射预测预报煤与瓦斯突出提供了一种分析手段。     

坚硬顶板组合煤岩样破坏电磁辐射规律及其应用

采用实验室试验和分形理论相结合的方法研究了组合煤岩样变形破裂的电磁辐射规律。研究结果表明,加载初期,电磁辐射信号增加,然后略微减小,出现一段较为稳定的区域,当临近主破裂时,又大幅度增加,进入残余变形阶段时,电磁辐射又逐渐减小;电磁辐射信号与顶板在组合煤岩样的比例成正指数关系;电磁辐射脉冲数具有分形特征,并且随着加载进行,分形维数增加,临近主破裂时分形维数急剧减少;分形维数与顶板在组合煤岩样的比例成正线性关系。利用上述规律,成功地对7251工作面的冲击危险进行了预测预报。     

宽沟矿卸压冲击煤层综采面矿压显现规律

中国煤炭开采规模的不断增大和深化,煤矿冲击地压发生的情况也复杂多变,致灾影响因素众多。目前冲击地压灾害仍然是困扰煤矿安全生产的主要灾害之一。根据新疆准南煤田宽沟煤矿条件,采用系统的矿压观测手段,结合工作面煤柱观测和液压支架工况研究,分析了冲击煤层顶板卸压煤柱应力分布规律,及其对液压支架工作特性的影响,研究揭示了冲击煤层在顶板卸压条件下的综采工作面矿压特点。结果表明,适时进行工作面的顶板水压预裂和爆破切顶处理,对工作面顶板矿压显现控制有重要的作用。研究对类似冲击煤层综采工作面的安全生产具有参考价值。     

基于神经网络的冲击地压危险性预测预报

文章分析了影响冲击地压危险性的主要因素，首次利用神经网络模型模拟各个因素之间的复杂的非线性关系，消除了传统预测方法中的人为确定冲击危险指标的影响。检验结果表明：模型可靠，预测精度高。为冲击地压与人工智能等高新技术的进一步结合奠定了基础，进一步拓宽了神经网络技术的研究领域。