煤层冲击倾向性指标体系研究及实验验证

针对传统煤层冲击倾向性指标存在的局限性,基于考虑残余强度的损伤统计本构模型,从损伤因子、损伤速率和损伤速率加速度3个角度分别研究峰值强度点、损伤速率最值点、损伤速率加速度最值点处的损伤规律,对残余强度和动态损伤应变进行了修正,提出了新的煤层冲击倾向性指标—盈余能指数变化率,建立冲击倾向性指标体系,并开展冲击倾向性实验对新指标体系合理性进行验证.结果表明:考虑残余强度的损伤统计本构模型能较好地反映煤岩体峰值强度后应力—应变曲线变化趋势及残余强度特点,得到峰值强度点、损伤速率最值点和损伤速率加速度最值点处的损伤规律及损伤速率最大值表达式;根据修正后动态损伤应变的力学意义得到动态损伤应变与动态破坏时间关系式,采用动态损伤应变来表征动态破坏时间,从而使冲击倾向性实验不再受加载方式的限制;采用盈余能指数变化率指标可综合衡量盈余能、峰后破坏过程损耗应变能、动态破坏时间的变化情况;由最大损伤速率、动态损伤应变、盈余能指数变化率构成的新冲击倾向性指标体系更为有效和全面,为准确评价煤层冲击倾向性工作提供新方法.     

煤层冲击倾向性的模糊综合评判

本文根据煤层冲击倾向性的五项指标,应用模糊数学的方法对砚石台煤矿6号煤层的冲击倾向性进行了三级模糊综合评判。其评判结果表明,该煤层具有中等倾向性。这一结果较好地反映了该煤层的实际情况,并对该矿冲击地压的防治具有参考价值。图1,表1。     

煤层冲击倾向性试验研究及模糊综合评判

选用四项已有冲击倾向性指标和一项修正的冲击能指标Ｗ＇ＣＦ对煤层的冲击倾向进行了试验研究，并采用模糊数学方法对煤层的冲击倾向性进行了三级模糊综合评判，得到了与工程实际相一致的结果。     

变权重灰色归类识别模型在煤层冲击倾向性评价中的应用

为了准确合理地评价煤层冲击倾向性,提出煤层冲击倾向性评价的变权重灰色归类识别模型。选取煤的冲击倾向鉴定中推荐使用的4项判定指标作为煤层冲击倾向性评价指标,依据变权思想求解评价对象的变权权向量。通过灰色关联分析确定评价对象相对于冲击倾向性评价标准的灰色距离关联度,进而构建冲击倾向性灰色归类识别模型,得到评价对象的灰色差异度,并以最小隶属度原则判断评价对象的冲击倾向性隶属类别。工程实例表明,变权重灰色归类识别结果与综合评判结果相吻合,能准确地对煤层冲击倾向性进行定量分析与评价。研究结果为冲击倾向性评价与鉴定提供了一种新方法。     

煤层冲击倾向性变权重可变集分类识别

针对煤层冲击倾向性评价的模糊不确定性问题,为准确合理地评判冲击倾向性强弱,提出变权重可变集分类识别模型。模型选取动态破坏时间、弹性能量指数、冲击能量指数和单轴抗压强度作为分类指标,采用CRITIC法计算指标客观常权,利用指标数据与指标分类标准值区间的关系求解指标客观变权,最后运用博弈论对主客观权重进行优化集成,得到评价对象的变权权向量。引入可变集理论合理确定评价指标对各类别指标标准值区间的相对差异度,建立冲击倾向性可变集评价模型,依据类别特征值判断评价对象的隶属类别。实例表明,该方法较好地考虑了模型参数与样本指标权重的可变性,能科学合理地评价煤层冲击倾向性,识别结果更为可信,为煤岩冲击倾向鉴定与冲击地压危险性预测提供了新的方法和思路。     

基于熵权-理想点法的煤层冲击倾向性分类

针对目前采用的煤层冲击倾向性判别方法存在的不足,基于理想点法的基本原理,选取动态破坏时间、弹性能量指数、冲击能量指数和单轴抗压强度作为评判指标,通过信息熵理论确定各指标的权重系数,建立基于熵权-理想点法的煤层冲击倾向性判别分类模型,并将该模型应用在实验室实测煤样的冲击倾向性分类中.研究结果表明:熵权-理想点法的判别结果与综合判定方法结果相同,且符合实际情况,从而验证了该方法用于煤层冲击倾向性分类的合理性和有效性.     

煤层冲击危险评价方法的探讨

系统地介绍了评价煤层冲击危险测定方法,为了深入了解煤层冲击危险,提高预测与防治煤层冲击的手段,用几种不同的有关冲击地压的测试方法对煤层冲击危险程度进行评价.通过现场及实验室试验,对煤层冲击危险程度指标进行综合分析,为现场预测煤层冲击危险提供测试手段.     

开采煤层自燃倾向性的自组织神经网络预测

通过对开采煤层自燃机理的阐释,选取其主要影响因素作为判别指标,建立了开采煤层自燃危险性的自组织神经网络预测模型,并选用典型的样本对该神经网络进行了训练,尔后用测试样本进行验证,结果表明该方法具有很高的准确性。     

强冲击煤层冲击地压预警防治技术研究

为保证具有强冲击条件的彭庄煤矿1307工作面安全开采,该矿通过对该工作面进行冲击地压危险性评价,采取预防措施,并引进冲击地压实时监测系统对该工作面前方300 m范围内煤体进行应力监测。通过在冲击地压发生前对应力变化情况的实时分析,及时的采取了预防措施,确保此次灾害未造成大的影响。总结彭庄煤矿冲击地压的应力变化规律,当卸压煤体应力重新增高到预警值时或者应力变化幅度大于初始值的1倍时要及时采取卸压措施,防止应力进一步增长形成灾害。本次成功预报为该矿冲击地压治理工作提供了科学的依据。     

瓦斯煤层冲击地压发生机理

为有效预测与防治瓦斯煤层冲击地压,揭示瓦斯煤层冲击地压发生机理,建立了发生判据,并对瓦斯煤层冲击地压与煤和瓦斯突出的区别进行了阐述。瓦斯煤层冲击地压是在地应力和瓦斯孔隙压力综合作用下发生的,是固流耦合作用下发生的煤层冲击地压。瓦斯煤层变形破坏受有效应力的支配,孔隙压力抵消了部分地应力作用。由于瓦斯对煤物理力学性质影响,既有减缓冲击地压强度的趋势,又有增加冲击地压频度的趋势。瓦斯煤层冲击地压与煤和瓦斯突出的孕育过程是相似的,但发生过程和能量来源有很大区别。     

煤层注水防治冲击地压的应用

通过研究煤层注水防治冲击地压的机理,提出了适合孙村煤矿煤层注水的参数,如注水压力在4.5～8.0 MPa,注水时间为8 d,通过对孙村煤矿十一层煤进行注水,使具有中等以上冲击倾向的十一层煤冲击倾向减弱,达到了防治冲击地压的作用,并为煤矿今后的防治冲击地压提供了新的途径和方法。     

冲击倾向性煤样单轴加载红外探测研究

为探求冲击煤层煤样在单轴加载过程中的红外变化规律,利用红外热像仪对煤样进行单轴加载红外监测,取剪切破坏和劈裂破坏两种试样,对破坏过程进行红外热像实验分析。结果表明:冲击煤层煤样AIRT(红外辐射温度)和应力-应变曲线的对应关系分为五个阶段,即下降(压密阶段)-上升(弹性阶段)-下降(塑性阶段)-上升(屈服阶段)-下降(破坏阶段);煤样破坏前期都曾出现一次相对较大的AIRT下降现象,下降AIRT依据试样的强度不同而不同;煤样剪切破坏过程比劈裂破坏过程高温区域明显;AIRT变化可以对煤样内、外部能量积聚与耗散进行较准确的趋势预测。     

不同冲击倾向性煤体变形破坏声发射特征

为更深入地了解不同冲击倾向性煤体变形破坏的声发射特征,选取具有强、弱、无三种典型冲击倾向性的煤岩试件进行单轴压缩条件下的声发射试验.试验结果表明:冲击倾向性煤体声发射活动具有明显的阶段性,与应力的变化关系密切,无冲击倾向性煤体的声发射活动在整个变形破坏阶段表现活跃,阶段性不明显,不同冲击倾向性煤体在临近破裂失稳时均有大量高能量声发射信号出现,能量大小相差一个数量级,定义能量峰值前能量释放速率与能量峰值后能量释放速率的比值为Ev,Ev能够很好的表现出不同冲击倾向性变形破坏过程的能量释放特点,可以作为评价煤层冲击倾向性的新指标.     

强矿压冲击工作面巷道冲击倾向性测试与超前支护系统研究

为了改善强矿压冲击工作面及巷道支护状况,以华亭煤矿特厚煤层综放开采实践为基础,采用理论分析、实验与现场实测相结合的方法对冲击矿压的灾害特征及冲击倾向性进行分析,研制了新型工作面及巷道支护系统。研究结果表明：冲击矿压灾害具有突发性、剧烈性及巨大的破坏性,华亭煤矿5号煤层具有强冲击倾向性,顶板为弱冲击倾向性,具有较强的冲击危险,采用新型工作面端头支架、巷道超前支架及＂O＂形防冲击支架能够很好地解决矿井支护问题。     

房山矿无冲击倾向煤层冲击地压的成因分析

针对北京矿务局大安山矿房山采用四槽煤发生冲击地压的特殊性进行了分析,指明了该煤层发生冲击地压的主原因是其特殊的地质特点和应力特点。并得出房山矿煤层是属于无冲击倾向的软弱煤层,而冲击地压发生是由于层间滑动失稳破坏引起。     

组合串联煤岩冲击倾向性影响因素数值模拟

为了研究组合串联煤岩对冲击倾向性的影响,采用RFPA数值模拟的方法,对顶板-煤-底板组合煤岩进行数值试验研究,通过改变顶板刚度和煤岩(顶板)高度比参数进行模拟,分析不同煤岩组合模式对冲击倾向性的影响。试验结果表明:随着顶板刚度的减小,组合系统的冲击倾向性随之增强;随着煤岩高度比的减小(顶板厚度增加),组合系统的冲击倾向性也越来越大;串联煤岩组合系统冲击倾向性与顶板刚度、煤岩高度比呈反比关系。以上试验结果为揭示煤岩冲击倾向性提供了理论依据及工程参考。     

体育倾向性问卷的设计与评价

通过访谈、开放式问卷等方法,构建了我国居民体育倾向性的理论维度,并据此编制了体育倾向性量表。对量表进行探索性因素分析和验证性因素分析后表明：体育倾向性主要由情感体验、体育态度、主观规范、主观控制感4个因素构成。     

深井硬岩岩爆倾向性评价

岩爆是深井硬岩矿山开采中的主要灾害,岩性是决定岩石能否发生岩爆的内在固有因素,根据岩石室内力学性质试验结果来评价岩爆的倾向性,是一种既有效又经济的方法·对取自凡口铅锌矿深部的矿岩石进行了单轴抗压强度、抗拉强度、全应力-应变曲线、加卸载曲线等试验研究,从岩性角度用脆性系数、应变能储存指标、岩爆能量比、DT法等方法评价了凡口铅锌矿矿石和岩石的岩爆倾向性,结果表明该矿矿石和岩石均具有明显的岩爆倾向性·     

不同孔径冲击倾向性煤样破坏特征能量演化规律

选取超声波波速相近的不同孔径煤样进行垂交加载实验,通过声发射监测加载过程中信号携带能量变化搜寻煤样加载过程中关键特征破坏节点,探究不同孔径煤样在加载破坏前能量演化规律.研究结果表明:随着孔径增加,煤样峰值强度降低,同时,声发射振铃计数有效降低,表明随着孔径的增加煤样损伤破坏减少.受孔径增大影响,关键破坏能量特征点也逐渐...     

急倾斜煤层冲击地压防治的可行性研究

针对京煤集团木城润矿大台井地质条件与煤的赋存状况，通过相似模拟实验和数值模拟方法，讨论急倾斜煤层开采解放层的可行性。通过观测相似模拟实验中的煤岩失稳过程，定性地了解冲击地压的发生规律，裂隙带发生、发展过程和解放范围。采用反映煤岩等脆性材料破坏特征的五参数Wilianm-Warnke强度准则破坏模型，利用有限单元法单元“处死”的功能真实模拟开挖过程，进行急倾斜煤层开采解放层防治冲击地压的数值模拟研究，作为定量分析依据。为急倾斜煤层开采解放层防治冲击地压制定较为合理的方案、安全技术措施等提供重要的科学依据和理论指导作用。