煤矿冲击矿压机理、监测预警及防控技术研究

随开采深度不断增加,煤矿冲击矿压灾害形势严峻,冲击矿压机理、监测预警技术及防控技术的研究对于煤矿安全生产至关重要。论文系统总结了团队多年来研究成果及进展,提出了动静载叠加诱冲机理,基于动静载力源和能量主体划分了冲击矿压类型。提出了冲击危险"应力-震动-能量"三场耦合监测原理,建立了冲击危险应力场-震动场-能量场三场多参量综合监测预警技术体系,并构建了多参量带权重的时空预警模型,基于大数据和云平台技术,开发了冲击矿压风险智能判识与多参量监测预警云平台,实现冲击危险监测数据与防治措施信息的融合,提高了冲击危险监测预警效能,提出了冲击危险强度弱化减冲原理和巷道围岩强弱强结构原理,并给出了基于动静载的冲击矿压分类监测预警和防治方案。研究成果有力推动了冲击矿压研究进展,可为深部冲击矿压防治提供重要指导。

冲击地压频发区矿震破裂机制与震源参量响应规律

矿震是冲击地压孕育及诱发的重要影响因素,研究矿震震源破裂机制对完善冲击地压致灾机理至关重要。为有效分析矿震震源破裂机制与震源参量响应特征,基于相对矩张量反演原理提出以震源群为单位反演矿震震源机制,并针对煤矿应用背景构建了反演矩阵,推导了反演所需最低射线数与震源数条件,优化了矿震震源破裂类型判识方法,提高了反演精度与效率,统计分析了褶皱构造区、深埋断层构造区以及高应力大巷煤柱区等3个冲击地压频发区矿震破裂机制与震源参量的响应规律。结果表明:矿震震源参量与破裂机制与其地质构造情况、震源层位以及应力环境等相关。褶皱构造区顶板型强矿震以拉张破裂占主导,煤体中强矿震以剪切破裂占主导,拉张型与剪切型矿震的震源破裂强度与应力调整程度差异较小,而拉张型矿震的扰动规模更大;深埋断层构造区拉张型矿震具有更强的破裂强度,剪切型矿震具有更大的扰动规模;高应力大巷煤柱区矿震震源类型以剪切破裂为主导,煤柱(体)极易在顶底板的夹持下沿应力优势方向发生连续性剪切破坏,剪切型矿震震源参量平均值(除视应力)明显高于拉张型矿震,表明剪切型矿震时冲击危险性显著高于拉张型矿震。不同条件下震源参量与破裂机制响应特征可为强矿震的精准判识和力学机制研究提供参考。

GPS-RTK联合水准仪在充填工作面地表高精度动态监测中的应用

岱庄煤矿2351工作面为膏体充填工作面,采用全采全充的采煤方式,地表预计变形很小,传统监测地表变形的方法难以满足高精度的要求。为了满足岱庄煤矿测量区域高精度的要求,探索出GPS动态测量与高精电子水准仪相配合测量充填工作面地表变形的作业方法,在实际的测量中取得了良好的效果。

高承压水与深部应力耦合作用下顶板运移及应力显现规律

基于彬长矿区高家堡矿4^(#)煤深部工作面上方存在洛河组砂岩含水层的地质条件,探讨了含水层与动力灾害孕育的关系,介绍了彬长矿区4^(#)煤上方顶板含水层的形成原因和赋存状况;基于工作面涌水量数据,考证了工作面支架阻力与涌水量变化之间关系,阐述了涌水量变化与微震频次之间的时空关联特征,解释了微震与涌水之间时空关联及其产生机理。强调了工作面微震-涌水日报对防冲和防治水的重要意义;阐述了涌水增加后承压水运动在工作面产生的动静载,提出应重点关注水量突增后工作面的动力灾害危险。

影响电子通讯设备可靠性的因素及对策

当前,电子通讯设备的可靠性是非常重要的,通过对电子通讯设备可靠性研究得知,对电子通讯设备可靠性产生影响的因素有很多,所以必须充分认识电子通讯设备可靠性对电子通讯领域造成的影响,保证其安全、平稳应用,推动我国通讯事业的发展。论文首先简述了可靠性设计的基本任务和意义,然后就影响电子通讯设备可靠性的因素进行了分析,最后阐述了电子通讯设备可靠性设计的对策。

无线电子通讯技术的应用安全

当前,无线电子通讯技术为人类的生产生活提供了很多便利,但无线电子通讯技术在应用方面还存在一些问题,尤其是无线电子通讯技术应用安全性成为关注的焦点。论文首先说明了无线电子通讯技术的类型,然后分析了无线电子通讯技术的安全问题,最后详细阐述了无线电子通讯技术的应用安全策略。

深部巷道群高静载低扰动冲击矿压发生机制及防治技术

针对深部巷道群高静载低扰动下突发性冲击矿压的难题,以某煤矿一盘区大巷为工程背景,通过力学分析和数值模拟研究了深部巷道群高静载低扰动诱发冲击矿压的发生机制。结果表明:大巷之间相互影响,导致巷道间煤柱区域应力叠加,高能量积聚在巷道顶底板内;巷道围岩蠕变使得围岩的长期强度降低,引起诱发冲击矿压的临界应力值降低,进而高静载水平下较小的动载扰动即可使叠加应力达到岩体承载极限,在能量达到岩体破坏的最小所需能量时,岩石产生自发性破坏,破坏后巷道围岩系统中的弹性余能转化为动能,造成巷道群冲击矿压发生。根据一盘区巷道群应力和能量分布区域和集中程度,采用大直径钻孔卸压和爆破卸压措施后,降低了应力和能量集中水平,卸压效果明显。

谈巷道矿山压力与冲击地压的防治

主要阐述了巷道矿压及其形成,巷道矿压的影响因素,冲击地压显现的特征、影响因素及防治措施等问题。

自然与饱水状态下砂岩压缩破坏力学特性及声发射特征

为研究自然与饱水状态下不同粒径砂岩损伤破坏过程中的力学特性和声发射特征,对自然和饱水状态下3种粒径砂岩进行单轴压缩试验和声发射试验,研究其单轴应力状态下力学特性和声发射特征。试验结果表明:在自然状态下,粗粒砂岩平均抗压强度为54.23 MPa,中粒砂岩为53.56 MPa,细粒砂岩为59.46 MPa;饱水后,粗粒砂岩平均抗压强度为35.62 MPa;中粒砂岩为31.79 MPa,细粒砂岩为29.10 MPa。饱水后,粗粒砂岩、中粒砂岩和细粒砂岩的弹性模量分别降低19.6%、32.7%和33.7%;泊松比分别增加9.6%、10.4%和19.5%。所有试样各阶段声发射能量曲线变化趋势与各阶段受力破坏程度具有较高的一致性,声发射能量峰值都出现在应力峰值附近,其中饱水后弹性变形阶段声发射总能量发生不同程度的减少,粗粒砂岩为67.4%,中粒砂岩为32.4%,细粒砂岩为29.3%。饱水试样损伤演化阶段较自然状态声发射总能量发生明显下降,粗粒砂岩最为明显,降幅为73.5%,中粒砂岩为36.0%,细粒砂岩为62.0%。饱水后失稳破裂阶段声发射能量值较自然状态依旧出现不同程度的减少,粗粒砂岩为30.7%,中粒砂岩为29.5%,细粒砂岩为38.3%。砂岩饱水后力学特性与声发射特征变化是试样微观结构变化在宏观层面的体现;用砂岩单轴破坏过程中声发射能量峰值可以很好地表征砂岩脆性,将为岩石脆性研究提供新的思路。

深部软岩流变模型研究

该文在西原正夫体和广义西原正夫体的基础上,综合考虑弹性、塑性、粘弹性、粘塑性等多种变形共存的复杂过程,分别采用虎克体H元件和VP体模型推出了深部软岩流变组合模型蠕变方程,确定了软岩的流变参数,并分析了温度场和压力场耦合作用下的软岩流变模型蠕变方程,为研究深部软岩的流变破坏及破坏前的加速蠕变过程提供了部分理论依据,对煤矿深部开采及深部支护工程具有十分重要的意义。

梁式耦合加固技术在巷道顶板控制中的应用

高家堡煤矿巷道埋深大、水文条件复杂,顶板支护锚网索受淋水影响,腐蚀明显,顶板支护强度低。为了解决巷道支护困难的问题,以104工作面运输顺槽为工程背景,采用理论分析和现场实践相结合的方法,选取梁式耦合加固技术对巷道顶板进行加强支护,并对巷道顶板控制效果、经济效益分别进行分析。结果表明,在采用梁式耦合加固技术控制顶板后,有效避免了两顺槽顶板需多次补打锚索加强支护的缺陷,既提高了巷道顶板安全性又节省了巷道维护成本。

高矿压深井工作面卸压强度在降低工作面冲击危险性中的作用与研究

利用微震数据、周期来压步距等对深部高矿压回采工作面不同卸压强度卸压效果进行效果检验,采用大量微震事件,周期来压步距数据为基础,采用理论分析、数据统计、现场实践等研究手段,探寻不同卸压强度在深部高矿压矿井回采工作面生产过程中对降低工作面冲击危险性起到的关键作用,从而合理施工卸压钻孔,优化卸压参数,保证矿井安全生产。研究结果表明:工作面补强卸压区域微震释放总能量、微震频次及来压步距较常规卸压区域均有较大幅度的降低;强卸压手段能够有效的降低工作面微震事件能级与来压步距,从而一定程度上降低工作面冲击危险性。

硬厚致灾岩层预裂爆破防冲参数优化及工程实践

针对彬长矿区某矿硬厚粗粒砂岩致灾层预裂爆破效果不佳的问题,采用数据分析、数值模拟及工程试验等方法研究了预裂爆破关键参数,模拟分析了岩石抗拉强度、炸药装药密度、不耦合系数及爆破孔间距对预裂爆破效果的影响,优化了针对粗粒砂岩层的爆破参数。结果表明:开展预裂爆破工程时,应当考虑爆破参数与岩层抗拉强度相适应,避免炸药能量浪费在破碎区、削弱裂隙区裂纹扩展尺度;较小炸药装药密度下,增大装药密度明显促进爆破裂纹扩展,而较大装药密度下促进作用不明显,易导致破碎区范围明显增大,浪费炸药能量;不耦合系数的最佳区间为1.42~1.58,此区间外裂纹扩展尺度较小,爆破效果不理想;增大炮孔间距,孔间裂纹贯通趋势减弱,爆破效果变差,较优的炮孔间距为10 m。优化了粗粒砂岩层的爆破参数,现场试验后工作面来压步距与支架阻力明显降低,大能量微震事件总能量与事件数占比显著降低,卸压效果较好。研究结果可为硬厚岩层预裂爆破参数设计提供参考。

室温自修复聚硅氧烷弹性体的无溶剂制备及性能研究

以侧链氨丙基聚硅氧烷(PDMS-NH_2)为原料、1,3,5-三(4-甲酰基苯基)苯(TPB)为交联剂,使用无溶剂联合热压法制备一种含有动态亚胺键的聚硅氧烷弹性体.通过傅里叶红外光谱、拉曼光谱对聚硅氧烷弹性体进行表征,研究聚硅氧烷弹性体力学性能、重加工性能、自修复性能.结果表明,以刚性多元苯环结构的TPB为交联剂,通过调控交联度,获得了良好力学性能和室温自修复能力的聚硅氧烷弹性体.当氨基和醛基的摩尔比为1∶1时,聚硅氧烷弹性体的拉伸强度为68 kPa,断裂伸长率为179%,切断弹性体6 h室温自修复效率为82.36%,剪碎弹性体室温重塑后样品的力学性能保持原始样品的80%以上,80℃下提升到98.53%.