基于改进组合弹簧模型的矿井地应力场计算方法

地应力场是影响围岩稳定性的重要因素,准确反演计算地应力场是采矿工程设计中的难点。结合布尔台矿Kaiser法实测地应力数据,提出了一种基于改进组合弹簧模型的地应力场计算方法,并与侧压系数法、经典组合弹簧模型法等的结果和实测值进行了对比。利用FLAC^(3D)研究了不同侧向应力边界条件下布尔台矿42105工作面矿压显现规律,并与实测矿压数据进行了对比分析。研究结果表明:所提出方法计算的应力场与实测值间主应力均方根平均误差均值为1.831,较其他反演计算方法降低了14.6%~42.2%;对称平均绝对百分比误差均值为19.45%,较其他反演计算方法降低了3.4%~36.9%。将该方法计算的应力作为应力边界时,模拟得到的支撑力与实测数据间的均方根误差的平均值为66.55,相较于侧压系数法降低了7.75%,相较于经典组合弹簧模型法降低了32.45%;对称平均绝对百分比误差的平均值为15.75%,相较于侧压系数法降低了6.61%,相较于经典组合弹簧模型法降低了20.67%。因此,该方法能够较准确计算地应力场并为精准模拟矿压规律提供新的应力边界施加方法的参考。

单轴压缩下不同层理煤能量演化及红外辐射特征

为了研究不同层理煤变形破坏过程中能量演化及红外辐射响应特征,以红庆河煤矿3-1煤层的煤样为研究对象,开展了4种不同层理角度(0°、30°、60°及90°)单轴压缩试验,并利用红外热成像仪监测煤样变形破坏过程中的红外温度场特征。试验结果表明:随着层理角度的增加,试样的抗压强度及应变能均呈“V”形变化趋势,60°时达到最小值,层理对峰前阶段的弹性应变能Ue及峰后阶段的耗散能Ud影响显著;不同层理角度煤样整体上表现为升温趋势,平均红外温度前兆点为0.84σp;试样破坏模式导致温度变化范围不同,0°和30°试样以张-剪破坏为主,升温幅度分别为1.12、1.30℃,而60°试样以单一剪切破坏为主,升温幅度较低为0.46℃,90°试样破坏以拉伸破坏为主,升温幅度最低为0.4℃;应变能与平均红外辐射温度呈正相关关系,相关程度排序为总应变能U<弹性应变能Ue<耗散能Ud。研究结果可以为煤岩动力灾害预警提供参考。