页岩声发射RA值及其分形特征的试验研究

对页岩进行常规三轴压缩条件下的声发射试验,得到其声发射RA值时间序列,并利用MATLAB编程计算其关联维数,得到分形维数与时间的耦合关系,采用分形理论对其进行分析,以研究页岩在常规三轴压缩破坏过程中的微观机制及其分形特征。结果表明:1)页岩在常规三轴压缩破坏过程中的裂纹为张剪复合裂纹,并以剪切裂纹为主,张裂纹主要出现在峰值强度前后,并且随着围压的升高,张裂纹数量明显减少,这说明围压能够抑制张裂纹的产生。2)页岩声发射RA值在时域上具有自相似特征,具有分形特征,其分形维数演化模式为:上升—突降—波动。3)声发射RA值的分形维数在初期上升,表明岩石内部先是微小裂纹无序扩展,并融合贯通成破裂面,此时分形维数突降,表明裂纹沿破裂面有序地扩展,岩石产生宏观裂纹,预示着岩石即将发生破坏,因此可以将分形维数的首次突降作为岩体失稳破坏的前兆。

粒度对砂岩力学及声发射特性的影响研究

对取自重庆地区的不同粒度的砂岩进行单轴压缩条件下的声发射试验,并以时间为参考变量,得到力学与声发射参数之间的耦合关系,对其进行分析研究,以研究粒度对砂岩在单轴压缩破坏过程的影响规律,并以此进一步揭示岩石破坏的微观机制,结果表明:(1)粒度越大,砂岩的抗压强度越大,弹性模量越大,峰值应变越小。表明粒度越大,砂岩的抗压和抗变形能力越强。(2)砂岩的声发射现象可以分为三个阶段:初始压密期、平静期和爆发期。粒度对砂岩的声发射初始压密期和平静期影响不明显,但对爆发期有显著影响,粒度越大,砂岩在破坏阶段的声发射越剧烈。(3)从砂岩声发射RA值可以看出,砂岩破坏时的裂纹为张剪混合裂纹,以剪切裂纹为主,粒度越大,张拉裂纹越多。并且砂岩声发射RA值在破裂发生前都有突然增大,并达到峰值的现象,预示着破裂即将发生,因此可以将声发射RA值的突然增加作为砂岩破裂前兆信息。。

不同围压下页岩声发射及破裂前兆信息研究

对页岩进行常规三轴压缩下的声发射试验,并以时间为参考变量,得到力学与声发射参数之间的耦合关系,对其进行分析,以研究常规三轴压缩下页岩声发射特征的围压效应及其破裂前兆信息,并进一步揭示岩石破坏的微观机制,结果表明:(1)页岩声发射信号可分为4个阶段,即:原生裂纹压密阶段、平静阶段、爆发阶段、破坏阶段。(2)随着围压的升高,页岩的峰值强度随之升高,损伤强度σcd也随之升高,并且其数值约为峰值强度的91%。(3)随着围压的升高,由于破裂后的岩块之间的破裂面在凹凸处存在相互啮合啃断,岩样声发射信号在峰后残余强度阶段出现多个峰值。(4)页岩声发射RA值在主破裂发生前都有突然增大,并达到峰值的现象,预示着主破裂即将发生,因此可以将声发射RA值的突然增加作为页岩主破裂前兆信息。

不同粒度砂岩声发射分形特征研究

对采集的不同粒度的砂岩进行单轴压缩声发射试验,根据分形理论,计算砂岩声发射振铃计数的关联维数,研究砂岩破坏的微观机制。结果表明:(1)砂岩声发射振铃计数在时域上具有自相似特征,具有分形特征,其关联维数演化模式为:上升-突降。(2)声发射振铃计数的分形维数先上升后突降,表明岩石内部先是微小裂纹无序扩展,最终融合贯通成破裂面,沿破裂面有序的扩展,产生宏观裂纹,预示着岩石即将发生破坏,因此可以将分形维数的突降作为岩体失稳破坏的前兆。(3)相同受力条件下,粒度越大,砂岩越容易产生破坏,并且破坏越剧烈。

俯伪斜工作面支架稳定性分析及控制技术

本文针对重庆地区逢春煤矿S2611急倾斜薄煤层工作面开采难题,建立了工作面支架下滑、倾倒的失稳模型,分析了煤层倾角、支架自重、工作阻力等影响因素与支架下滑、倾倒安全系数之间的关系。以此提出了采用俯伪斜布置的走向长壁综合机械化采煤法,并研制了适用于这种开采条件的ZJY2400/8.5/15.5型液压支架,计算得到ZJY2400/8.5/15型液压支架的下滑、倾倒安全系数均大于1。在此基础上,提出了在支架顶梁上安装防倒装置,在支架底座上安装防滑装置,在支架顶梁和掩护梁上安装活动侧护板,在支架底座上侧安装底调装置及改变支架的移架方式等技术措施,可以防止工作面生产过程中支架下滑和倾倒,有利于提高工作面支架的整体稳定性。

模糊综合评判在西南小型煤矿关闭评价研究中的应用

本文以小型煤矿经济效益综合评价为基础,确立了3个一级因素指标和10个二级因素指标,建立综合评判体系。采用模糊统计方法对各个因素指标按5个等级进行量化分级,并构造隶属度函数,再用层次分析法计算各个因素的权重,结合西南某小型煤矿关闭与否的实际情况,进行应用验证,取得与实际相一致的评判结果。结果表明,模糊综合评判法对西南小型煤矿的关闭与否具有合理性和可操作性,为地方政府科学关闭小型煤矿提供理论支持。

急倾斜煤层俯伪斜综采工作面布置层面角研究

急倾斜煤层采用俯伪斜工作面综合机械化开采,选择合适的层面角直接影响煤炭的自溜效果、综采设备布置状态及配套参数,是实施急倾斜工作面综采的关键参数,决定着采煤工作面设备是否正常运行和是否获得预期的生产效果.以重庆地区逢春煤矿S2611工作面为例,对急倾斜煤层俯伪斜工作面布置层面角进行研究,确定了该工作面采用俯伪斜布置的层面角为73°.该研究对提高急倾斜煤层机械化开采水平具有重要的理论意义和工程应用价值.