岩体震动波传播光纤光栅监测机理及实验分析

为探索煤岩动力灾害新的监测方法,开展了震动波传播光纤光栅监测机理及监测过程的理论与实验研究。针对光纤光栅悬臂梁式加速度传感器,通过理论传感模型得出了震动波作用下的传感方程;以石灰岩板为研究对象,开展了震动波传播光纤光栅传感监测的实验研究,分析了不同条件下的波长变化特征,结果表明,光纤光栅加速度传感器可以较为精确地监测震动波的输入频率,波长变化量与震动波的输入频率、传感器的布设角度等参量有关;当输入频率越靠近传感器的固有频率、传感器与震源连线之间的夹角越小,以及测点距震源越近时,光纤光栅的波长变化量越大,光信号响应特征越明显。以上研究表明,通过光纤光栅加速度传感器可以实现岩体内部不同参数震动波传播的精确测量。研究为探索岩体震动波传播提供了新的监测方法与手段,这对于形成一种更为有效的矿井动力灾害预报预警技术具有重要意义。

软岩巷道变形破坏特征及锚注一体化支护技术

平煤十矿-320m第二变电所位于砂质泥岩中,受矿压显现影响,巷道底板、两帮出现大变形,普通支护难以满足要求,采用高强锚注一体化支护技术对巷道进行修复。通过钻孔窥视仪对各深度岩层裂隙发育状况进行了观测,并以此为基础对围岩变形破坏特征进行了分析,得出了巷道变形量大、难以支护的原因;借助数值模拟方法对原支护与高强锚注一体化支护方案进行了对比分析,结果表明,高强锚注支护可在很大程度上控制围岩的变形;实际应用效果表明,采用高强锚注一体化支护后巷道在较短时间内即可达到稳定,围岩变形从根本上得到了控制,该技术对控制软岩巷道变形具有明显的技术应用效果。

正、逆断层上盘开采冲击地压危险性分析

现有针对不同条件下断层冲击地压危险性的研究大部分围绕下盘开采或单一断层形式展开,而对于不同断层上盘开采冲击地压危险性的对比研究较少涉及。针对上述问题,以河南义马耿村煤矿12220工作面为研究背景,借助理论分析、数值模拟及现场监测等方法,对正、逆断层上盘开采时冲击地压危险性进行了分析。建立了正、逆断层上盘开采的力学模型,通过对断层岩块的受力分析,得出了断层上下剪滑的力学条件,理论分析结果表明:正、逆断层上盘开采时断层是否发生剪滑与断层倾角、断层内摩擦角及岩块受到的断层面作用力等因素密切相关,且工作面越靠近断层,发生剪滑的危险性越大。开展了正、逆断层上盘开采过程的数值模拟研究,对断层面法向应力、剪切应力及滑移量变化进行了分析,结果表明:在工作面开采过程中,当工作面距断层距离小于40 m后发生剪滑及冲击地压的危险性逐渐增加,距断层10 m时危险性最大,最易发生剪滑的位置为断层面的煤层顶板和煤层处,煤层底板受开采影响程度明显小于顶板;断层类型对冲击地压危险性有一定的影响,逆断层开采时的冲击地压危险性高于正断层。对12220工作面的冲击地压危险性进行了微震监测,结果表明:当工作面距断层小于20 m时,微震事件频繁,冲击地压危险性较大,与数值模拟结果一致,验证了数值模拟分析的合理性。

正断层上、下盘开采冲击地压危险性数值模拟研究

为得出断层对工作面开采过程的影响,借助数值模拟方法研究了正断层条件下工作面分别位于上盘或下盘开采时冲击地压发生的危险性。将工作面布置在上盘,研究了工作面开采过程断层面不同位置处应力及滑移量变化过程,得出了工作面距断层10~80 m内断层活化程度及冲击地压危险性;将工作面布置于下盘,研究了相同条件下下盘开采时的应力分布及变形量演化规律;通过2种条件下危险性的对比分析,结果表明开采过程会对断层产生影响并导致断层面处应力的变化,且工作面越靠近断层影响程度越大;下盘开采时顶板处的滑移量是上盘开采的2.4~3.2倍,最易导致断层的活化,因此发生冲击地压的危险性最大。