冲击地压主控因素及孕灾机制

随着我国煤矿逐步向深部开采转移,冲击地压灾害日趋严重。在冲击地压从机理认知走向防冲工程进程中,首要的任务是厘清冲击地压孕灾主控因素,并进行风险程度判识。在上百个冲击地压矿井致灾评价分析基础上,提出了导致冲击地压发生的4类客观主控因素:煤岩冲击倾向性、开采深度、坚硬顶板、地质构造,以及3类人为主控因素:煤柱、采空区及采掘卸荷,并对各主控因素对冲击地压孕灾的力学机制进行了分析讨论。在客观主控因素方面,煤岩冲击倾向性是煤岩积聚变形能进而诱发冲击破坏的自身属性;开采深度与巷道围岩内积聚的变形能呈正相关关系,是冲击地压发生的必要条件;坚硬顶板大尺度周期断裂形成的冲击动载及动能是诱发冲击地压的“导火索”;地质构造对冲击地压的影响显著,对于断层构造而言,断层两盘将在开采扰动造成的突发卸荷影响下产生相对“回弹”;煤层变薄区等效弹性模量变大,超前支承压力呈“双峰值”分布,使得冲击影响范围扩大。在人为主控因素方面,煤柱作为高应力集中区,其尺寸、倾角及相对位置等将直接影响冲击地压发生的概率和强度;采空区会诱发超前支承压力集中区内围岩积聚弹性能的突然释放,尤其是在采高较大、顶板垮落不充分的情况下;采掘卸荷会导致应力集中区快速“迁移”,引发煤体内弹性应变能的大量释放,是造成冲击地压的重要外因条件。在此基础上,对山东新汶、山东鲁西、内蒙古鄂尔多斯、陕西彬长、新疆和甘肃等矿区冲击地压孕灾主控因素差异性,进行了对比分析,强调按层次对矿井、采区和工作面进行冲击地压主控因素及其影响程度判识重要性,构建了从降能、释能、阻能到抗能的冲击地压治理工程路径。

中国钾盐资源开发利用现状及建议

钾是保证农作物生长的必须营养元素,钾盐资源主要用于钾肥生产。作为钾肥消费大国,中国钾资源匮乏,钾盐已经被列入战略性矿产目录,钾盐资源供应安全对国家安全保障具有重要意义。列举了全球和国内钾盐资源的基本情况,分析了全球和国内钾肥的生产和消费情况,介绍了中国钾盐资源制备钾肥的主要生产技术,并结合中国钾盐生产现状,对未来中国钾盐行业提出了一些建议,包括持续加快接续资源选区评价、持续关注盐湖卤水品位变化、加强工艺技术研究等。

自抗性基因导向的活性天然产物挖掘

天然产物是医药与农药的重要来源。基因组测序和生物信息学分析技术的飞速发展,揭示了大量功能未知的天然产物生物合成基因簇,利用生物信息学工具,从这些庞大的基因簇数据中挖掘活性天然产物已经成为发现新型天然药物的重要途径。天然产物的生产者们利用自抗性基因所表达的自抗性酶来保护自身,这种自抗性酶是体内一些初级代谢途径中管家酶的变体,不但对于活性天然产物具有较好的耐受性,还可以在生产活性天然产物的同时确保宿主体内代谢的正常进行。因而,自抗性基因指导的天然产物研究有效地将活性导向和基因组导向的天然产物发掘策略桥连起来,为精准发掘具有目标活性的新型天然产物提供了有效策略。本文对利用自抗性基因作为探针进行天然产物发掘的代表性研究工作进行了整理和总结,并对研究趋势进行了展望,主要包括:①对于活性已知的天然产物,利用其自抗性基因来定位生物合成基因簇的研究;②以天然产物生物合成基因簇中的自抗性基因为线索,预测产物的作用靶点的研究;③利用天然产物自抗性机制,将具有已知作用机制的活性分子进行快速排重的研究;④利用自抗性基因与天然产物及其活性的内在联系,以目标靶点导向的活性天然产物基因组挖掘;⑤自抗性基因导向的基因组数据挖掘工具的发展情况。

从高钙富硼老卤中提硼研究

以青海某高钙富硼老卤为研究对象开展了提硼研究。结果表明,合适的萃取条件为:磺化煤油为稀释剂、异辛醇用量50%、萃取相比1.0、萃取混合时间15 min;合适的反萃条件为:反萃剂为pH=1的稀盐酸、反萃相比1.5、反萃混合时间15 min。以此条件在5级混合澄清槽中完成了连续逆流萃取—反萃运转试验,连续运转45 h,硼萃取率为95.49%,硼与钾、钠、钙、镁的分离效果较好;硼反萃率为99.59%,反萃液中硼含量达17.17 g/L。采用“溶剂萃取—反萃—高温蒸发—低温冷却结晶—重溶—冷却结晶—过滤洗涤—干燥”工艺高效分离提取硼,硼总回收率为92.33%,制备出的硼酸产品达国家标准(GB/T 538—2018)要求。

水飞蓟素通过调控miR-124-3p/WEE1轴影响胶质瘤细胞恶性生长的机制研究

目的探讨水飞蓟素(SM)对胶质瘤细胞恶性生长的影响以及对miR-124-3p/WEE1轴的调控机制。方法将胶质瘤U87细胞分为对照组,SM低、中、高浓度组,SM高浓度+miR-124-3p抑制剂组(SM高+miR-124-3p inhibitor组)。采用CCK-8法检测细胞增殖活性,Transwell实验检测细胞迁移和侵袭能力,流式细胞术检测细胞周期变化,Western blotting检测细胞中细胞周期蛋白D1(cyclin D1)及凋亡相关蛋白的表达,实时定量PCR检测细胞中miR-124-3p和WEE1 mRNA水平,荧光素酶活性实验验证miR-124-3p和WEE1之间的靶向关系,建立NOD/SCID小鼠颅内移植瘤模型并进行给药和分析。结果与对照组比较,不同浓度SM处理组的细胞增殖活性、迁移和侵袭细胞数、cyclin D1蛋白表达、WEE1 mRNA表达水平降低,G0/G1周期细胞数、cleaved caspase-8、cleaved caspase-9、cleaved caspase-3及miR-124-3p表达升高(P<0.05);进一步转染miR-124-3p inhibitor后发现,SM对胶质瘤细胞恶性行为的抑制作用被逆转。小鼠体内实验显示,SM处理组肿瘤的质量和体积均低于模型组(P<0.05),且小鼠体质量无显著变化(P>0.05)。结论SM可通过上调miR-124-3p靶向下调WEE1抑制胶质瘤细胞的恶性生长。

从矿石中提取铷铯的研究综述

碱金属铷和铯具有优异的理化特性,在航空航天、国防军工等高精尖行业具有不可替代的独特用途。目前全球铷、铯商业化产品全部来自矿石资源。文章详细综述了铯榴石、锂云母、铁锂云母、富铷花岗岩等不同矿石中铷、铯的提取方法。这些铷、铯的载体是结构牢固难以破坏的硅酸盐矿物,需要在高温盐焙烧、高酸或高碱的环境条件下才能实现矿相重构,进而释放铷、铯离子进入溶液。矿石中铷铯的提取方法具有高度的相似性,主要涉及硫酸法、石灰石烧结法、硫酸盐焙烧法、压煮法和氯化焙烧法等。随着量子科技、5G技术、航空航天等领域的不断发展,尤其是掺杂铷、铯的钙钛矿型太阳能电池有望商业化应用,未来全球铷、铯需求量将急剧上升。展望未来,应加强矿石中伴生铷、铯的提取与综合利用,拓展铷、铯的下游应用。

蒲公英提取物对脑出血大鼠的治疗作用及机制研究

目的研究蒲公英提取物对自发性脑出血(ICH)大鼠的治疗作用及核因子E2相关因子2(Nrf2)/血红素加氧酶1(HO-1)信号通路的影响。方法通过脑定位注射Ⅳ型胶原酶诱导建立48只ICH大鼠模型,随机分为模型组、蒲公英提取物组、Nrf2抑制剂(ML385)组和蒲公英提取物+ML385组,每组12只,另选12只大鼠作为假手术组。以药物分组处理后,进行大鼠神经功能损伤评分;检测大鼠血脑屏障功能、海马神经元细胞凋亡率、血清环氧化酶2(COX-2)、白细胞介素6(IL-6)、诱导型一氧化氮合酶(iNOS)及脑组织过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、活性氧、丙二醛水平和Nrf2/HO-1信号通路蛋白表达。结果与假手术组比较,模型组大鼠神经功能缺损评分、伊文思蓝渗出量、海马神经元细胞凋亡率、血清COX-2、IL-6、iNOS水平、脑组织活性氧、丙二醛水平显著升高(P<0.05),CAT、GSH-Px、Nrf2、HO-1蛋白表达水平显著降低(P<0.05)。与蒲公英提取物组比较,蒲公英提取物+ML385组大鼠神经功能评分[(2.54±0.23)分vs(1.43±0.19)分]、伊文思蓝渗出量[(22.15±3.61)ng/mg vs(6.54±1.24)ng/mg]、海马神经元细胞凋亡率[(31.97±5.26)%vs(3.51±0.94)%]、血清COX-2[(5.82±1.16)ng/ml vs(1.34±0.42)ng/ml]、IL-6[(1.47±0.31)ng/ml vs(0.43±0.14)ng/ml]、iNOS[(59.91±10.36)U/ml vs(13.94±3.78)U/ml]、脑组织活性氧[(4.70±0.45)U/kg vs(1.70±0.51)U/kg]、丙二醛水平[(3.72±0.52)nmol/mg vs(1.17±0.34)nmol/mg]显著升高(P<0.05),CAT[(2.54±0.59)U/mg vs(5.68±1.04)U/mg]、GSH-Px[(8.01±0.86)U/mg vs(16.97±3.03)U/mg]、Nrf2(0.67±0.13 vs 1.07±0.19)、HO-1(0.55±0.07 vs 0.86±0.10)蛋白表达水平显著降低(P<0.05)。结论蒲公英提取物可通过激活Nrf2/HO-1信号通路增强ICH大鼠抗氧化活性,阻止炎症和氧化应激反应进展,抑制海马神经元细胞凋亡,修复血脑屏障功能,改善大鼠神经功能。

基于无线电磁传输的防冲钻孔机器人钻进轨迹随钻测量方法

防冲钻孔机器人是高地应力矿井实现无人化卸压的必要装备,研发可靠的钻进轨迹随钻测量系统是保障钻孔卸压效果的重要措施。为此,在分析钻进轨迹算随钻测量基本原理的基础上,研制了基于无线电磁传输技术的钻进轨迹随钻测量钻杆;分析了不同电磁信号调制方式的频谱效益和抗噪声性能,设计了钻杆姿态信号的频移键控(FSK)调制和解调流程,进而开发了先放大后滤波的微弱信号调理系统,设计了相应的功能电路,并基于Multisim软件对其进行了测试,各电路模块满足设计要求。对比分析了5种轨迹解算算法的精度和执行效率,选择了均角全距法进行钻进轨迹解算,研究了基于小波滤波的惯性测量单元测量数据振动误差处理方法,验证了小波滤波算法对于提高姿态角解算精度的有效性。提出了基于拉线位移传感器与机器人动作标志位的钻进深度测量方法,并开展了地面试验与井下试验。试验结果表明:所设计的微弱信号调理系统可以实现煤矿井下微弱信号的接收与处理,基于拉线位移传感器与机器人动作标志位的钻进深度测量方法可以提高钻进轨迹的拟合精度。

工作面单双巷顶板爆破应力演化规律研究

坚硬顶板是影响工作面冲击危险的重要因素,实践中常采用爆破技术对工作面顶板进行预裂和卸压。以田陈煤矿3煤层上方存在坚硬顶板的7202工作面为对象,采用理论分析、数值模拟、工业试验等方法,研究了不同爆破高度、工作面单巷和双巷顶板爆破下围岩应力演化及微震规律。结果表明:针对低位亚关键层采用单巷和双巷爆破时,爆破高度越大,巷道围岩峰值应力越低,卸压效果与爆破高度呈正相关关系;但采用双巷爆破时,当爆破高度增加至6倍采高(亚关键层中部位置)以上时,工作面中部区域会出现应力升高现象,且工作面越短应力升高越明显;在7202工作面初采阶段进行高度为3倍采高的单巷顶板爆破时,微震多集中在巷道区域,卸压效果一般,改为双巷顶板爆破并提高爆破高度至6倍采高后,微震多集中到工作面中部区域,无大能量微震事件发生,应力监测预警次数也大幅降低,巷道区域卸压效果较好。

单轴压缩作用下含裂隙EGS岩体力学特性试验研究

利用岩石力学伺服试验机MTS816与高速数字照相量测技术,对250℃高温下经历1~20次冷热处理后含单裂隙板状花岗岩试样进行单轴压缩试验,分析处理次数对试样力学特性与破裂演化特征的影响。结果表明,试样峰值强度随着处理次数的增加呈减小趋势,峰值应变则先呈波浪式递增后趋于稳定。1~15次冷热冲击处理后的试样以剪切破坏模式为主,经历20次冷热处理后的试样由剪切破坏向拉剪混合破坏转化。

锂云母选矿及提锂进展综述

锂云母提锂对全球锂盐供应具有重要的作用。文中综述了锂云母的物理选矿富集以及从锂云母精矿化学提取碳酸锂的方法。锂云母选矿以浮选法为主,常规阳离子捕收剂对捕收条件要求严格,需研究新型阳离子捕收剂、不同阴离子捕收剂的组合捕收以提高捕收效率。锂云母化学提锂中硫酸盐焙烧法是目前提锂最成熟的方法,石灰石焙烧法由于其耗能大、成本高被市场淘汰;硫酸法浸出率高,但处理废液需大量碱中和;氯化焙烧法和压煮法对设备要求高,工艺操作性差。展望未来,下一步锂云母提锂技术应着重于强化有价金属提取,生产高附加值产品,锂渣的高值消纳以及伴生资源综合利用。

深井高应力大巷煤柱释能改性防冲机理及应用

针对当前我国深井高应力大巷煤柱频繁发生冲击地压的现状,采用现场调查、理论分析、数值模拟和工程试验等方法,研究了我国大巷煤柱冲击地压发生类型与机理,提出了一种高应力大巷煤柱释能改性防治冲击地压的新方法,基于该方法开展了防冲原理研究、技术体系设计、井下工业试验等一系列研究工作,得到:基于大巷煤柱冲击地压的主导力源类型,结合多起冲击地压典型案例,将我国大巷煤柱冲击地压划分为基础应力叠加型、附加应力诱发型和自身蠕变失稳型3类,分别建立并推导了3类大巷煤柱冲击地压发生机理的力学模型与工程判据,揭示了3类大巷煤柱冲击地压的发生机制。提出一种深井高应力大巷煤柱压裂−注浆协同防治冲击地压的方法,其防冲原理体现在“释能”和“改性”2个方面,井下工业试验发现弹核煤体起裂压力约40 MPa,整体最大压裂宽度达19.5 m,现场监测验证该方法能够降低大巷煤柱能量积聚水平,提高大巷煤柱整体冲击阈值。设计了深井高应力大巷煤柱释能改性防冲成套技术体系,包括孤立煤体冲击危险“评估−检验−校核”方法、弹性核水力压裂增缝释能技术和整体注浆加固改性技术。研发了大巷煤柱弹性核压裂“震动−应力−位移”三场监测设备和PS-Z-A/B型无机双组份速凝整体注浆改性材料。

煤矿覆岩主控致灾层位危险识别及现场应用

针对煤矿地面水力压裂技术施工中工作面覆岩主控致灾层位难以准确辨识的难题,以孟村煤矿401102工作面地面水力压裂工业试验为背景,采用理论分析、微震监测、现场调研等方法,揭示了煤矿厚硬覆岩运动诱发矿震和冲击地压的动力灾害机理,分析了基于载荷三带理论的厚硬覆岩分区运动特征与诱发动力灾害之间的关系,建立了基于关键层运动状态的矿震能量预测模型与采场等效附加应力估算模型,提出了基于K-means聚类算法和肘部法则的煤矿覆岩主控致灾层位识别技术方法,确定了现场压裂施工层位并进行工业试验,根据现场微震监测数据及理论分析结果进行了效果验证,得到结论如下:孟村煤矿401102工作面致冲关键层及矿震关键层均为距离煤层66 m的安定组关键层R9,其初次破断运动采场等效附加扰动应力理论值为7.23 MPa,初次破断运动释放矿震能量理论值为6.08×105 J,致灾危险性较强;震−冲关键层压裂后,矿震能量理论值降幅94%,采场等效附加扰动应力理论值降幅76%,工作面上方5×10^(3)J大能量微震事件出现明显上移趋势,上移量约为15 m;10^(3)J及以上能级微震事件频次占比显著下降,由60.39%降至17.89%,最大微震事件能量由6.65×10^(5)J降至9.75×10^(3)J;10^(2)J及以下能级微震事件频次占比显著上升,由39.61%增至82.11%。

基于ISSR和TRAP分子标记的东北地区栽培黑木耳遗传多样性研究

为探究东北地区黑木耳栽培菌株的遗传多样性及亲缘关系,采用ISSR和TRAP分子标记对50株栽培黑木耳菌株进行遗传多样性分析。利用22条高多态性、高分辨率的ISSR和TRAP分子标记引物,对栽培黑木耳进行了DNA扩增。结果表明,黑木耳ISSR和TRAP标记谱带多态性较高,分别占89.58%和84.71%,遗传相似系数为0.53~1.00;在ISSR标记的聚类图中相似系数大于0.96的菌株占44.0%,TRAP标记的聚类图中相似系数大于0.96的菌株占54.0%;STRUCTURE聚类结果显示,50株菌株可分为四大类;遗传多样性分析结果表明,东北地区黑木耳栽培菌株的遗传多样性主要来源于群体间,黑木耳栽培菌株的遗传多样性欠丰富,生产菌种资源的同质化较为突出。

三向应力下支护应力对圆形巷道围岩应力分布规律的影响

为进一步探究支护应力对圆形巷道应力分布特征的影响规律,建立了考虑三向应力和支护应力条件下的巷道围岩力学模型,推导了巷道围岩煤岩体应力分布的解析方程,借助COMSOL进行了可靠性验证;通过赋值法讨论了13种应力边界(三向应力P_(x),P_(y),P_(z))及4种支护应力(0.2,1,2,5 MPa)下巷道围岩煤岩体径向应力、切向应力和轴向应力的分布情况。研究结果表明:(1)当水平应力(P_(x))大于垂直应力(P_(y))时,轴向应力随着深距(至巷道表面距离)的增加而增加;当水平应力(P_(x))小于垂直应力(P_(y))时,轴向应力随着深距的增加而降低;(2)当水平应力(P_(x))等于垂直应力(P_(y))时,轴向应力值不变,径向应力随着深距的增加而增加,切向应力随着深距的增加而降低;(3)围岩上的切向应力随着支护应力的增加而降低,过高的支护应力将导致局部拉应力的出现;径向应力随着支护应力的增加而增加;一定程度的支护应力不仅可以使巷道表面围岩从两向应力状态恢复到三向应力状态,同时可以降低切向应力,增加径向应力,降低围岩上的剪应力,均化巷道围岩应力,从而维护巷道的稳定性。

航海模拟器中破冰船破冰阻力数值计算

为研究破冰船在平整冰区所做的直航连续式破冰作业,本文通过非线性显式的有限元方法,模拟了“雪龙2号”科考船在平整冰中的连续破冰过程,分析了船体所受碰撞力特性以及能量变化,并利用破冰船Terry Fox号船模水池试验与“雪龙2号”无量纲化冰阻力系数的数值计算结果对比,证明了本文数值计算的可靠性;本文数值计算结果与经验公式进行对比分析,误差在20%之内,进一步验证了本文数值模拟的正确性;利用“雪龙2号”简化后的楔形体模型,本文研究了船体不同速度、不同破冰角度以及平整冰厚度时船-冰碰撞的响应特性,定性分析了不同工况下的船-冰碰撞过程中船舶受到的碰撞力、能量损耗等规律。同时,利用简化模型楔形体对船舶破冰阻力的参数敏感度进行研究,有利于获得破冰阻力随多参数变化的规律,将在不同工况下得到的破冰阻力平均值利用矩形域最小二乘法曲面拟合出破冰阻力公式。建立适用于运动数学模型实时解算的破冰阻力离线数据库,利用插值方法实时获得冰阻力,为冰区航海模拟器船舶运动数学模型中的冰阻力计算提供一定参考。

层面位置对煤岩组合体动态破坏特性影响规律研究

【目的】层面位置对煤岩组合体动态破坏过程及力学特性具有重要影响作用,但影响规律尚不清晰。【方法】通过对含有3种层面位置的煤岩组合体(层面分别位于岩石部分上位、中位和下位)开展霍普金森冲击(split Hopkinson pressure bar,SHPB)实验,分析了冲击载荷条件下煤岩组合体动态应力-应变、破坏过程、能量结构、碎块特征的演变规律。【结果和结论】结果表明:(1)煤岩组合体动态应力-应变过程可以分为近似线性阶段、非线性的动态应力-应变阶段、弹性模量降低阶段、宏观破裂阶段、应力波卸载阶段5个阶段。(2)随着层面由上向下布置,岩石部分的破坏程度逐渐增强,破坏过程逐渐剧烈,破坏后的碎块的均匀程度降低,而煤体部分的破坏程度则逐步降低,破碎后的块度逐渐增加。(3)层面的存在会降低煤岩组合体动态抗压强度,与无层面煤岩组合体(平均强度为79.487 MPa)相比,当层面位于上方时,组合体动态抗压强度(平均强度为73.724 MPa)降低7.25%;当层面位于中位时,组合体动态抗压强度(平均强度为61.798 MPa)降低22.26%;当层面位于下位时,组合体的动态抗压强度(平均强度为64.991 MPa)降低18.24%。(4)随着层面位置由上向下布置,能量结构发生变化,反射能占比降低,吸收能占比增加,透射能占比减小。本研究可以为超长孔水力压裂技术或地面压裂技术在大范围处理坚硬顶板工程开展过程中压裂位置的选择提供一定指导。

深井高应力腐蚀环境下锚杆强度劣化机理及预测

煤矿深部开采除了面临“三高一扰动”之外,还面临井下腐蚀性大气和高应力、强扰动等因素共同形成的高应力腐蚀环境,井下大气腐蚀环境等级能达到CX(极高腐蚀)级。以山东巨野煤田深部矿井为工程背景,首先分析了深井开采高应力腐蚀特征及影响因素,对锚杆杆体材料开展实验和理论研究,揭示了高应力腐蚀环境下锚杆强度劣化机理,推导了杆体强度劣化理论模型。①通过对杆体材料开展SEM、腐蚀SSRT和加速腐蚀实验发现:腐蚀会造成杆体材料的断后伸长率和断裂时间的衰减,相较于惰性条件分别减少了8.22%和8.34%;随腐蚀率增加,材料破坏形式由韧性破坏向脆性破坏转变,区域腐蚀类型逐渐由点蚀发展为均匀腐蚀。②结合实验结果、电化学理论与非均匀腐蚀模型,引入Pruckenr温度影响因子,推导出杆体材料强度劣化时变模型。深入探究该模型中服役环境温度T、杆体截面半径R和杆体材料常温腐蚀速率V_(h,298K)对杆体服役寿命的影响发现,R与服役寿命呈线性正相关;T和V_(h,298K)与服役寿命的关系表现为服役寿命衰减程度随影响因素水平升高而减小。③结合实验结果与锚杆防冲吸能原理,对巷道锚杆支护极限抗冲能力进行计算分析。结果表明,随锚杆腐蚀率增加,锚杆吸能减少,可抵抗最大震级降低,巷道动力失稳灾害发生风险增加。

动载扰动下巷道围岩冲击破坏与能量释放规律研究

深部煤矿开采过程中的动载扰动可能诱发巷道围岩冲击失稳,为揭示动载扰动与围岩冲击破坏的关系,采用PFC数值模拟方法,分析了采动应力、动载荷和震源位置对巷道围岩冲击破坏与能量释放的影响规律。研究结果表明:相同动载扰动下,巷道围岩整体变形随采动应力的增大逐渐增大,较大动载荷会引起巷道顶板的显著下沉,且近震源侧的巷道帮部位移较大。低采动应力和动载荷条件下,动载扰动诱发巷道围岩破坏的能量释放主要集中于两帮煤体,表现出由巷道浅部向深部的多频次小能量释放,两帮煤体呈渐进式破坏;高采动应力和动载荷条件下,巷道两帮深部煤体表现为突然的大面积失稳和快速的能量释放。动载扰动下巷道围岩冲击危险除与动载扰动能量有关,还取决于围岩的能量释放量级。当采动应力或动载荷增大到一定程度时,围岩破坏能量释放量级增大,表现为突然的大能量释放,具有较大的冲击危险。研究结果可为深入了解煤矿动载扰动与巷道冲击破坏的关系及其防治提供参考。

厚煤层掘进工作面强震动诱发底煤卸压失效机理研究

针对厚煤层掘进工作面底煤爆破断底卸压后仍发生冲击地压的现象,以新疆硫磺沟煤矿厚煤层掘进工作面为工程背景,采用现场调研、理论分析、数值模拟等方法,对厚煤层掘进工作面强震动诱发底煤卸压失效机理进行研究。研究结果表明:由于掘进导致围岩卸荷过程中煤体剪切破坏产生强烈震动,震动波能量主要被松散底煤吸收,最终导致底煤发生冲击;提出了强震动诱发底煤卸压失效的能量判据,基于此计算得到硫磺沟煤矿厚煤层掘进工作面底煤抛出高度=1.26 m,验证了理论分析的准确性,同时得到卸压底煤冲击的临界震源能量hc=13.7 k J;最后通过FLAC3D模拟了不同震源能量对卸压底煤的扰动效应,得到当震源总能量为22, 32, 42 k J时,底煤最大垂直速度分别为4.32, 6.91, 16.65 m/s,底煤最大位移量分别为0.11, 0.57, 1.40 m;底煤垂直速度随着震源总能量的增加不断增大,随着动载作用时间的增加呈现先迅速增大后迅速减小最后衰减为零的趋势;底煤位移随着震源总能量的增加而增大,随着动载作用时间的增加其增大趋势逐渐变缓,在动载作用时间为3/5个周期时达到最大值,辅助验证了理论分析的准确性。