冲击倾向性煤体强度尺寸效应的影响因素研究

为理清煤体强度尺寸效应数值模拟过程中力学参数折减的原因,以强度尺寸效应作为问题切入点,通过实验室试验探讨强冲击倾向性煤体强度尺寸效应,结合最弱链理论的Weibull分布推导强度尺寸效应的理论公式,利用数值模拟研究强度尺寸效应的影响因素。研究结果表明:冲击倾向性煤体强度具有明显的尺寸效应,随着尺寸(长、宽、高)增大,强度降低,两者符合指数函数关系;概率统计分布能够表达出强度尺寸效应内在本质,指出均质度m是煤岩体强度尺寸效应的主要影响因素;数值模拟结果显示:在尺寸一定时,随着均质度增大,煤岩强度表现为上凸的增长曲线,按照强度大小变化可划分为3个阶段,即波动上升阶段、快速增长阶段、渐缓增长阶段;随着均质度增大,强度趋于收敛,极限值即为煤岩体细观尺寸强度;随着均质度增大,尺寸变化对强度的影响程度降低。

悬顶结构下软底板采场冲击地压成因与防控研究

针对软底板的地质条件,在分析采场应力分布特点的基础上,建立了煤层聚能结构和顶板悬臂结构的力学模型。通过对软底板煤层和悬顶附加能量源的力学机制和能量演化过程的分析,得出了软底板破坏诱导强冲击倾向性煤体释放能量是发生冲击地压的根本原因,悬顶结构是加剧冲击地压强度的重要因素,并总结了软底板条件下冲击地压显现特征。根据该条件下的冲击显现特征,从底板帮部卸压、加强围岩稳固性和悬顶结构处理等方面,采取了围岩卸压配合巷道支护的冲击地压防治措施,取得了显著的冲击地压防治效果,保证了安全开采。

瓦斯压力在突出中作用的数值模拟研究

本文详细论述了冲击地压与突出的特征,并深刻地研究了二者的统一机制,进而提出了突击的数学模型:失稳判据与控制方程。并给出了失稳理论的数值分析方法,提出了孔隙压初应力分析法与失稳判断的单位载荷法及FEM程序框图。基于以上工作,选择了15个数值试验方案,研究了煤体冲击倾向,孔隙瓦斯压及围岩应力对突出的影响。