综放工作面端头区煤岩失稳垮落规律及放煤区域确定

针对综放工作面端头区顶煤安全放出问题,基于东滩煤矿3303工作面煤岩层地质赋存条件,采用理论分析与数值计算相结合,分析了综放工作面端头区煤岩应力场分布特征、煤岩失稳垮落规律及回采巷道稳定性等。研究表明:综放工作面端头区顶煤自工作面中部侧向回采巷道侧,放出难度增大;随着端头放煤区域向巷道侧扩大,回采巷道表面位移呈增大趋势。确定了端头区顶煤的可放性及可放出区域范围,为现场端头区顶煤的放出提供了理论依据。

循环荷载作用下煤岩电荷感应与微震信号变化规律

为进一步提高深部地下工程中煤岩失稳破坏监测预警的针对性和准确性,采用自主研发的多通道电荷感应和微震综合监测系统,监测和分析在不等幅循环荷载作用下煤岩变形破裂过程中电荷感应和微震信号的时、频特性和能量特征,并与单轴压缩实验进行对比。结果表明:循环荷载下煤岩在不同阶段的电荷感应和微震信号各具特点,卸载段会产生较多微破裂和损伤,煤样在发生多裂纹贯穿劈裂破坏前会频繁出现峰值较小的电荷感应信号,需特别注意。对微震信号傅里叶变换进行频谱分析,发现微震信号频谱特征能够很好地反映煤样内部裂隙的扩展状态,并且主频幅值的增高与微震信号的增强具有同步性。采用电荷感应和微震信号共同划定煤岩的受载阶段,可以得到更加准确的失稳预警信息。

支持向量机在岩石破裂失稳声发射定位实验中的应用

声发射技术是研究岩石变形破坏微观机理的重要手段,对开采扰动下采空区煤岩破裂失稳的机制和前兆预测具有重要意义。基于声发射定位实验,利用支持向量机方法,对煤岩单轴抗压破裂与失稳过程中的声发射信号进行分析与预测,为采空区煤岩破裂定量化预测提供科学依据。

基于微震时空信息的近直立煤层致冲因素研究

为掌握近直立煤层冲击地压致灾因素,基于矿井开采布局及现场微震监测数据,从时间和空间多维度对矿井微震事件的分布及历次冲击地压事件进行了深入分析,研究了不同开采深度下的致灾因素的演变规律。结果表明:近直立煤层的冲击地压主要由悬空顶板和中间岩柱对工作面产生的应力集中以及煤岩体破裂产生的动载扰动诱发,日推进度、开采深度及遗留煤柱与冲击地压事件的发生也具有强相关关系,是矿井冲击主要致灾因素;矿井浅部开采时中间岩柱受水平构造应力和自重应力对煤岩体产生的“撬动”作用是导致煤岩体失稳破坏的主控因素,进入深部开采后叠加了悬空顶板的“挤压”作用,冲击致灾因素转变为顶板和岩柱的“压+撬”共同作用,而遗留煤柱等因素影响程度减弱。

煤岩稳定性与变形局部化演化关联性实验研究

采用单轴压缩实验方法开展煤试件变形破坏全过程的稳定性与变形局部化演化关联性研究,选取一种煤作为试件,以数字散斑相关方法观测试件变形局部化演化规律,分析变形局部化带的拉伸位移及速率、滑动位移及速率演化,变形局部化带剪应力位移演化关系,以及变形过程中的围岩能量演化。研究结果表明:(1)煤岩变形破坏过程中,煤岩承载力的降低是由煤岩变形局部化带的拉伸位移和滑动位移突变引起;(2)煤岩宏观上整体稳定性既和变形局部化带等效刚度有关,也和变形局部化带的剪应力降幅有关;(3)在试件失稳过程中,发现围岩变形能释放与应力释放具有非同步性现象,即应力释放滞后于围岩的变形能释放。

希尔伯特-黄变换在微震信号分析中的应用

采用希尔伯特-黄变换(HHT)的基本原理,对微震监测信号进行了分析,得到了固有模态函数(IMF)及Hilbert边际谱,并总结了IMF的分解规律。通过对边际谱分析,指出忻州窑矿的坚硬顶板破断呈脆性断裂,破断前主震一般为20-55Hz,破断时能量急剧释放,主频低于10Hz,顶板破断频率一般在5Hz附近。总之,HHT方法具有高度的自适应性,能有效提取微震信号的幅频特性,对有效预报煤岩冲击失稳有一定的借鉴作用。

STUDY ON HARD ROOF ROCKBURST IN COAL MINE

Based on practical observation in Mentougou Mine, a general law of roof rockburst is put forward. The destabilization theory of roof rockburst has been established. The general laws of microquake premonition and earth sound in roof rockburst is advanced. The relationship between roof rockburst and rockburst of coal body is studied.

采动应力监测传感装置及应用研究

为研究矿山采动空间围岩应力演化规律以及其导致煤岩失稳问题,基于静水压原理开发了采动应力监测传感装置,在实验室对装置进行了弹性及弹塑性介质条件下的加载试验,并利用该装置在神火集团梁北煤矿进行了现场采动应力实测。结果表明:开发的采动应力监测传感装置在完全弹性条件下,监测结果可真实反映煤岩体应力;随着煤岩破碎程度增大,塑性增强,监测结果仍旧能够准确反映采动应力变化趋势。现场实测表明:孤岛工作面走向上,风巷与机巷各测点的垂直应力随工作面的推进逐步升高到峰值后急剧降低,倾向10 m范围内垂直应力增长幅度随测点距巷帮距离的增加呈增大的趋势。