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Dynamic behavior of outburst two-phase flow in a coal mine T-shaped roadway:The formation of impact airflow and its disaster-causing effect
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作者 Liang Cheng Jiang Xu +4 位作者 Shoujian Peng Hailin Yang Feng Jiao Bin Zhou Fazhi Yan 《International Journal of Mining Science and Technology》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第8期1001-1017,共17页
The study of the dynamic disaster mechanism of coal and gas outburst two-phase flow is crucial for improving disaster reduction and rescue ability of coal mine outburst accidents.An outburst test in a T-shaped roadway... The study of the dynamic disaster mechanism of coal and gas outburst two-phase flow is crucial for improving disaster reduction and rescue ability of coal mine outburst accidents.An outburst test in a T-shaped roadway was conducted using a self-developed large-scale outburst dynamic disaster test system.We investigated the release characteristics of main energy sources in coal seam,and obtained the dynamic characteristics of outburst two-phase flow in a roadway.Additionally,we established a formation model for outburst impact flow and a model for its flow in a bifurcated structure.The results indicate that the outburst process exhibits pulse characteristics,and the rapid destruction process of coal seam and the blocking state of gas flow are the main causes of the pulse phenomenon.The outburst energy is released in stages,and the elastic potential energy is released in the vertical direction before the horizontal direction.In a straight roadway,the impact force oscillates along the roadway.With an increase in the solid–gas ratio,the two-phase flow impact force gradually increases,and the disaster range extends from the middle of the roadway to the coal seam.In the area near the coal seam,the disaster caused by the two-phase flow impact is characterized by intermittent recovery.In a bifurcated roadway,the effect of impact airflow on impact dynamic disaster is much higher than that of two-phase flow,and the impact force tends to weaken with increasing solid-gas ratio.The impact force is asymmetrically distributed;it is higher on the left of the bifurcated roadway.With an increase in the solid-gas ratio,the static pressure rapidly decreases,and the bifurcated structure accelerates the attenuation of static pressure.Moreover,secondary acceleration is observed when the shock wave moves along the T-shaped roadway,indicating that the bifurcated structure increases the shock wave velocity. 展开更多
关键词 Multiphase flow coal and gas outburst dynamic disaster Impact airflow T-shaped bifurcated roadway coal seam
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The study of acoustic emission (AE) forecasting coal and rock disaster technique 被引量:9
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作者 ZOU Yin-hui 《Journal of Coal Science & Engineering(China)》 2009年第2期157-160,共4页
Introduced the coal and rock AE propagation rule,wave guide fixing technics onAE sensors,and AE forecasting coal and rock disaster on the scene and so on,The coaland rock AE propagation rule that follows the exponent ... Introduced the coal and rock AE propagation rule,wave guide fixing technics onAE sensors,and AE forecasting coal and rock disaster on the scene and so on,The coaland rock AE propagation rule that follows the exponent attenuation function on different AEfrequencies,different quality factors and different propagation distances were analyzedand deduced by theory,numerical simulation,and by actual experiment.Consequently,itwas deduced that the coal and rock AE propagation rule follows the exponent attenuationfunction.Based on the correlative theory of wave dynamics and AE sensor,the AE waveguide propagation mechanical model on the sensor fixing manner is found,and the relationsof displacement and speed and acceleration between the AE signal source and theAE signal receiving terminal are presented.The effect of the AE sensor fixing manners oncoal and rock surfaces,coal and rock bottoms and wave guides were studied by actualexperiment.For the results,the effect of the AE sensor fixing manner on wave guides isbetter than on coal and rock surfaces,and was equivalent to the fixing manner on coal androck bottoms.Based on the above study results,actual coal and rock dynamistic disasterswere successfully forecasted. 展开更多
关键词 acoustic emission coal and rock body propagation laws wave guide installation technique coal and rock dynamic disasters
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Removal of noises from electromagnetic radiation of coal or rock with EEMD-adaptive morphological filter 被引量:1
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作者 CHEN Shi-hai WANG En-yuan 《Journal of Coal Science & Engineering(China)》 2012年第3期330-336,共7页
The electromagnetic radiation (EMR) signal collected by monitoring system during coal or rock dynamic disaster may be interferred easily by electromagnetic noises in mines. The noises have a direct influence on the ... The electromagnetic radiation (EMR) signal collected by monitoring system during coal or rock dynamic disaster may be interferred easily by electromagnetic noises in mines. The noises have a direct influence on the recognition and analysis of the EMR signal features during the disaster. With the aim of removing these noises, an ensemble empirical mode decomposition (EEMD) adaptive morphological filter was proposed. From the result of the simulation and the experiment, it is shown that the method can restrain the random noise and white Gaussian noise mixed with EMR signal effectively. The filter is highly useful for improving the robustness of the coal or rock dynamic disaster monitoring system. 展开更多
关键词 coal or rock dynamic disaster electromagnetic radiation EEMD morphological filter DENOISING
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三轴压缩下含瓦斯煤体电阻率响应的实验研究
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作者 王云刚 宋代东 +1 位作者 张飞燕 李东会 《河南理工大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第2期8-14,共7页
目的受载含瓦斯煤体变形破裂过程中电阻率的变化规律是电阻率法预测预报煤与瓦斯突出发生的理论基础。因此,研究三轴压缩条件下含瓦斯煤体破裂过程中电阻率的变化规律十分必要。方法自主研发一套测试低频条件下受载含瓦斯煤体变形破坏... 目的受载含瓦斯煤体变形破裂过程中电阻率的变化规律是电阻率法预测预报煤与瓦斯突出发生的理论基础。因此,研究三轴压缩条件下含瓦斯煤体破裂过程中电阻率的变化规律十分必要。方法自主研发一套测试低频条件下受载含瓦斯煤体变形破坏过程中电阻率的实验系统,测试三轴压缩条件下含瓦斯煤体电阻率的变化规律,对实验结果进行分析和解释。结果结果表明:(1)受载含瓦斯煤体的电阻率变化与所受应力存在显著的对应关系,型煤的电阻率变化规律与应力的对应关系要优于原煤的,对应力降低比较敏感;(2)受载型煤的电阻率变化规律为先上升后下降型和下降型,受载原煤的电阻率变化规律仅有下降型;(3)从原煤和型煤的物理力学以及受载过程中的变形破坏类型、受载含瓦斯煤体变形破坏过程中的煤体结构变化情况、煤的孔隙结构以及导电类型3方面分析解释受载含瓦斯煤体的电阻率变化情况;(4)对受载含瓦斯型煤电阻率变化曲线出现的2种类型进行科学合理的解释。结论研究成果可为电阻率法预测预报煤与瓦斯突出的发生提供技术支撑。 展开更多
关键词 含瓦斯煤体 电阻率 三轴压缩 煤与瓦斯突出
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煤岩瓦斯复合动力灾害监测预警与防控技术研究进展
5
作者 杨科 李彩青 +1 位作者 刘文杰 张寨男 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第4期18-32,共15页
煤岩瓦斯复合动力灾害是深部煤炭开采的重大安全隐患,探明其致灾机理、发展监测预警及防控技术是防治关键。提出了煤岩瓦斯复合动力灾害防治“四面体”理论,即分别从灾害分类、灾害机理、灾害预警、灾害防控4个层面概述煤岩瓦斯复合动... 煤岩瓦斯复合动力灾害是深部煤炭开采的重大安全隐患,探明其致灾机理、发展监测预警及防控技术是防治关键。提出了煤岩瓦斯复合动力灾害防治“四面体”理论,即分别从灾害分类、灾害机理、灾害预警、灾害防控4个层面概述煤岩瓦斯复合动力灾害研究进展。总结了以能量释放主体、初始瓦斯压力、载荷条件为主的复合动力灾害类型划分依据;梳理了理论分析尺度和实验室尺度下的复合动力灾害机理研究进展,发现应力路径、微裂纹动态演化和煤岩赋存地质因素临界指标是致灾机理研究的关键;概述了以前期灾害前兆信息判识、中期灾害前兆信息采集、后期灾害一体化监测预警为主线的复合动力灾害监测预警技术研究进展;揭示了复合动力灾害消能减灾一体化防控技术和多尺度分源防控关键技术科学内涵。在此基础上针对两淮矿区灾害特点,提出了深部强动载条件下复合动力灾害智能判识与预警方法和分区协同防控方法。基于当前研究进展,提出了煤岩瓦斯复合动力灾害研究亟待解决的问题,助力实现深部煤炭安全、精准、高效开采。 展开更多
关键词 煤岩瓦斯复合动力灾害 灾害分类 致灾机理 监测预警 灾害防控
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远距离下保护层开采遗留煤柱对被保护层回采的影响研究
6
作者 陈学习 盛贵松 高泽帅 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2024年第3期46-52,共7页
为探究远距离下保护层开采遗留煤柱对被保护层回采效果的影响,以平顶山六矿戊_(8)煤层的戊_(8)-22310机巷和戊_(8)-32010风巷之间遗留宽度为4 m的区段煤柱和丁_(5-6)-22190工作面为研究对象,采用理论分析、数值模拟和现场实测结合的方法... 为探究远距离下保护层开采遗留煤柱对被保护层回采效果的影响,以平顶山六矿戊_(8)煤层的戊_(8)-22310机巷和戊_(8)-32010风巷之间遗留宽度为4 m的区段煤柱和丁_(5-6)-22190工作面为研究对象,采用理论分析、数值模拟和现场实测结合的方法,研究了煤柱影响范围、煤柱区域垂直应力分布及影响区相关参数变化规律。结果表明:宽4 m遗留煤柱的影响范围为27.3 m,极限强度为25.9 MPa,塑性区宽度为2.26 m,弹性区宽度为2.68 m;煤柱两侧工作面均回采后,其承载的最大垂直应力87.9 MPa,远超煤柱本身的承载极限;在煤柱影响范围内测得的残余瓦斯含量、压力与卸压保护区无明显差异,并均小于突出危险临界值,煤柱影响区内瓦斯得到较好释放;煤柱影响范围内未产生明显应力集中现象,遗留小煤柱对被保护效果影响较小,保护效果在倾向上有连续性,对被保护层工作面回采影响小。 展开更多
关键词 煤岩动力灾害 保护层开采 煤柱影响区 残存煤柱 保护范围
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安顺煤矿煤岩电磁辐射测试技术研究 被引量:1
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作者 何志龙 孙谦 宋大钊 《山东煤炭科技》 2024年第2期103-108,共6页
随安顺煤矿开采深度的加深,工作面回采时异常动力灾害发生的危险性显著提高。为防范灾害事故,可基于煤岩受载破坏过程电磁辐射强度与煤岩破坏的相关性,采用电磁辐射仪测试煤岩体的损伤破坏状态,对煤岩体动力灾害事故危险性进行预测,通... 随安顺煤矿开采深度的加深,工作面回采时异常动力灾害发生的危险性显著提高。为防范灾害事故,可基于煤岩受载破坏过程电磁辐射强度与煤岩破坏的相关性,采用电磁辐射仪测试煤岩体的损伤破坏状态,对煤岩体动力灾害事故危险性进行预测,通过设置三采区轨道下山、四采区轨道风门0~300 m处为对照组,对四采区轨道、回风、胶带三条下山掘进巷道进行煤岩电磁辐射测试,并对其监测数据进行规律分析。研究结果表明:掘进作业严重影响巷道内应力分布与煤岩破坏状态,靠近掘进点的部位所受应力扰动更为明显,掘进较深、支护稳定的巷道所受影响较小;巷道危险区的煤岩电磁辐射强度相对较高;存在断层时,断层周围电磁辐射信号较强;掘进煤巷的应力受扰动情况比岩巷更加稳定,且所受应力普遍较小。 展开更多
关键词 煤岩体 动力灾害 电磁辐射 应力分布
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煤蠕变过程电磁辐射频谱特征实验研究
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作者 范鹏宏 聂百胜 《中国煤炭》 北大核心 2024年第7期105-114,共10页
为了研究煤在单轴蠕变加载条件下,电磁辐射频谱变化的响应规律,分别测试了不同煤种在单轴载荷下,垂直层理方向上短时蠕变过程中全阶段的电磁辐射频谱的变化特征,并讨论了其变化规律。研究结果表明,在单轴蠕变分级加载的过程中,煤体的电... 为了研究煤在单轴蠕变加载条件下,电磁辐射频谱变化的响应规律,分别测试了不同煤种在单轴载荷下,垂直层理方向上短时蠕变过程中全阶段的电磁辐射频谱的变化特征,并讨论了其变化规律。研究结果表明,在单轴蠕变分级加载的过程中,煤体的电磁辐射频率及其振幅总体趋势出现了相似的变化规律,并且各个阶段的频率及其振幅也有各自相似的变化规律。在整个蠕变过程中煤体的电磁辐射信号频率整体处在低频阶段,主要集中于0~0.5 MHz,且加速蠕变变形阶段的电磁辐射频带范围大于减速和等速蠕变变形阶段。在减速和等速蠕变变形期,煤体的电磁辐射频率的振幅变化均处在低振幅阶段;在加速蠕变变形期,可能由于煤体损伤的加剧,使得电磁辐射频率的振幅变化出现较大幅度的波动;在加速蠕变变形末期直到样品临近断裂前,煤体的电磁辐射频率的振幅值会出现增大减小增大的趋势。研究结果可为煤岩流变突变过程中损伤破坏信息的准确感知及煤岩动力灾害的智能监测与预警提供一定的实验和理论依据。 展开更多
关键词 煤岩动力灾害 单轴分级加载 短时蠕变 电磁辐射 频谱特征
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不同法向应力和剪切速率下煤平直节理剪切特性研究
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作者 孙月明 王一达 +3 位作者 吴凡 方堃 田昊晨 陶康 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2024年第7期169-178,共10页
煤体剪切力学参数是分析煤体变形及稳定性的重要参数。为研究不同法向应力和剪切速率下煤平直节理剪切特性,开展剪切数值模拟与实验室试验,研究法向应力、剪切速率对煤平直节理剪切特性的影响规律。结果表明:节理剪切强度随剪切速率增... 煤体剪切力学参数是分析煤体变形及稳定性的重要参数。为研究不同法向应力和剪切速率下煤平直节理剪切特性,开展剪切数值模拟与实验室试验,研究法向应力、剪切速率对煤平直节理剪切特性的影响规律。结果表明:节理剪切强度随剪切速率增加而减小,随着法向应力增加而增加,且法向应力越高,节理剪切强度受到剪切速率的影响越大;剪切刚度与法向应力呈正相关关系,与剪切速率呈负相关关系,当剪切速率达到一定值之后对剪切刚度的影响不明显;剪切速率增加使模拟节理更容易发生剪切滑移,易引发煤岩动力灾害,这一现象在高法向应力更为严重。 展开更多
关键词 煤岩动力灾害 法向应力 剪切速率 煤平直节理 剪切强度 剪切刚度
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煤岩瓦斯动力灾害风险智能判识与融合预测
10
作者 罗卫东 杨乘 +2 位作者 胡金春 袁荣方 赵喜宇 《能源与环保》 2024年第5期71-77,共7页
煤岩瓦斯动力灾害对矿井安全生产造成了极大威胁,由于诱发因素众多,其内在的致灾机理难以被有效探明。为实现煤岩瓦斯动力灾害风险的智能识别与预测,建立了基于CNN的煤岩瓦斯动力灾害风险智能判识与融合预测模型。模型中采用Box-plot与M... 煤岩瓦斯动力灾害对矿井安全生产造成了极大威胁,由于诱发因素众多,其内在的致灾机理难以被有效探明。为实现煤岩瓦斯动力灾害风险的智能识别与预测,建立了基于CNN的煤岩瓦斯动力灾害风险智能判识与融合预测模型。模型中采用Box-plot与MI方法进行数据清洗,并利用GRA方法建立包含10个风险因素在内的煤岩瓦斯动力灾害的指标体系,通过PCA方法对数据进行降维处理后,输入至CNN模型中进行融合与预测。通过与ANN、BP、RF、SVM模型的对比分析表明,基于CNN的煤岩瓦斯动力灾害风险智能判识与融合预测模型具有更高的准确性,同时此模型的收敛速度更快,验证了此模型在实际工程中具有更可靠的工程价值。 展开更多
关键词 煤岩瓦斯动力灾害 卷积神经网络 预测模型 风险识别 深度学习
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我国煤岩动力灾害研究进展及面临的科技难题 被引量:48
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作者 袁亮 王恩元 +2 位作者 马衍坤 刘玉冰 李晓亮 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1825-1845,共21页
随着我国浅部煤炭资源日益枯竭,煤矿开采转向深部将成为保障我国能源需求的新常态。针对深部煤炭资源开采面临的煤与瓦斯突出、冲击地压及其复合动力灾害等问题,分析了我国煤岩动力灾害机理研究进展,阐述了煤岩动力灾害评价和监测预警... 随着我国浅部煤炭资源日益枯竭,煤矿开采转向深部将成为保障我国能源需求的新常态。针对深部煤炭资源开采面临的煤与瓦斯突出、冲击地压及其复合动力灾害等问题,分析了我国煤岩动力灾害机理研究进展,阐述了煤岩动力灾害评价和监测预警关键技术,总结了煤岩动力灾害防治和风险管控措施及技术手段,提出了煤岩动力灾害预防及研究面临的科技难题和科学研究展望:在研究手段方面,研发能真实反映现场复杂地质条件、工程条件及其多场耦合作用过程的科研仪器,发展矿山动力灾害演化模拟与再现技术,揭示煤岩动力灾害的耦合演化机制;在危险区探测方面,进一步发展基于地球物理手段的工作面动力灾害危险区超前精细探测理论与技术,研发原位条件及采掘影响下煤岩层多参量时空分布钻测与反演技术;在风险评价方面,开展深部复杂地层和采掘工程耦合条件下灾害危险性评价关键指标及智能评价方法研究;在监测预警方面,建立煤矿多灾害融合监控预警平台,实现煤矿多灾害融合监控、智能预警和安全态势的准确分析;发展煤岩动力灾害的远程精准区域防治技术,实现煤岩动力灾害的超前区域防控;研究煤岩动力灾害事故数字化应急决策理论与关键技术,实现煤岩动力灾害智能应急决策。通过理论、技术及设备等系统研究,为实现动力灾害有效防控、保障煤炭资源安全高效开采提供保障。 展开更多
关键词 煤岩动力灾害 演化机理 风险评价 监测预警 防治与管控
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地质动力区划及其在冲击地压研究中的应用 被引量:7
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作者 张宏伟 李胜 +5 位作者 韩军 宋卫华 兰天伟 荣海 付兴 杨振华 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期191-202,共12页
冲击地压的实质是煤岩体内积聚的弹性变形能突然释放的动力现象,是煤矿重大动力灾害之一。地质动力区划认为现代地质构造运动等内动力作用和构造应力场对矿井动力灾害的孕育、发生和发展过程具有重要影响。地质动力区划主要研究内动力... 冲击地压的实质是煤岩体内积聚的弹性变形能突然释放的动力现象,是煤矿重大动力灾害之一。地质动力区划认为现代地质构造运动等内动力作用和构造应力场对矿井动力灾害的孕育、发生和发展过程具有重要影响。地质动力区划主要研究内动力地质作用对人类工程活动影响,在煤矿开采领域主要用于研究现代构造运动影响下的冲击地压等矿井动力灾害问题。辽宁工程技术大学地质动力区划团队根据中国大陆的构造运动和构造形式的特点,在俄罗斯И.М.巴图金娜院士和И.М.佩图霍夫院士创建的以断块构造划分为核心内容的地质动力区划方法基础上,经过30余年的研究和实际应用,对地质动力区划的研究内容进行了广泛拓展,创建了地质动力环境评价方法、煤岩动力系统与能量特征分析方法和矿井动力灾害多因素模式识别方法,开发了岩体应力分析系统和地质动力区划信息管理系统,丰富和深化了地质动力区划理论和方法,开创了地质动力区划研究的全新体系,为冲击地压、煤与瓦斯突出等矿井动力灾害的危险性预测与防治提供了全新的研究方法。笔者介绍了地质动力区划及其在冲击地压研究方面的部分应用成果:(1)基于地质动力区划的煤岩动力系统分析方法,计算确定的系统“损伤区半径上限值”作为冲击地压工作面超前支护范围的参考值,为冲击地压矿井确定超前支护范围提供了依据;计算确定的系统“影响区半径上限值”作为冲击地压矿井工作面开采影响范围参考值,为确定2个采煤工作面之间的距离提供了依据。(2)基于地质动力区划的多因素模式识别方法,在地质动力区划信息管理系统的支持下,实现了冲击地压危险性的分单元精细化预测,为矿井提供了更精确的冲击地压危险性区域空间定位和更准确的冲击地压危险程度预测结果,提高了矿井冲击地压危险性预测的准确性和时效性。地质动力区划在中国的义马、鹤壁、鹤岗、双鸭山等矿区的40多个煤矿的动力灾害危险性预测和防治工作等方面得到了广泛应用。 展开更多
关键词 地质动力区划 矿井动力灾害 冲击地压 地质动力环境 煤岩动力系统 多因素模式识别 危险性预测
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深部煤层不同类型隐伏构造致灾规律研究
13
作者 张建国 邱黎明 +3 位作者 王满 彭玉杰 刘强 宋大钊 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S02期50-59,共10页
深部开采过程中,矿井地质类型复杂,在“三高一扰动”条件下,隐伏构造附近极易引发煤与瓦斯突出等煤岩动力灾害。为明确隐伏构造诱发动力灾害的机制,以平煤股份八矿为工程背景,数值模拟研究了不同采掘方向正、逆断层及两者同时存在时的应... 深部开采过程中,矿井地质类型复杂,在“三高一扰动”条件下,隐伏构造附近极易引发煤与瓦斯突出等煤岩动力灾害。为明确隐伏构造诱发动力灾害的机制,以平煤股份八矿为工程背景,数值模拟研究了不同采掘方向正、逆断层及两者同时存在时的应力-应变演化特征及致灾规律,分析了不同隐伏构造对掘进头的影响。结果表明:掘进遇单一断层,应力-应变集中在工作面前方及断层内部,掘进遇正断层更易产生应力集中,且应力集中区域范围更大,在同等掘进距离下,逆断层主应变略大于正断层;随着掘进距离的增加,当掘进距离增加至15 m时,应力-应变集中区逐渐重合,最终在断层区域形成应力-应变叠加区;掘进遇多断层,应力集中在工作面前方、两断层之间的构造煤上。遇正-逆断层、逆-正断层,叠加应力-应变分布特征表现出差异性,遇正-逆断层,叠加应力-应变主要分布在正断层附近,而遇逆-正断层,两断层之间构造煤中应力-应变也显著增加。逆断层及逆断层主导的多隐伏构造附近,应变能增长速率更大,更有利于应变能积聚,煤与瓦斯突出危险性增加。在采动应力、断层构造应力及煤岩体中的静应力三者的共同作用下,最终引发煤与瓦斯突出等煤岩动力灾害。多隐伏构造较单一构造更易产生应力集中,煤岩动力灾害危险性增加。 展开更多
关键词 深部煤层 隐伏构造 煤岩动力灾害 应力-应变演化特征 致灾规律
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煤岩电磁辐射理论与技术新进展 被引量:8
14
作者 何学秋 韦梦菡 +5 位作者 宋大钊 李振雷 邱黎明 何生全 MAJID Khan 王安虎 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期168-190,共23页
煤炭作为我国重要的基础能源和工业原料,其安全开采是保障国家能源安全、支撑经济社会稳定发展的关键。随着浅部煤炭资源的逐渐枯竭,深部开采逐渐成为我国煤炭资源开发新常态,煤岩动力灾害风险随之攀升,严重制约煤炭安全高效开采,对我... 煤炭作为我国重要的基础能源和工业原料,其安全开采是保障国家能源安全、支撑经济社会稳定发展的关键。随着浅部煤炭资源的逐渐枯竭,深部开采逐渐成为我国煤炭资源开发新常态,煤岩动力灾害风险随之攀升,严重制约煤炭安全高效开采,对我国煤炭工业可持续发展造成了恶劣的社会负面影响。准确可靠的监测手段是进行煤岩动力灾害防治的必要前提,地球物理监测预警方法通过感知煤岩变形破坏过程中释放的声、电、磁等物理信号来反演煤岩体的损伤破坏状态,已被广泛应用于煤岩动力灾害预警中。其中电磁辐射监测法具有非接触、无损、实时、前兆性强等优势,适用于矿山信息化智能化发展要求。因此,大力推动电磁辐射监测技术的发展,对于煤岩动力灾害防治具有重要意义,可为智慧矿山建设提供重要的技术支持。围绕试验现象、机理模型、技术方法3个方面对电磁辐射理论与技术研究成果进行综述,回顾了电磁辐射现象的发现过程,分析了电磁辐射信号特征、影响因素、力电耦合效应等煤岩电磁辐射特征规律,根据典型电磁辐射机理模型与应力作用、裂纹扩展过程的相关性进行了分类评述,并对现有煤岩电磁辐射监测预警装备及技术方法进行了简要介绍。在此基础上,详细阐述了近年来在煤岩电磁辐射矢量特性研究、煤岩电磁辐射机理微观尺度验证、煤岩电磁辐射定位技术方面取得的新进展。总结了当前煤岩电磁辐射机理未完全揭示和无法实现孕灾区域定位两大理论与技术研究瓶颈,为未来煤岩电磁辐射理论与技术的发展提出了新目标。 展开更多
关键词 煤岩动力灾害 电磁辐射 煤岩破裂 监测预警
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真三轴路径下含瓦斯复合煤岩体渗流及力学破坏特性 被引量:11
15
作者 王凯 郭阳阳 +1 位作者 王刚 杜锋 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期226-237,共12页
深部开采扰动下“煤体-岩体”复合系统发生整体破坏失稳是导致煤岩瓦斯复合动力灾害发生的主要原因之一。为了研究煤岩瓦斯复合动力灾害发生机理,采用真三轴气固耦合煤岩渗流试验系统,以人工压制具有过渡界面的复合煤岩体试件为研究对象... 深部开采扰动下“煤体-岩体”复合系统发生整体破坏失稳是导致煤岩瓦斯复合动力灾害发生的主要原因之一。为了研究煤岩瓦斯复合动力灾害发生机理,采用真三轴气固耦合煤岩渗流试验系统,以人工压制具有过渡界面的复合煤岩体试件为研究对象,进行了5种不同真三轴应力路径下含瓦斯复合煤岩体渗流特性及力学破坏特征试验研究。结果表明,真三轴路径下含瓦斯复合煤岩体强度符合Mogi-Coulomb准则,相比于其他试验路径,真三轴加载路径下试件强度最大,复合加卸载路径下试件强度次之,σ_(2)、σ_(3)发生转换时,试件强度显著降低;试件破坏时,真三轴复合加卸载路径下试件渗透率增长倍数最多,真三轴卸载路径次之,真三轴加载路径下试件渗透率增加倍数最少,σ_(2)、σ_(3)发生转换时试件渗透率显著增大;此外,复合煤岩体试件破坏特征具有规律性,真三轴加载路径下,σ_(1)-σ_(2)平面煤体中出现剪切裂纹,并在煤岩交界面处交汇,真三轴卸载和复合加卸载路径下,σ_(1)-σ_(2)平面上裂纹从煤体到岩体出现了跨界面扩展的现象,煤体中依然出现剪切裂纹,但是裂纹在煤岩交界面处交汇之后转变为拉伸裂纹延伸至岩体中,岩体出现劈裂破坏;当σ_(2)、σ_(3)发生交汇、转换,σ_(2)小于σ_(3)时,试件的2个侧面(σ_(1)-σ_(2)平面和σ_(1)-σ_(3)平面)均发生破坏,试件损伤状态相对复杂。 展开更多
关键词 渗流特性 复合煤岩体 真三轴 破坏机理 裂纹扩展 复合动力灾害
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基于多尺度多重分形法的煤岩破坏电位信号特征研究 被引量:1
16
作者 王恒 李忠辉 +1 位作者 张昕 雷跃宇 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2023年第7期99-106,共8页
煤岩变形破坏诱发的表面电位信号包含损伤演化的关键信息,在煤岩动力灾害监测领域得到广泛研究,但大多是在单一时间维度对电位时序信号的波动特征进行研究,对时序信号的非线性、多尺度特征变化规律缺乏深入研究。针对该问题,搭建了煤岩... 煤岩变形破坏诱发的表面电位信号包含损伤演化的关键信息,在煤岩动力灾害监测领域得到广泛研究,但大多是在单一时间维度对电位时序信号的波动特征进行研究,对时序信号的非线性、多尺度特征变化规律缺乏深入研究。针对该问题,搭建了煤岩破坏电位监测系统,同步测试了原煤和辉长岩2种试样的电位时序信号,并通过多尺度多重分形(MMA)法,深入研究了多尺度下的电位信号非线性特征,得到了电位时序信号的奇异性指数、奇异维数、局部赫斯特指数等参数,并采用L2范数对赫斯特曲面予以量化。实验结果表明:原煤和辉长岩的总体电位信号都呈现出多尺度多重分形特征,且裂纹萌生前后的电位多重分形图谱呈现一定差异性;相较于辉长岩,煤样在加载前后阶段不同位置处电位信号的奇异性指数差异Δα正负趋势呈现不同特征,表明了煤样具有更强的非线性演化特征;多尺度下局部赫斯特指数的L2范数更好地体现出试样不同通道电位信号间的长程相关性,并能够量化试样电位时序信号的非线性演化特征,进而实现煤岩失稳破坏预测。 展开更多
关键词 煤岩动力灾害监测 煤岩电位信号 多尺度多重分形 非线性特征 赫斯特曲面 局部赫斯特指数
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采掘工作面孕突过程地应力诱使煤体初始破坏动态响应机制
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作者 王超杰 唐泽湘 +2 位作者 徐长航 杨洪伟 刘鲁坦 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期140-154,共15页
工作面采动应力场诱发煤体初始破坏,作为突出发生的必要条件,揭示其细宏观动态力学过程依然存在巨大挑战。基于采掘工作面典型突出事故,构建了采动煤体损伤失稳过程多变应力载荷路径。采用PFC3D离散元软件开展了多工况多尺度下煤体损伤... 工作面采动应力场诱发煤体初始破坏,作为突出发生的必要条件,揭示其细宏观动态力学过程依然存在巨大挑战。基于采掘工作面典型突出事故,构建了采动煤体损伤失稳过程多变应力载荷路径。采用PFC3D离散元软件开展了多工况多尺度下煤体损伤失稳可视化模拟,揭示了采动煤体损伤失稳动态响应规律,阐明了采动煤体裂纹动态演变行为,并基于采动下地应力诱使煤体初始破坏规律提出了突出防治技术展望。结果表明:采动煤体随主应力加卸载速率的变化,其破坏类型和破坏强度差异明显。应力渐进卸载过程,煤体宏观破断面呈现单斜面或共轭剪切面形式,且随卸载速率增加,煤体破坏强度降低。随应力双向同等速率渐进加载,单向突然卸载或保持一定残余应力状态下呈现宏观破断面与中间主应力方向平行,且卸载程度增加或残余应力降低引发煤体破坏强度降低。不同应力载荷下,煤体破坏过程随剪切和张拉裂纹先后出现,呈现张剪破坏。在采动煤体损伤引发失稳过程中裂纹动态演变过程呈现间歇性、渐进性和阵发性复合特征。裂纹整体发育过程可表征为初期新裂纹出现(间歇性-突增阶段)、裂纹扩展(渐进性-慢增阶段)以及贯通并扩展(阵发性-慢增阶段)、整体撕裂煤体过程(骤增阶段)。煤体力学强度被视为影响突出发生的一主控因素,地应力诱发采动煤体初始破坏的难易程度关键在于应力加卸载路径。单向主应力突然卸载或双向主应力渐进卸载,煤体最易发生初始破坏。基于此力学规律,提出可表征工作面突出煤体最危险状态的“采掘工作面突出预测理想采动模式”。 展开更多
关键词 煤与瓦斯突出 煤岩瓦斯动力灾害 突出防治 动态损伤 裂纹扩展
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煤厚变异区采动应力分布规律的数值模拟研究 被引量:1
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作者 赵军利 吴桂明 张文晓 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2023年第4期56-60,共5页
针对煤层开采过程中出现的煤层厚度变化情况,采用数值模拟的方法研究煤层厚度变异区域的原岩应力分布特征、煤层开采过程中的应力以及应变能的演化规律。在模拟过程中分别进行了薄向厚开采以及厚向薄开采,计算结果表明,当回采工作面逐... 针对煤层开采过程中出现的煤层厚度变化情况,采用数值模拟的方法研究煤层厚度变异区域的原岩应力分布特征、煤层开采过程中的应力以及应变能的演化规律。在模拟过程中分别进行了薄向厚开采以及厚向薄开采,计算结果表明,当回采工作面逐渐靠近煤厚变异区时,采掘应力场受煤厚影响明显。由厚煤区向薄煤区开采时,应力集中系数远大于薄煤区向厚煤区开采,应变能也由于煤厚的变化造成由厚向薄开采时的变化梯度大于由薄向厚开采,因此由厚向薄开采动力现象发生的可能性更大。 展开更多
关键词 煤厚变化 煤岩动力灾害 地应力 数值模拟 应力集中
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深部开采煤岩动力灾害风险评估模型及判识技术研究
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作者 孟圣师 郑义宁 +4 位作者 陆强 赵亚伟 张可 李成海 蔡武 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2023年第11期113-117,共5页
为进一步解决煤矿深部开采因应力环境复杂而导致的煤岩动力灾害频发及监测预警不准确等问题,以郭屯煤矿为例,提出了一种基于理论与数据驱动融合评估模型判识煤岩动力灾害风险的方法,对深部开采区域煤岩动力灾害的主控因素与风险判识技... 为进一步解决煤矿深部开采因应力环境复杂而导致的煤岩动力灾害频发及监测预警不准确等问题,以郭屯煤矿为例,提出了一种基于理论与数据驱动融合评估模型判识煤岩动力灾害风险的方法,对深部开采区域煤岩动力灾害的主控因素与风险判识技术进行了研究。结果表明:郭屯煤矿深部开采煤岩动力灾害主要受开采深度、断层和采空区的影响,2305、3303工作面回采期间评估的煤岩动力灾害中等风险及以上区域主要分布在工作面邻近采空区巷道侧、断层附近以及超前支承压力影响区域等。经现场效果验证,利用工作面当前煤岩动力灾害评估的中等风险及以上区域可以提前判识工作面下一阶段开采期间高应力集中区及微震事件发生位置,实现了煤岩动力灾害风险的量化评估和判识。 展开更多
关键词 深部开采 煤岩动力灾害 风险评估模型 应力分布 风险判识
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矿井煤岩动力灾害电磁辐射预警技术 被引量:63
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作者 何学秋 聂百胜 +3 位作者 王恩元 窦林名 刘明举 刘贞堂 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期56-59,共4页
利用煤岩破坏力电耦合模型、煤与瓦斯突出和冲击矿压发生的不同特点及现场测试的大量数据,得到了两种灾害的电磁辐射预警临界值系数和动态变化趋势系数的确定方法.研究表明:煤岩动力灾害电磁辐射预警可以采用脉冲数和强度两个指标同静... 利用煤岩破坏力电耦合模型、煤与瓦斯突出和冲击矿压发生的不同特点及现场测试的大量数据,得到了两种灾害的电磁辐射预警临界值系数和动态变化趋势系数的确定方法.研究表明:煤岩动力灾害电磁辐射预警可以采用脉冲数和强度两个指标同静态临界值和动态趋势相结合的方法进行预警,电磁辐射可以将动力灾害危险分为无危险、弱危险和强危险的3级预警方案,对不同的预警级别可以采用对应的防治措施. 展开更多
关键词 矿井 煤岩动力灾害 电磁辐射 预警准则 分级预警
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