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Assessment and analysis of strata movement with special reference to rock burst mechanism in island longwall panel 被引量:3
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作者 ZHU Guang-an DOU Lin-ming +4 位作者 CAO An-ye CAI Wu WANG Chang-bin LIU Zhi-gang LI Jing 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第12期2951-2960,共10页
This study presents a novel approach using theoretical analysis to assess the risk of rock burst of an island longwall panel that accounts for the coupled behavior of stress distribution and overlying strata movement.... This study presents a novel approach using theoretical analysis to assess the risk of rock burst of an island longwall panel that accounts for the coupled behavior of stress distribution and overlying strata movement. The height of destressed zone(HDZ) above the mined panel was first determined based on the strain energy balance in an underground coal mining area. HDZ plays a vital role in accurately determining the amount of different loads being transferred towards the front abutment and panel sides. Subsequently, based on the load transfer mechanisms, a series of formulae were derived for the average static and dynamic stresses in the island pillar through theoretical analysis. Finally, the model was applied to determining the side abutment stress distribution of LW 3112 in the Chaoyang Coal Mine and the results of ground subsidence monitoring were used to verify the predicted model. It can be concluded that the proposed computational model can be successfully applied to determining the safety of mining in island longwall panels. 展开更多
关键词 ISLAND LONGWALL PANEL OVERBURDEN structure HEIGHT of destressed zone stress distribution rock burst risk
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Prediction of rock-burst-threatened areas in an island coal face and its prevention:A case study 被引量:2
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作者 Li Xuehua Pan Fan +3 位作者 Li Huaizhen Zhao Min Ding Lingxiao Zhang Wenxi 《International Journal of Mining Science and Technology》 SCIE EI CSCD 2016年第6期1125-1133,共9页
The island coal face arises in coal mines with the purpose of preventing gas explosion or maintaining the balance between mining and tunneling. However, its particular stress conditions in the surrounding rock may inc... The island coal face arises in coal mines with the purpose of preventing gas explosion or maintaining the balance between mining and tunneling. However, its particular stress conditions in the surrounding rock may increase the difficulty of stress control in the coal face and in its mining roadways, especially when the coal seam, the roof, and the floor have rock-burst propensities, The high energy accumulated in the island coal face and in its roof and floor will intensify rock-burst propensity or even induce rock burst, which further result in great casualties and financial losses. Taking island coal face 2321 in Jinqiao coal mine as a case, we propose a method for the prediction of rock-burst-threatened areas in an island coal face with weak rock-burst propensity. Based on the anaHysis of the movement of the overlying roof and characteristics of stress distribution, this method combined numerical simulation with drilling bits to ensure the prediction accuracy. The effects of coal pillars with different widths on the mitigation of stress concentration in the coal face and on the prevention of rock burst are analyzed together with the mech- anism behind. Finally, corresponding measures against the rock burst in the island coal face are proposed. 展开更多
关键词 Island coal face rock burst stress evolution Numerical simulation stress relief technology
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A dynamic ejection coal burst model for coalmine roadway collapse 被引量:5
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作者 Dazhao Song Xueqiu He +3 位作者 Enyuan Wang Zhenlei Li Menghan Wei Hongwei Mu 《International Journal of Mining Science and Technology》 SCIE EI CSCD 2019年第4期557-564,共8页
In this study,we established a dynamic ejection coal burst model for a coalmine roadway subject to stress,and held that the stress concentration zone at the roadway side is the direct energy source of this ejection.Th... In this study,we established a dynamic ejection coal burst model for a coalmine roadway subject to stress,and held that the stress concentration zone at the roadway side is the direct energy source of this ejection.The formation and development of such burst undergoes three stages:(1)instability and propagation of the cracks in the stress concentration zone,(2)emerging of a layered energy storage structure in the zone,and(3)ejection of coal mass or coal burst due to instability.Moreover,we figured out the initial strength of periodic cracks is parallel to the maximal dominant stress direction in the stress concentration zone and derived from the damage strain energy within the finite area of the zone based on the Griffith energy theory.In addition,we analyzed the formation process of the layered energy storage structure in the zone,simplified it as a simply supported restraint sheet,and calculated the minimum critical load and the internally accumulated elastic energy at the instable state.Furthermore,we established a criterion for occurrence of the coal burst based on the variational principle,and analyzed the coal mass ejection due to instability and coal burst induced by different intensity disturbances.At last,with the stratum conditions of Junde Coalmine as the model prototype,we numerically simulated the load displacement distribution of the stress concentration zone ahead of the working face disturbed by the main roof-fracture-induced dynamic load during the mining process as well as their varying characteristics,and qualitatively verified the above model. 展开更多
关键词 COAL and rock burst Evolution MODEL DYNAMIC EJECTION stress concentration Layered energy storage structure
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Numerical Simulation of the Relationship between the Width of Destressed Zone and Blasthole Depth 被引量:1
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作者 Jiansheng Tian Qingru Wu Zhijun Liu 《Engineering(科研)》 2020年第4期269-279,共11页
Overstress in the surrounding rock of the roadway is a key reason that causes failures of deep roadways. Destressing blasting is one of the promising techniques that could improve the supporting quality. If the depth ... Overstress in the surrounding rock of the roadway is a key reason that causes failures of deep roadways. Destressing blasting is one of the promising techniques that could improve the supporting quality. If the depth of the pressure relief blast hole is too shallow, the surrounding rock of the roadway will be broken or even collapsed. If the pressure relief blast hole is too deep, the pressure relief area will be located in the deep part of the surrounding rock of the roadway, which cannot achieve the purpose of releasing the stress in the shallow part of the surrounding rock and cause waste of the blast hole. The width or range of the pressure relief area should just fall in the high stress area of the surrounding rock of the roadway, so the pressure relief blast hole should have a reasonable depth. In order to quantitatively describe the relationship between borehole depth and the width of the stress relief zone, numerical simulations were carried out in ANSYS according to different borehole depths. The results show that the optimal destressing effect is achieved when borehole depth is 4 m. Peak stress of and is significantly reduced by 30.51% and 49.07% after blasting. Meanwhile, the high-stress area shifts about 4.8 m from the roadside to the depth of surrounding rock, thus a 3.8 m wide stress relief zone is formed around the roadside, thus, the aim of quantizing the effects of destress blasting is achieved. 展开更多
关键词 rock burst Deep ROADWAY Supporting WIDTH of stress RELIEF ZONE Destress BLASTING Numerical Simulation
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鲜水河构造带隧道高地应力区岩爆特性分析
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作者 冯涛 蒋良文 +3 位作者 袁东 林之恒 孟少伟 陈宇 《铁道工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期74-78,85,共6页
研究目的:青藏高原持续隆升,导致鲜水河构造带及邻区高地应力特征突出,地应力场极其复杂,研究高地应力的孕灾特征有助于隧道岩爆的风险防控,特别是时滞型岩爆的孕灾和致灾机理的研究。本文阐述鲜水河构造带地貌、地层岩性、构造及地应... 研究目的:青藏高原持续隆升,导致鲜水河构造带及邻区高地应力特征突出,地应力场极其复杂,研究高地应力的孕灾特征有助于隧道岩爆的风险防控,特别是时滞型岩爆的孕灾和致灾机理的研究。本文阐述鲜水河构造带地貌、地层岩性、构造及地应力场特征的孕灾总体认识,通过对该区域隧道近10 km约1300次岩爆统计,从发生概率、等级、埋深、位置、时间、距离等多角度研究岩爆特征,对发生的5次时滞型岩爆和隧道时效性变化特征进行分析,展望后续岩爆研究的重点。研究结论:(1)鲜水河构造带及邻区受高地应力影响,隐伏小微构造发育且无规律,为岩爆创造了特殊的孕灾环境,岩爆发生的随机性大;(2)该区域隧洞岩爆等级以轻微岩爆为主,具有“分区破裂”和脆性变形特征,时滞型岩爆一定程度上具有“继承性”;(3)建议加强沟谷应力场低埋型岩爆和滞后型岩爆或硬岩潜在时效破坏的监测研究;(4)本文研究成果可为类似高地应力环境下岩爆预测和防控提供借鉴。 展开更多
关键词 鲜水河构造带 深埋隧道 高地应力特征 时滞型岩爆 施工岩爆特征 风险防控
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复杂地质高应力条件下回采工作面冲击地压防治技术研究
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作者 王应启 王国防 侯典东 《煤矿现代化》 2024年第5期84-88,93,共6页
针对济宁三号煤矿163下06工作面已探明正断层32条,逆断层1条,回采期间揭露隐伏断层11条,局部过联络巷、探巷不规则回采,不规则煤柱留设,局部煤体分割严重等,地质和开采技术条件复杂,应力集中程度高,冲击危险程度高;文章提出了,划分冲击... 针对济宁三号煤矿163下06工作面已探明正断层32条,逆断层1条,回采期间揭露隐伏断层11条,局部过联络巷、探巷不规则回采,不规则煤柱留设,局部煤体分割严重等,地质和开采技术条件复杂,应力集中程度高,冲击危险程度高;文章提出了,划分冲击危险区域、加强支护、宏观矿压动态观测、钻屑检测、应力在线监测,微震监测;大直径钻孔卸压、坚硬顶板深孔预裂等冲击地压综合监测防治措施,结果表明可以有效降低局部地应力异常集中,释放积聚的弹性能,取得了良好效果,确保了该工作面安全高效回采。 展开更多
关键词 高应力 冲击地压 支护设计 卸压
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煤的冲击倾向性对深部煤岩界面超低摩擦效应影响研究
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作者 李利萍 胡学锦 +1 位作者 潘一山 李明会 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1633-1642,共10页
为了揭示动载扰动下煤的冲击倾向性对超低摩擦型冲击地压的影响机制,以不同冲击倾向性煤块为研究对象,首先通过单轴压缩试验测定了煤样冲击倾向性,然后采用自行研制的煤岩界面超低摩擦试验装置,以煤块滑动位移、动能表征冲击过程中超低... 为了揭示动载扰动下煤的冲击倾向性对超低摩擦型冲击地压的影响机制,以不同冲击倾向性煤块为研究对象,首先通过单轴压缩试验测定了煤样冲击倾向性,然后采用自行研制的煤岩界面超低摩擦试验装置,以煤块滑动位移、动能表征冲击过程中超低摩擦效应强度,开展了应力波扰动下不同冲击倾向性煤块超低摩擦试验。研究结果表明:(1)超低摩擦效应强度受扰动频率影响存在频率显著影响区,强、弱、无冲击倾向性煤块频率显著影响区分别为2.5~3.5 Hz、2.0~3.0 Hz、1.5~2.5 Hz,频率显著影响区内煤岩界面更易发生超低摩擦效应。随着煤块冲击倾向性增强,频率显著影响区域整体右移。(2)超低摩擦效应强度与扰动幅值正相关,在高强度扰动下强冲击倾向性煤更易发生超低摩擦效应。(3)建立了有效弹性能释放速率指数与动能之间的拟合函数关系式,实现了用煤的冲击倾向性指标综合评价超低摩擦效应强度。 展开更多
关键词 应力波扰动 煤岩块体 冲击倾向性 煤岩界面 超低摩擦效应
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山东龙郓煤业10·20冲击地压事故区域应力背景与防控研究
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作者 孟静 张鹏 +4 位作者 王继明 丰成君 范玉璐 戚帮申 孙明乾 《地质力学学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期473-486,共14页
矿山巷道、交通隧道等地下硐室围岩稳定与岩体所处区域地应力环境息息相关。分析区域深部地应力与地下硐室走向、形状等因素的关系,有助于提前规避硐室开挖风险。文章以山东龙郓煤业10·20冲击地压事故为背景,通过地应力测量与监测... 矿山巷道、交通隧道等地下硐室围岩稳定与岩体所处区域地应力环境息息相关。分析区域深部地应力与地下硐室走向、形状等因素的关系,有助于提前规避硐室开挖风险。文章以山东龙郓煤业10·20冲击地压事故为背景,通过地应力测量与监测工作,初步揭示了山东西部地壳浅表层现今地应力环境,结合龙郓煤业矿区附近现今地应力场特征,探讨此次冲击地压事故产生的区域应力背景,并从地应力角度提出相应的防控建议。研究结果表明:测量深度范围内主应力大小总体上与深度成正比线性关系,最大水平主应力值为3.48~20.76 MPa,随深度增加梯度为0.0182 MPa/m;最小水平主应力值为3.44~14.95 MPa,随深度增加梯度为0.0130 MPa/m;区内最大水平主应力方位为北东43°~89°,平均方位为北东75°;地壳浅表层构造作用以水平构造作用为主,但随着深度的增加,逐渐向垂直构造作用转变;龙郓煤业10·20冲击地压事故的诱发机制主要是垂向应力大于水平主应力,现今处于拉张应力环境,尤其是巷道走向平行于最大水平主应力方向;建议龙郓煤业巷道轴线与最大水平主应力方向的夹角为60°~90°,同时巷道顶板可以采用拱形顶板,确保巷道岩体稳定。 展开更多
关键词 山东西部 冲击地压 地应力测量与监测 地应力场特征 岩体稳定性
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冲击地压矿井充填工作面超前采动应力对充填体充实率的反馈机制
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作者 王兆会 陈明振 +8 位作者 李强 王伟 李增强 徐德生 郑晓晨 孙少龙 吴传平 郭心洋 安君琦 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1804-1818,共15页
高应力是深部矿井冲击地压灾变频率走高的主要原因,充填开采则是控制岩层运动,缓解采动应力集中程度,降低围岩破坏和冲击风险的有效手段。为研究采空区充填体对超前采动应力的控制能力,以山东古城煤矿1123充填工作面为工程背景,采用理... 高应力是深部矿井冲击地压灾变频率走高的主要原因,充填开采则是控制岩层运动,缓解采动应力集中程度,降低围岩破坏和冲击风险的有效手段。为研究采空区充填体对超前采动应力的控制能力,以山东古城煤矿1123充填工作面为工程背景,采用理论分析、室内试验、现场实测手段探究充填开采工作面采动应力分布规律,揭示超前采动应力对充填体充实率的反馈机制,指导冲击地压矿井充实率确定。结果表明:工作面开采初期充填体充实率低于80%,坚硬顶板下沉量大,超前采动影响范围大于30 m,应力集中系数达到1.5,断层影响区采动应力影响范围和集中系数分别增至60 m和1.65,片帮冒顶等围岩失稳现象增多;实测了采空区充填体承载应力全程动态演化特征,承载应力分布曲线划分为“快速降低—短暂稳定—快速升高—缓慢降低—二次稳定”5个阶段,低充实率条件下采空区上、中、下3个区域承载应力稳定值分别为1.9、5.2、2.8 MPa;将采空区充填体划分为非充分压实区和充分压实区,构建了充填体支撑作用下坚硬顶板连续沉降模型,得到了坚硬顶板“ʅ”型沉降曲线,非充分压实区范围随充实率近似呈线性减小;试验得到充填体弹性模量和单轴抗压强度随凝固时间的演化曲线,结合顶板沉降曲线和推进速度得到工作面前后采动应力全区域分布曲线;建立了超前采动应力集中程度与充填体承载能力的负指数函数关系,揭示了超前采动应力对充填体充实率的负向反馈机制,实现充填开采降载防冲效果的定量评价;提出了充填体充实率“三位一体”协同提升措施,将1123工作面充实率升高至90%,增强了充填体承载能力,超前采动应力集中系数降至1.3,厚顶煤膨胀变形量减少至50 mm,坚硬顶板破断致冲风险显著降低。 展开更多
关键词 冲击地压 充填开采 坚硬顶板 采动应力 反馈机制
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煤厚变化区围岩能量积聚规律及开采方向对其影响
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作者 张国华 李子波 +4 位作者 李豫波 秦涛 柳杨 荆珂 李佳臻 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2024年第9期118-127,共10页
为揭示煤厚变化区围岩能量积聚规律以及开采方向对其影响,以鹤岗峻德煤矿17~#煤层冲击倾向性煤层为研究背景,以组合岩层为对象,探讨了煤厚变化区应力转移机制,揭示了煤厚变化区原岩应力与煤岩厚度比、弹性模量比之间关系,阐明了开采方... 为揭示煤厚变化区围岩能量积聚规律以及开采方向对其影响,以鹤岗峻德煤矿17~#煤层冲击倾向性煤层为研究背景,以组合岩层为对象,探讨了煤厚变化区应力转移机制,揭示了煤厚变化区原岩应力与煤岩厚度比、弹性模量比之间关系,阐明了开采方向对煤厚变化区采动应力及能量积聚规律的影响。结果表明:由于岩石和煤的强度(刚度)差异,导致煤厚变化区域主应力分布不均匀,在煤厚变薄区域出现峰值应力,变厚区域出现谷值应力,且煤厚变化范围越大、煤岩弹性模量比越小,峰值应力越大,谷值应力越小;受采动应力影响,在煤厚变化区域超前支承压力与煤厚变化异常应力叠加,围岩应力集中程度高;由薄向厚回采,工作面前方超前支承压力区和应力异常区叠加,存在1个冲击危险区,由厚向薄回采存在2个冲击危险区,从而由薄向厚回采更为合理。针对煤厚变化区采动应力及能量积聚规律,提出调控采场围岩结构、围岩应力、增加冲击阻能的防控思路,并进行工程应用,效果良好。 展开更多
关键词 冲击地压 煤厚变化 采动应力 能量积聚 开采方向
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冲击地压煤层如何实现安全高效智能开采 被引量:11
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作者 王国法 潘一山 +3 位作者 赵善坤 庞义辉 何勇华 魏文艳 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期1-14,共14页
冲击地压煤层如何实现安全高效智能开采是一项重大的产业技术难题,系统分析了我国冲击地压矿井分布特征、开采现状及冲击地压发展趋势,深入剖析了冲击地压矿井面临的主要开采难题。从区域地应力监测反演、矿井开拓布局优化、煤柱尺寸优... 冲击地压煤层如何实现安全高效智能开采是一项重大的产业技术难题,系统分析了我国冲击地压矿井分布特征、开采现状及冲击地压发展趋势,深入剖析了冲击地压矿井面临的主要开采难题。从区域地应力监测反演、矿井开拓布局优化、煤柱尺寸优化、井上下联合卸压、置换充填开采、高层位离层注浆等方面,全面阐述了冲击地压矿井全生命周期防控技术发展现状。针对巷道冲击地压防治难题,研发了冲击地压巷道全巷协同智能自适应抗冲击支护技术与装备,利用吸能防冲液压支架实现了正常状态对巷道围岩进行强支护、冲击过程迅速让位吸能的效果,结合支架智能运移装置、支架监测预警系统及全巷协同自适应抗冲击支护智能设计方法,构建了冲击地压巷道智能化吸能支护防控体系。分析了采煤工作面智能开采系统防冲原理,提出通过对围岩采动应力、覆岩断裂结构等进行监测分析,基于三维地质模型、大数据算法等对冲击地压发生位置、概率进行预测预警,并通过智能开采系统对液压支架的支护姿态与支护力、采煤机割煤速度等进行智能联动控制,实现采煤工作面智能开采与冲击地压智能防治。从采场应力与覆岩结构智能监测、冲击地压灾害数据库构建、冲击地压灾害分类预测预警等方面,分析了冲击地压智能防控技术的研发重点,提出了煤矿冲击地压监测预警系统组成及总体架构。从顶层设计、关键技术、智能精准解危与效果评价等方面提出了我国煤矿冲击地压煤层实现安全高效智能开采的技术路径与研发方向。 展开更多
关键词 冲击地压 采动应力 防冲技术 智能开采系统 吸能防冲液压支架 监测预警系统
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极高地应力硬岩隧道洞群间距对岩爆的影响研究
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作者 袁松 王希宝 +1 位作者 陈子全 蒋长伟 《施工技术(中英文)》 CAS 2024年第6期42-48,100,共8页
在极高地应力硬岩隧道中,隧道合理净距不仅影响隧道的空间利用率和经济性,同时也对隧道发生岩爆的剧烈程度有较大影响,合理的隧道净距可最大限度满足结构安全性和隧道经济性要求,所以找到合适的隧道净距至关重要。依托拟建成都—汶川的... 在极高地应力硬岩隧道中,隧道合理净距不仅影响隧道的空间利用率和经济性,同时也对隧道发生岩爆的剧烈程度有较大影响,合理的隧道净距可最大限度满足结构安全性和隧道经济性要求,所以找到合适的隧道净距至关重要。依托拟建成都—汶川的龙门山高地应力隧道,设计了5种隧道净距,为了找到合理的隧道净距,分别对5种净距下的隧道洞壁进行了位移和应力分析;重点对不同侧压力系数下净距变化对位移和最大主应力的影响进行了分析,采用弹性应变能的岩爆判据对各工况进行了岩爆倾向性分析。结果说明:隧道净距的增加会使得隧道洞群间的影响减小,其中靠近中夹岩一侧的特征点应力和位移变化较明显;隧道洞壁靠近中夹岩一侧比远离中夹岩一侧最大主应力更大,更易发生岩爆;侧压力系数为0.8和1时的合理净距为1.5D(D为正洞宽度),侧压力系数为1.2和1.4时的合理净距为D。 展开更多
关键词 隧道工程 净距 地应力 岩爆 弹性应变能
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基于多元线性回归原理的高海拔深埋隧道地应力反演分析
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作者 何军杰 胡松 +1 位作者 郭永刚 陈亮 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期120-127,共8页
基于青藏高原东南地区某特长深埋隧道工程,建立了高精度的山体三维有限元模型。在横洞内钻取了岩芯试样,通过室内试验获得了岩石物理力学参数。采用水压致裂法测得该工程区的现今构造应力,测区现今主应力场以南西-北东向挤压为主。地应... 基于青藏高原东南地区某特长深埋隧道工程,建立了高精度的山体三维有限元模型。在横洞内钻取了岩芯试样,通过室内试验获得了岩石物理力学参数。采用水压致裂法测得该工程区的现今构造应力,测区现今主应力场以南西-北东向挤压为主。地应力数据转换角度后,通过多元线性回归的原理,得到构造应力的回归公式,回归公式和回归系数满足显著性检验。计算得到隧道工程区域的构造应力场,反演计算精度良好,计算结果符合实际隧道工程区域的构造特征。隧道轴线上的主应力分布规律表明:该隧道受到强烈的构造挤压作用,岩体内赋存较大的水平应力,最大水平主应力超过62 MPa。为避让大断层而选择的隧道走向与最大水平主应力小角度相交,这将有利于隧道围岩的稳定。隧道埋深较浅的里程地应力特征为S_(H)>S_(V)、S_(h),埋深较大的里程地应力特征为S_(H)>S_(V)>S_(h)。从应力角度初步统计出该特长深埋隧道的岩爆灾害等级,该特长深埋隧道全线路发生岩爆灾害的概率较大。 展开更多
关键词 深埋隧道 构造应力 多元线性回归 岩爆
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弱化浅层岩体防治急倾斜特厚煤层冲击地压研究 被引量:2
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作者 钟涛平 李振雷 +4 位作者 何学秋 宋大钊 胡旭聪 刘旭东 周超 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第3期16-29,共14页
急倾斜特厚煤层受其特殊的地质、应力和开采技术条件影响,冲击地压防治方法与一般煤层存在较大差异。将理论推导、数值模拟、现场监测等方法相结合,研究了急倾斜特厚煤层的岩层弯曲和煤层能量积聚特征,提出了弱化浅层岩体防治急倾斜特... 急倾斜特厚煤层受其特殊的地质、应力和开采技术条件影响,冲击地压防治方法与一般煤层存在较大差异。将理论推导、数值模拟、现场监测等方法相结合,研究了急倾斜特厚煤层的岩层弯曲和煤层能量积聚特征,提出了弱化浅层岩体防治急倾斜特厚煤层冲击地压的方法,得到了防冲关键参数,并进行了工程应用。研究结果表明,急倾斜特厚煤层岩层弯曲时内部岩体破裂释放能量是动载的主要来源,采空区两侧围岩转移、传递至煤层的水平集中应力是静载和能量积聚的主要来源;防治急倾斜特厚煤层冲击地压应弱化工作面浅层岩体的应力传递能力,来降低传递至工作面的动载扰动强度以及转移、传递至煤层的水平集中应力。基于此提出了通过浅孔爆破措施弱化急倾斜特厚煤层浅层岩体的防冲方法。现场工程应用表明,矿井补强浅孔爆破后,工作面微震事件总能量降低了42.38%、总数量增大了471.74%,说明工作面的能量释放由大能量剧烈释放逐渐转为小能量平缓释放,且未再发生过冲击显现,冲击地压危险得到有效控制。研究成果可为类似条件矿井防治冲击地压提供参考。 展开更多
关键词 急倾斜特厚煤层 冲击地压 应力传递 岩体爆破 微震能量
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覆岩承压含水层疏水应力场演化规律电荷监测研究
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作者 王岗 于晓杰 +6 位作者 王爱文 肖晓春 王永 丁鑫 王维斌 徐赠俊 杜璐璐 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期106-118,共13页
【目的】针对我国内蒙古、陕西、山东和甘肃等深部煤炭开采矿区面临水文地质条件复杂,导致顶板疏水量大,覆岩承压含水层疏水诱发的冲击地压灾害日益凸显的问题,开展了覆岩承压含水层疏水过程中煤层应力场演化规律研究。【方法】通过实... 【目的】针对我国内蒙古、陕西、山东和甘肃等深部煤炭开采矿区面临水文地质条件复杂,导致顶板疏水量大,覆岩承压含水层疏水诱发的冲击地压灾害日益凸显的问题,开展了覆岩承压含水层疏水过程中煤层应力场演化规律研究。【方法】通过实验室分级加载条件下的煤体电荷感应试验与煤矿现场顶板疏水前后的电荷参数监测相结合的方法,系统研究了不同应力水平下煤体感应电荷的变化特征,以及顶板疏水过程中应力场的动态转移规律。【结果和结论】实验室研究表明,随着加载应力的逐级增大,煤样感应电荷量呈现非线性增长趋势,有效反映了煤体所受的应力水平。现场监测则揭示了顶板疏水过程中,富水区内电荷量均值和变异系数减小,而富水区外一定范围内电荷量先增后减,出现峰值点,表明应力从富水区边缘向外动态转移,并存在转移范围阈值;此外,基于富水区外各测点电荷量峰值的出现时间,得出了不同疏水量下的应力转移特征,即缓慢转移–快速转移–缓慢转移三个阶段。最后,通过大直径钻孔卸压试验,验证了该技术在降低顶板疏水条件下应力集中、防治冲击地压方面的有效性。研究成果可为顶板富水矿井冲击地压的预测与防治提供了理论依据和技术支持。 展开更多
关键词 承压含水层 疏水 应力转移 冲击地压 电荷监测 钻孔卸压
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易弹射煤体力学特性及能量演化机制
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作者 许文涛 成云海 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期51-66,共16页
通过开展不同主应力条件下真三轴加卸载试验,研究不同加卸载路径下易弹射煤体的力学特性、破坏特征及能量演化规律,揭示开挖卸荷易弹射巷道围岩弹射机制。研究表明:易弹射煤样在高应力单面卸荷比加载破坏更剧烈,当轴压为峰值的90%时卸荷... 通过开展不同主应力条件下真三轴加卸载试验,研究不同加卸载路径下易弹射煤体的力学特性、破坏特征及能量演化规律,揭示开挖卸荷易弹射巷道围岩弹射机制。研究表明:易弹射煤样在高应力单面卸荷比加载破坏更剧烈,当轴压为峰值的90%时卸荷,易弹射煤样表面出现一条大剪切裂缝,轴向应变率高,其自身破坏程度大,弹射现象明显;当轴压为峰值的80%,70%时卸荷,煤样未发生整体宏观破坏,轴向应变率低,自身的破坏程度小,仅在临空面产生张拉裂纹,弹射现象不明显;随着第二主应力的增大,在一定范围内对易弹射煤样有补强的作用,易弹射煤样内部复合型裂纹先增加后减小,破坏形态由剪切破坏转变为张拉–剪切复合破坏,最后发展为劈裂破坏,弹射剧烈程度呈现出先增加后减小的现象;高应力卸荷破坏过程中,弹性能转化为耗散能瞬间释放,耗散能占比急剧增大,抛离母体的碎块携带能量弹射出去,临空面出现明显的交叉网格裂缝,弹射现象明显;高应力易弹射煤样卸荷后张拉–剪切裂纹迅速扩展贯通,发生张拉–剪切复合破坏,弹射现象显著;卸荷后,易弹射煤样出现张拉–剪切裂纹,RA急剧值增高,AF值持续降低,AE呈现高能、高计、高幅、高频特征。研究结果可为类似地下工程开挖围卸荷岩微冲击现象控制提供借鉴。 展开更多
关键词 煤体弹射 主应力 卸荷 能量 冲击地压
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水压致裂地应力测试在山区隧道勘察中的应用 被引量:1
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作者 唐辉 张瑞松 孙凯 《岩土工程技术》 2024年第4期465-470,共6页
深埋隧道的线路布设和围岩稳定性受制于地应力条件。水压致裂法是目前普遍使用且成熟的深埋隧道地应力测试方法。通过采用水压致裂法对华东山区某隧道原位地应力进行测试,取得了最大、最小水平主应力等力学参数,分析了地应力特征,为隧... 深埋隧道的线路布设和围岩稳定性受制于地应力条件。水压致裂法是目前普遍使用且成熟的深埋隧道地应力测试方法。通过采用水压致裂法对华东山区某隧道原位地应力进行测试,取得了最大、最小水平主应力等力学参数,分析了地应力特征,为隧道线路布设和围岩岩爆预测提供数据支撑。研究表明:隧道水平主应力随埋深线性增加,地应力类型由浅到深分别发育逆冲型应力和走滑型应力2种应力类型,隧道埋深处最大水平主应力的优势方向与区域地质构造应力方向一致,最大水平主应力与隧道走向夹角小于最优夹角,对围岩稳定性有一定影响;围岩岩爆风险整体上随深度的增加而增加,研究隧道埋深处围岩可能有轻微岩爆现象,应采取相关措施及时释放围岩地应力,以保证施工安全。研究结果对今后山区油气管道、交通运输等工程建设的勘察、规划设计提供参考。 展开更多
关键词 深埋隧道 水压致裂法 地应力 围岩岩爆
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静载煤巷破裂失稳致冲的侧向应力影响规律研究
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作者 张田录 鞠明和 +1 位作者 卢方舟 朱涵 《中国矿业》 北大核心 2024年第8期136-146,共11页
开展集中静载荷型冲击地压研究,对揭示实体煤巷道静载作用下冲击地压事件的发生过程及优化巷道支护设计方案具有重要意义。以甘肃某煤矿6126−1工作面回风顺槽水平应力作用下巷道失稳破坏为研究背景,通过自主设计的煤巷结构加载系统研究... 开展集中静载荷型冲击地压研究,对揭示实体煤巷道静载作用下冲击地压事件的发生过程及优化巷道支护设计方案具有重要意义。以甘肃某煤矿6126−1工作面回风顺槽水平应力作用下巷道失稳破坏为研究背景,通过自主设计的煤巷结构加载系统研究上覆载荷缓慢迁移叠加过程中侧向应力对煤巷失稳破坏及冲击危险性影响。试验中预设0 MPa、2.2 MPa、4.5 MPa三个侧向应力水平模拟煤巷近场侧压作用,利用声发射和摄像系统捕捉煤巷结构破裂失稳过程,揭示不同侧向应力下煤帮渐进破坏及冲击致灾机理。研究结果表明:上覆静载作用下煤巷与煤样(柱)的失稳冲击过程不同,弹脆性失效煤样在煤巷结构中呈现明显的峰后应变软化特征,导致煤巷结构的冲击倾向性相较于煤样(柱)有所降低,但高侧向应力会显著提升煤巷的冲击危险性。裂纹演化规律也有明显差异,煤帮失效的峰前阶段裂纹模式由最初的拉伸转变为剪切,并在约50%应力峰值剪裂纹占比达到最大;另外,侧向应力越大,峰值前后拉剪裂纹模式转变程度越小,剪切裂纹占比越高。根据研究结果对现场巷道防冲卸压及支护方案进行优化,为类似条件下煤巷冲击地压防治提供工程借鉴。 展开更多
关键词 冲击地压 侧向应力 煤巷 声发射 裂纹模式
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煤层厚度影响下大直径钻孔卸压释能机理 被引量:2
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作者 张东晓 王翔宇 +5 位作者 郭伟耀 张悦颖 赵同彬 吴震 方恒宇 张骞 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期40-50,共11页
煤层厚度变化是影响大直径钻孔卸压效果的重要因素之一。基于等效弹性模量原理建立了大直径钻孔卸压弹性力学模型,以某矿不同工作面为工程背景,研究了不同煤层厚度条件下大直径钻孔卸压煤体应力分布特征和能量释放规律,探讨了煤层厚度... 煤层厚度变化是影响大直径钻孔卸压效果的重要因素之一。基于等效弹性模量原理建立了大直径钻孔卸压弹性力学模型,以某矿不同工作面为工程背景,研究了不同煤层厚度条件下大直径钻孔卸压煤体应力分布特征和能量释放规律,探讨了煤层厚度影响下大直径钻孔卸压释能机理。研究结果表明:当大直径钻孔卸压参数相同时,薄煤层中原岩应力、钻孔切向应力及其塑性区范围均大于厚煤层;大直径钻孔周边应力峰值随煤层厚度增加呈非线性减小趋势,当煤层厚度由1 m增加到9 m,应力峰值由23.2 MPa降低到20.2 MPa,降低12.9%;大直径钻孔卸压释能率随着煤层厚度增加呈减小趋势,当煤层厚度由1 m增加到9 m,大直径钻孔卸压释能率由68.7%降低到45.8%,即相同大直径钻孔卸压参数条件下薄煤层卸压效果更好;当大直径钻孔卸压参数相同时,钻孔切向应力随着煤层厚度增加而减小,导致煤体破碎区和塑性区范围以及存储弹性能释放量减小,即钻孔卸压释能率降低。某矿1208工作面和1203工作面煤层厚度分别为9.08、4.95 m,虽然两工作面采取了相同的大直径钻孔参数,但1208工作面巷道围岩变形破坏更为严重,对大直径卸压钻孔参数优化后,煤体平均钻屑量由2.48 kg/m下降到1.76 kg/m,表明随着煤层厚度增加,需采取减小钻孔间距、增大钻孔直径等措施来达到更好的卸压效果。 展开更多
关键词 冲击地压 大直径钻孔 煤层厚度 应力演化 卸压释能
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切眼外错下孤岛工作面开采冲击危险性分析及防治措施 被引量:2
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作者 田勇峰 曹东京 +4 位作者 许宏阳 魏明华 田利华 薛建军 薛建秋 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2024年第3期139-146,共8页
受矿井地质条件、开采布局及采掘接续不合理等影响,工作面布置时会留设孤岛工作面,严重影响矿井安全开采。为解决切眼外错下孤岛工作面开采冲击危险的难题,以高庄煤矿3_(上)1105孤岛工作面为例,采用理论分析、数值模拟、数据统计与分析... 受矿井地质条件、开采布局及采掘接续不合理等影响,工作面布置时会留设孤岛工作面,严重影响矿井安全开采。为解决切眼外错下孤岛工作面开采冲击危险的难题,以高庄煤矿3_(上)1105孤岛工作面为例,采用理论分析、数值模拟、数据统计与分析相结合的研究方法,分析了孤岛工作面开采时覆岩结构特征、切眼外错区域应力分布规律以及巷道围岩稳定性。结果表明:切眼外错下3_(上)1105工作面开采期间超前支承应力峰值达到54.1 MPa,基于巷道围岩受力状态及变形量确定了冲击危险区域主要分布在3_(上)1107工作面切眼前后0~30 m范围。针对切眼外错区域采取了大直径钻孔卸压,通过现场监测及检验,微震、钻屑均未超过预警临界值,卸压解危效果良好。 展开更多
关键词 孤岛工作面 切眼 冲击危险 应力分布 大直径钻孔
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