地下工程开挖诱发冲击地压的研究

发布时间：2017-04-09 04:14

  本文关键词：地下工程开挖诱发冲击地压的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：矿山地下开采不断向深部延伸,导致地下采区地质环境及开采条件变得日益复杂,因而诱发各种形式的灾害。其中冲击地压灾害不仅后果严重,而且有日益加重的趋势,逐渐成为地下工程开挖最主要的隐患之一。本文以杏山铁矿地下工程开挖为工程背景,运用理论分析、数值模拟分析、监测预警体系的设计及构建、改进灰色预测模型的建立等方法对现场联络巷及工作面应力场分布特点、冲击地压监测预警问题进行深入研究。论文丰富了冲击地压监测、预警、预测的研究,具有一定的学术价值。同时,对于指导井下作业的安全防冲,具有较高的工程应用价值。论文的主要研究内容及结论有：(1)本文以地下开挖应力场演变特点为主线,强调岩石的冲击倾向性与强度破坏是诱发冲击地压的两个必要条件,确定了以岩体脆性系数作为岩石冲击倾向性评价指标；以格里菲斯强度准则、格里菲斯—莫尔库伦联合强度准则、冲击地压灾害统计结果为依据,确定了适合于杏山铁矿的岩体破坏临界应力判据。(2)通过数值模拟分析了杏山铁矿进路开挖阶段及水平现场回采阶段应力场的动态变化,揭示了露天边坡偏压作用下巷道及工作面围岩应力场演化特点,确定了回采工作面应力场分布规律与范围。(3)以松动圈理论、数值模拟结果及现场钻孔情况为依据,完成了杏山铁矿冲击地压实时监测方案的设计；采用五种临界应力判据设计制定杏山铁矿应力三级预警值,采用锚杆最大延伸值法确定了杏山铁矿顶板位移二级预警值,并最终完成预警方案的设计。(4)完成杏山铁矿井上“地压远程监测预警系统”软件的设计优化,成功构建了井下冲击地压“监测—预报”体系,该体系已成功应用于现场,实现了高冲击地压危险工作面的实时动态预报功能。(5)基于灰色理论建立了改进的灰色预测新模型,经验证新模型预测结果良好；基于现场监测数据,应用新模型预测未来近半年联络巷围岩应力场的演化趋势,实现了对回采现场联络巷围岩应力变化的预测控制。
【关键词】：冲击地压 应力场分布 监测预警体系 改进灰色预测模型
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU91
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 选题背景和意义9
• 1.1.1 选题背景9
• 1.1.2 选题意义9
• 1.2 冲击地压预警技术研究现状及发展趋势9-12
• 1.2.1 冲击地压预警技术的研究现状9-12
• 1.2.2 存在的问题及发展趋势12
• 1.3 研究内容及技术路线12-14
• 1.3.1 研究内容12-13
• 1.3.2 技术路线13-14
• 第二章 地下工程开挖诱发冲击地压的发生理论14-26
• 2.1 冲击地压的特点及发生理论的研究14-17
• 2.1.1 冲击地压的特点14-16
• 2.1.2 冲击地压发生理论的研究16-17
• 2.2 冲击地压岩体破坏过程及力学作用机制17-22
• 2.2.1 顶板垮落及破坏过程17-19
• 2.2.2 围岩破坏模式及其力学作用机制19-22
• 2.3 地下工程开挖诱发冲击地压围岩破坏应力判据22-25
• 2.3.1 岩体冲击倾向性指标22
• 2.3.2 基于格里菲斯强度准则的围岩临界应力22
• 2.3.3 基于格里菲斯—莫尔库仑联合强度准则的围岩临界应力22-24
• 2.3.4 基于冲击地压统计结果的围岩临界应力24-25
• 2.4 本章总结25-26
• 第三章 杏山铁矿地下工程开挖应力场演化规律研究26-63
• 3.1 杏山铁矿工程地质概况26-30
• 3.1.1 工程概况26-27
• 3.1.2 工程地质条件27-29
• 3.1.3 自然地理概况29-30
• 3.2 进路开挖阶段诱发围岩应力场演化规律的模拟研究30-46
• 3.2.1 模拟模型的建立30-33
• 3.2.2 B13剖面初始应力分析33-34
• 3.2.3 B13剖面进路开挖诱发围岩应力场演化规律的模拟分析34-44
• 3.2.4 进路开挖阶段诱发-143米水平围岩应力场演化特点分析44-46
• 3.3 水平回采阶段应力场演化规律的模拟研究46-62
• 3.3.1 -143 米水平模拟模型的建立46-47
• 3.3.2 -143米水平分步回采应力场演化特点模拟分析47-53
• 3.3.3 回采阶段应力场演化特点分析53-55
• 3.3.4 回采工序调整模拟研究55-62
• 3.4 本章总结62-63
• 第四章 杏山铁矿冲击地压监测预警体系的构建63-86
• 4.1 杏山铁矿监测预警体系的构成63
• 4.2 监测系统设计63-76
• 4.2.1 监测系统构成63-64
• 4.2.2 设计依据64-66
• 4.2.3 监测方案设计66-72
• 4.2.4 监测设备的安装及井上监监测系统的应用72-76
• 4.3 预报系统设计76-84
• 4.3.1 设计依据76-77
• 4.3.2 应力预警值的确定77-80
• 4.3.3 顶板位移预警值的确定80-81
• 4.3.4 实时预报功能设计81-82
• 4.3.5 基于监测数据的现场实时预报82-84
• 4.4 本章总结84-86
• 第五章 基于改进灰色模型的杏山铁矿冲击地压预测86-95
• 5.1 改进预测模型的建立86-89
• 5.1.1 初始灰色模型86-88
• 5.1.2 改进的灰色模型88-89
• 5.2 杏山铁矿地下开采过程中诱发冲击地压的预测89-93
• 5.2.1 计算数据的选取89-91
• 5.2.2 杏山铁矿冲击地压灾害的预测分析91-93
• 5.3 本章总结93-95
• 第六章 结论与展望95-97
• 6.1 主要结论95-96
• 6.2 研究展望96-97
• 参考文献97-101
• 在学期间的研究成果101-102
• 致谢102

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 齐庆新,毛德兵,王永秀;冲击地压的非线性非连续特征[J];岩土力学;2003年S2期

2 代高飞,尹光志,皮文丽,李东伟;用滑块模型对冲击地压的研究(I)[J];岩土力学;2004年08期

3 尹光志,代高飞,皮文丽,李东伟;冲击地压的滑块模型研究[J];岩土力学;2005年03期

4 闫永敢;朱涛;张百胜;康立勋;;冲击地压震源机理研究[J];太原理工大学学报;2010年03期

5 潘俊锋;蓝航;毛德兵;夏永学;;冲击地压危险源层次化辨识理论研究[J];岩石力学与工程学报;2011年S1期

6 李宁;苏鸣辉;辛春生;;浅谈煤矿冲击地压及其防治[J];工业设计;2011年11期

7 薛辉;李服民;刘旋;;煤矿冲击地压的分析与研究[J];硅谷;2012年03期

8 王庆池;刘峰;;煤矿冲击地压的危害及其防治保护措施[J];科技视界;2012年16期

9 杜宝;;冲击地压发生的机理及防治措施[J];科技创业家;2012年21期

10 李新;;冲击地压的危害与防治措施[J];科技创业家;2012年21期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 褚庆明;;浅析某矿冲击地压[A];地下工程经验交流会论文选集[C];1982年

2 李兴亚;;忻州窑矿冲击地压发生原因与特点分析[A];矿山坚硬岩体控制学术讨论会论文集[C];1991年

3 车用太;鱼金子;王琦;王尤培;黄积刚;马志峰;;山东某煤矿的冲击地压及其灾害与防治[A];第五届全国工程地质大会文集[C];1996年

4 徐曾和;章梦涛;;冲击地压失稳理论及其应用[A];第二届全国岩石动力学学术会议论文选集[C];1990年

5 王来贵;潘一山;梁冰;章梦涛;;冲击地压的分叉分析[A];第四届全国岩石动力学学术会议论文选集[C];1994年

6 齐庆新;刘天泉;;冲击地压的煤岩层结构破坏与摩擦滑动机理初探[A];第四届全国岩石动力学学术会议论文选集[C];1994年

7 章梦涛;;我国冲击地压预测和防治[A];第七届全国岩石动力学学术会议文集[C];2000年

8 齐庆新;康立军;毛德兵;王永秀;;我国冲击地压现状与研究进展[A];采矿工程学新论——北京开采所研究生论文集[C];2005年

9 闫宪洋;;冲击地压防治技术的应用与实践[A];山东省煤矿冲击地压防治研讨会议论文集[C];2007年

10 余进荣;李保延;王冬泉;;关于防治冲击地压工作的几点认识[A];山东省煤矿冲击地压防治研讨会议论文集[C];2007年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 记者杨晓东;河南拟建冲击地压防治工程研究中心[N];中国煤炭报;2010年

2 文诚　记者 张益龙;龙煤集团全力防治矿井“冲击地压”新患[N];黑龙江日报;2010年

3 中国矿业大学安全工程学院硕士研究生 陈鹏　魏明尧;冲击地压——煤矿的冷血杀手[N];中国能源报;2010年

4 本报记者 杨晓东;与冲击地压的正面较量[N];中国煤炭报;2011年

5 本报记者 王曰文;章教授谈冲击地压[N];中国煤炭报;2001年

6 傅玉祥 韩荣军 梁卫东;华丰矿科学防治冲击地压[N];中国煤炭报;2004年

7 记者 彭晓和;防治冲击地压灾害效果显著[N];抚顺日报;2007年

8 宁建民;华丰煤矿综合防治冲击地压矿井获新生[N];经理日报;2008年

9 宁建民;华丰矿冲击地压预报防治达国际先进水平[N];经理日报;2008年

10 李玉帮;应用计算机信息预测冲击地压[N];中华合作时报;2003年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 闫永敢;大同矿区冲击地压防治机理及技术研究[D];太原理工大学;2011年

2 潘一山;冲击地压发生和破坏过程研究[D];清华大学;1999年

3 兰天伟;大台井冲击地压动力条件分析与防治技术研究[D];辽宁工程技术大学;2012年

4 郭建卿;液固全耦合爆破致裂防治冲击地压机理与应用研究[D];中国矿业大学（北京）;2010年

5 王旭宏;大同矿区“三硬”煤层冲击地压发生机理研究[D];太原理工大学;2010年

6 王超;基于未确知测度理论的冲击地压危险性综合评价模型及应用研究[D];中国矿业大学;2011年

7 代高飞;岩石非线性动力学特征及冲击地压的研究[D];重庆大学;2002年

8 潘立友;冲击地压前兆信息的可识别性研究及应用[D];山东科技大学;2003年

9 宋维源;阜新矿区冲击地压及其注水防治研究[D];辽宁工程技术大学;2004年

10 成云海;微地震定位监测在采场冲击地压防治中的应用[D];山东科技大学;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 李雪青;阜矿集团五龙煤矿冲击地压事故分析与综合防治技术研究[D];辽宁工程技术大学;2005年

2 任勇杰;新汶矿区深部冲击地压防治与管理技术研究[D];山东科技大学;2006年

3 公衍梅;基于损伤的冲击地压理论研究及应用[D];辽宁工程技术大学;2007年

4 郭晓朋;不同类型采场冲击地压危险预测体系研究[D];河北工程大学;2015年

5 杨胜利;老虎台煤矿冲击地压多指标信息融合预警技术研究[D];中国矿业大学;2015年

6 陈伊涛;千米深井厚煤层开采的冲击地压危险性评价及卸压技术研究[D];河北工程大学;2015年

7 李帅;姚家山千米深井冲击地压灾害预测和防治技术研究[D];太原理工大学;2016年

8 田波;地下工程开挖诱发冲击地压的研究[D];北方工业大学;2016年

9 林东;跃进矿集中开采条件下冲击地压防治技术研究[D];河南理工大学;2009年

10 徐厚学;江合煤矿煤岩层冲击地压危险性与防治技术研究[D];重庆大学;2010年

  本文关键词：地下工程开挖诱发冲击地压的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：294433