冲击地压的冲击启动机理及其应用

发布时间：2017-12-19 04:14

  本文关键词：冲击地压的冲击启动机理及其应用

  更多相关文章： 冲击地压 冲击地压物理过程 材料-结构失稳 冲击启动理论 机理

【摘要】：综合采用案例分析、数值模拟、实验室试验、理论分析、现场应用验证等方法,以冲击地压物理演化过程剖析为切入点,揭示了冲击地压演化“三阶段”过程；指出了冲击启动载荷源的内、外因关系；得到了冲击启动的材料-结构动力失稳机理；划分并建立了冲击启动存在类型、力学模型与判别准则；最终形成了冲击地压的冲击启动理论,并进行了工程应用。主要得到以下成果：(1)冲击地压发生经历了3个阶段：冲击启动—冲击能量传递—冲击地压显现。井田区域、局部开采对冲击地压发生的影响因素复杂多变,但最终都归结到提供两类载荷源(集中静载荷、集中动载荷)。两类载荷影响冲击地压发生,实质是影响冲击地压的冲击启动环节,而不是全过程影响。(2)冲击地压巷道可以看作为由顶板-煤层-底板、空洞组成的工程结构体,工程结构体中由于载荷的局部化集中,煤体产生弹塑性分区,各区界限、载荷存在时变特性,而发生冲击地压冲击启动区为巷帮极限平衡区,也是巷道工程结构的主承载区。(3)建立了巷道冲击地压变载荷类建筑结构力学模型,通过类建筑结构主承载体极限平衡方程、主承载体地基极限平衡方程推导分析：随着主承载区垂直载荷集中值增大,主承载体发生粘滑错动冲击趋势减小,而自身发生材料破坏和导致地基发生材料破坏的趋势增大。冲击启动实质是弹脆性单一结构体突破材料强度极限,材料失稳,导致工程结构体结构动力失稳的结果,包含了材料失稳向结构失稳转变的过程。(4)从诱发冲击启动的载荷源来分,冲击地压主要存在2种类型：集中静载荷型和集中动载荷型,其它因素的变化都属于载荷源内部组合模式的变化,而不改变冲击启动类型。采场、巷道冲击启动实质是极限平衡区静载荷集中,是内因,外界动载荷起到促进作用,底板、煤壁只是能量传递与释放的载体,即冲击地压显现位置。冲击启动的判别准则为采掘空间极限平衡区集中静载荷与远场系统外集中动载荷之和大于主承载区动力破坏所需要的最小能量。(5)通过理论分析与应用验证,形成了冲击地压的冲击启动理论,包含了四层认识：指出了冲击地压的演化过程；分析了冲击启动载荷源的内外因关系；揭示了冲击启动区以及启动原理；分析了冲击启动的分类与能量判据。(6)建立了基于冲击启动理论的冲击地压局部防治方法体系,提出在冲击启动类型确定基础上,以载荷源为中心,分源监测,分源防治的思想,并在两类典型矿井冲击地压灾害防治中得到了较好的实践验证。
【学位授予单位】：煤炭科学研究总院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD324

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本文编号：1306836