煤矿冲击矿压前兆信息识别及预警模型研究
发布时间：2021-07-06 22:20
冲击矿压是煤矿动力灾害之一,破坏性极强。目前我国冲击矿井已达253座,并且随着煤炭资源开采进入深部,冲击矿压形势会愈发严峻,这严重影响到我国煤炭资源的安全回采。冲击矿压监测预警对煤矿现场避灾和决策具有重要意义,是冲击矿压研究的重要领域。本文采用理论分析、实验室研究、数值计算、工程实践等方法,研究煤岩体失稳破坏的前兆信息特征,建立基于微震法的冲击矿压综合预警模型,并对其预警效果进行检验。本文形成如下主要成果:理论分析了冲击矿压预警的力学基础,得到通过对能量进行监测及预警可以做到煤岩体冲击破坏的预警。分析了煤矿采掘引发的矿震及对矿震进行时序、空间和强度三个方面预警的原理,给出11个矿震前兆指标的物理意义和计算方法。通过实验室试验,研究了煤样损伤破裂声发射事件的时空强特征及煤样损伤破裂与矿震前兆指标的耦合关系,研究结果表明:试样处于弹塑性阶段是主要的能量释放阶段;H-1H-6试样的计数、能量累计曲线可看到明显的“阶梯状”或“缓阶梯状”,这一时期可视为煤样失稳破坏的前兆;等效能级参数EEM、b值、A（b）值、矿震活动度S、断层总面积A（t）和Z-map指标在煤样破坏前具有...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
我国冲击矿压矿井数Figure1-1ThenumberofrockburstminesinChina最早从上世纪70年代开始，我国学者开始了对冲击矿压相关问题的研究
技术路线图
击矿压本质上煤岩体内部所聚集弹性能突然释放，冲击矿压是小概率事件，而矿震的发生则远比冲击矿压要频繁，冲击矿压可由高静载因素引起，也可由一次或者多次的高动载诱发，从煤矿现场来说，很多冲击矿压是由强矿震（高能矿震）诱发的。煤和岩石的破坏是其内部裂纹从扩展到贯通形成连续宏观裂纹的结果，而声发射和微震监测技术是观察煤和岩石内部裂纹（裂缝）演化过程的有效手段。矿震的孕育过程，本质上是震源体在外力作用下发生变形、损伤直到破坏的过程，与煤岩试样在实验室压力机作用下发生损伤至破坏的过程几乎一致，如图2-1所示。图2-1采掘空间围岩与应力-应变曲线关系示意图Figure2-1Relationshipbetweentheminingspacesurroundingrockandthestress-straincurve
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤层采掘活动引起断层活化的力学机制及其诱冲机理[J]. 蔡武,窦林名,王桂峰,胡亚伟. 采矿与安全工程学报. 2019(06)
[2]煤岩破裂过程声发射时-频信号特征与演化机制[J]. 丁鑫,肖晓春,吕祥锋,赵同彬,尹延春,宋义敏,杨小彬,潘一山. 煤炭学报. 2019(10)
[3]煤冲击破坏过程规律及同源声电响应特征[J]. 李振雷,何学秋,窦林名,王桂峰,宋大钊,娄全. 岩石力学与工程学报. 2019(10)
[4]我国煤矿冲击地压发展70年:理论与技术体系的建立与思考[J]. 齐庆新,李一哲,赵善坤,张宁博,郑伟钰,李海涛,李宏艳. 煤炭科学技术. 2019(09)
[5]基于多场耦合分析和微震监测的岩体失稳预警（英文）[J]. 罗周全,汪伟,秦亚光,向军. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2019(06)
[6]煤矿冲击地压扰动响应失稳理论及应用[J]. 潘一山. 煤炭学报. 2018(08)
[7]煤矿冲击地压多参量监测预警平台研究[J]. 王永,刘金海,王颜亮,魏全德. 煤炭工程. 2018(04)
[8]基于云计算的煤矿冲击地压监控预警技术研究[J]. 姜福兴,曲效成,王颜亮,魏全德,刘军,赵庆民,刘维信. 煤炭科学技术. 2018(01)
[9]煤矿冲击矿压动静载的“应力场–震动波场”监测预警技术[J]. 窦林名,姜耀东,曹安业,刘海顺,巩思园,蔡武,朱广安. 岩石力学与工程学报. 2017(04)
[10]煤矿冲击地压监测预警技术新进展[J]. 刘金海. 煤炭科学技术. 2016(06)
博士论文
[1]深地超应力作用效应及孤岛工作面整体冲击失稳机理研究[D]. 朱广安.中国矿业大学 2017
[2]基于声发射时序特征的岩石破裂前兆规律研究[D]. 张鹏海.东北大学 2015
[3]断层型冲击矿压的动静载叠加诱发原理及其监测预警研究[D]. 蔡武.中国矿业大学 2015
[4]深埋隧洞即时型岩爆孕育过程的微震信息特征分析及分形研究[D]. 于洋.东北大学 2014
[5]媒体失稳破坏前兆规律的多参量监测研究[D]. 吕玉凯.中国矿业大学(北京) 2012
[6]深井矿山地压活动与微震时空演化关系研究[D]. 刘建坡.东北大学 2011
[7]采动煤岩冲击破裂的震动效应及其应用研究[D]. 曹安业.中国矿业大学 2009
[8]冲击地压电磁辐射前兆信息的时间序列数据挖掘及群体识别体系研究[D]. 刘晓斐.中国矿业大学 2008
[9]深井矿山地震活动与岩爆监测及预测研究[D]. 唐礼忠.中南大学 2008
[10]冲击矿压前兆信息的混沌预测及模式识别研究[D]. 李洪.山东科技大学 2006
硕士论文
[1]红庆河煤矿冲击地压地音前兆信息识别及预警模型研究[D]. 陆闯.煤炭科学研究总院 2019
[2]褶皱区域煤柱型冲击矿压前兆信息与监测预警指标研究[D]. 陈为帅.中国矿业大学 2019
[3]基于WebGIS的冲击矿压远程监测系统的设计与实现[D]. 郑鹏民.中国矿业大学 2019
[4]煤与瓦斯突出的微震前兆特征与预警模型研究[D]. 朱南南.煤炭科学研究总院 2018
[5]千秋矿多尺度地球物理场耦合分析及灾害响应规律[D]. 任学坤.中国矿业大学 2016
[6]煤岩失稳破坏声发射—微震特征及在冲击地压预测中应用[D]. 蒋军军.煤炭科学研究总院 2016
[7]微震监测技术在济南张马屯铁矿的应用[D]. 郭献章.东北大学 2008
本文编号：3269078
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
我国冲击矿压矿井数Figure1-1ThenumberofrockburstminesinChina最早从上世纪70年代开始，我国学者开始了对冲击矿压相关问题的研究
技术路线图
击矿压本质上煤岩体内部所聚集弹性能突然释放，冲击矿压是小概率事件，而矿震的发生则远比冲击矿压要频繁，冲击矿压可由高静载因素引起，也可由一次或者多次的高动载诱发，从煤矿现场来说，很多冲击矿压是由强矿震（高能矿震）诱发的。煤和岩石的破坏是其内部裂纹从扩展到贯通形成连续宏观裂纹的结果，而声发射和微震监测技术是观察煤和岩石内部裂纹（裂缝）演化过程的有效手段。矿震的孕育过程，本质上是震源体在外力作用下发生变形、损伤直到破坏的过程，与煤岩试样在实验室压力机作用下发生损伤至破坏的过程几乎一致，如图2-1所示。图2-1采掘空间围岩与应力-应变曲线关系示意图Figure2-1Relationshipbetweentheminingspacesurroundingrockandthestress-straincurve
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤层采掘活动引起断层活化的力学机制及其诱冲机理[J]. 蔡武,窦林名,王桂峰,胡亚伟. 采矿与安全工程学报. 2019(06)
[2]煤岩破裂过程声发射时-频信号特征与演化机制[J]. 丁鑫,肖晓春,吕祥锋,赵同彬,尹延春,宋义敏,杨小彬,潘一山. 煤炭学报. 2019(10)
[3]煤冲击破坏过程规律及同源声电响应特征[J]. 李振雷,何学秋,窦林名,王桂峰,宋大钊,娄全. 岩石力学与工程学报. 2019(10)
[4]我国煤矿冲击地压发展70年:理论与技术体系的建立与思考[J]. 齐庆新,李一哲,赵善坤,张宁博,郑伟钰,李海涛,李宏艳. 煤炭科学技术. 2019(09)
[5]基于多场耦合分析和微震监测的岩体失稳预警（英文）[J]. 罗周全,汪伟,秦亚光,向军. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2019(06)
[6]煤矿冲击地压扰动响应失稳理论及应用[J]. 潘一山. 煤炭学报. 2018(08)
[7]煤矿冲击地压多参量监测预警平台研究[J]. 王永,刘金海,王颜亮,魏全德. 煤炭工程. 2018(04)
[8]基于云计算的煤矿冲击地压监控预警技术研究[J]. 姜福兴,曲效成,王颜亮,魏全德,刘军,赵庆民,刘维信. 煤炭科学技术. 2018(01)
[9]煤矿冲击矿压动静载的“应力场–震动波场”监测预警技术[J]. 窦林名,姜耀东,曹安业,刘海顺,巩思园,蔡武,朱广安. 岩石力学与工程学报. 2017(04)
[10]煤矿冲击地压监测预警技术新进展[J]. 刘金海. 煤炭科学技术. 2016(06)
博士论文
[1]深地超应力作用效应及孤岛工作面整体冲击失稳机理研究[D]. 朱广安.中国矿业大学 2017
[2]基于声发射时序特征的岩石破裂前兆规律研究[D]. 张鹏海.东北大学 2015
[3]断层型冲击矿压的动静载叠加诱发原理及其监测预警研究[D]. 蔡武.中国矿业大学 2015
[4]深埋隧洞即时型岩爆孕育过程的微震信息特征分析及分形研究[D]. 于洋.东北大学 2014
[5]媒体失稳破坏前兆规律的多参量监测研究[D]. 吕玉凯.中国矿业大学(北京) 2012
[6]深井矿山地压活动与微震时空演化关系研究[D]. 刘建坡.东北大学 2011
[7]采动煤岩冲击破裂的震动效应及其应用研究[D]. 曹安业.中国矿业大学 2009
[8]冲击地压电磁辐射前兆信息的时间序列数据挖掘及群体识别体系研究[D]. 刘晓斐.中国矿业大学 2008
[9]深井矿山地震活动与岩爆监测及预测研究[D]. 唐礼忠.中南大学 2008
[10]冲击矿压前兆信息的混沌预测及模式识别研究[D]. 李洪.山东科技大学 2006
硕士论文
[1]红庆河煤矿冲击地压地音前兆信息识别及预警模型研究[D]. 陆闯.煤炭科学研究总院 2019
[2]褶皱区域煤柱型冲击矿压前兆信息与监测预警指标研究[D]. 陈为帅.中国矿业大学 2019
[3]基于WebGIS的冲击矿压远程监测系统的设计与实现[D]. 郑鹏民.中国矿业大学 2019
[4]煤与瓦斯突出的微震前兆特征与预警模型研究[D]. 朱南南.煤炭科学研究总院 2018
[5]千秋矿多尺度地球物理场耦合分析及灾害响应规律[D]. 任学坤.中国矿业大学 2016
[6]煤岩失稳破坏声发射—微震特征及在冲击地压预测中应用[D]. 蒋军军.煤炭科学研究总院 2016
[7]微震监测技术在济南张马屯铁矿的应用[D]. 郭献章.东北大学 2008
本文编号：3269078
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