煤岩失稳破坏声发射—微震特征及在冲击地压预测中应用

发布时间：2017-09-29 22:10

  本文关键词：煤岩失稳破坏声发射—微震特征及在冲击地压预测中应用

  更多相关文章： 冲击地压 声发射-微震特征 尺寸效应 预警指标

【摘要】：随着我国煤炭产量的不断增加,深部开采已经成为必然,这使得煤岩体失稳破坏更加复杂,前兆特征不明显,而煤岩失稳破坏前兆特征是预测冲击地压等煤岩动力灾害的主要手段。本文采用实验室试验、理论分析、数值模拟、现场监测等手段,针对强冲击倾向性煤体以及冲击地压矿井,研究煤岩体失稳破坏的前兆特征,并将其应用到煤矿井下冲击地压的预测中。通过强冲击倾向性煤体失稳破坏过程的实验研究,应用扩容理论细化煤体失稳过程,分析煤体强度的尺寸效应,认为均质度是尺寸效应的主要影响因素；将声发射常规监测手段与空间定位方法相结合,对煤体失稳破坏前兆特征及失稳破坏过程进行研究,认为声发射各参量均可以表征煤岩体失稳破坏过程,前兆声发射特征对尺寸不敏感；借助微震监测手段探求冲击地压矿井工作面煤岩体失稳破坏的前兆特征,发现声发射与微震所选取的监测参量在预测煤岩体失稳破坏上具有一致性；在此基础上借鉴天然地震预测指标,将现场微震监测参量在时间、空间、强度上进行关联分析,形成4类11个预示煤岩失稳破坏的微震预警指标；运用层次分析法、R值评分法、灰色预测理论等数学方法,建立了基于微震监测指标的冲击地压预测模型,并在冲击地压矿井使用该方法,取得较好的预测效果。
【关键词】：冲击地压 声发射-微震特征 尺寸效应 预警指标
【学位授予单位】：煤炭科学研究总院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD324
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-8
• 1 绪论8-19
• 1.1 选题背景及意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-16
• 1.2.1 煤岩失稳破坏前兆声发射信息识别技术研究现状9-12
• 1.2.2 煤岩失稳破坏前兆微震特征研究现状12-14
• 1.2.3 冲击地压微震预测方法研究现状14-16
• 1.3 目前研究中存在的不足16-17
• 1.4 研究内容和研究方法17-19
• 2 强冲击倾向性煤体破坏的实验研究19-34
• 2.1 强冲击倾向性煤体失稳破坏应力应变研究19-26
• 2.1.1 实验方案19-22
• 2.1.2 强冲击倾向性煤体失稳破坏应力应变研究22-26
• 2.2 尺寸效应对强冲击倾向性煤体应力的影响26-33
• 2.2.1 尺寸效应初步探讨26-28
• 2.2.2 基于韦伯分布的强度尺寸效应研究28-30
• 2.2.3 尺寸效应影响因素研究30-33
• 2.3 小结33-34
• 3 煤体失稳破坏的前兆声发射特征研究34-60
• 3.1 声发射参数简介34-35
• 3.2 煤岩失稳破坏前兆声发射特征研究35-51
• 3.2.1 声发射统计参量前兆特征研究35-39
• 3.2.2 煤岩失稳破坏b值的动态特征规律研究39-44
• 3.2.3 声发射序列的分形特征研究44-51
• 3.3 煤岩失稳破坏时空演化规律研究51-58
• 3.4 小结58-60
• 4 煤岩失稳破坏前兆的微震特征研究60-74
• 4.1 跃进煤矿概况60-63
• 4.1.1 跃进煤矿冲击地压显现61
• 4.1.2 跃进煤矿23070工作面概况61-63
• 4.2 微震事件空间演化规律研究63-67
• 4.3 煤岩失稳破坏前兆微震特征研究67-71
• 4.3.1 能量与频次关系67-68
• 4.3.2 震级与频次关系研究68-70
• 4.3.3 微震事件的非线性特性研究70-71
• 4.4 两种尺度煤岩体失稳破坏前兆特征对比研究71-73
• 4.5 小结73-74
• 5 基于微震监测的冲击地压预测方法研究74-96
• 5.1 冲击地压监测预警指标74-83
• 5.1.1 微震事件能量-频次分析74-76
• 5.1.2 微震事件震级分析76-78
• 5.1.3 微震活动性指标78-82
• 5.1.4 微震活动时空迁移指标82-83
• 5.2 微震监测指标的权值预测83-85
• 5.3 多指标预测方法85-92
• 5.3.1 微震指标归一化85-86
• 5.3.2 微震指标预测效能评估86-88
• 5.3.3 微震综合指标的创建88-89
• 5.3.4 灰色理论预测模型89-92
• 5.4 预测方法工程验证92-95
• 5.5 小结95-96
• 6 结论与展望96-98
• 6.1 主要结论96-97
• 6.2 展望97-98
• 参考文献98-106
• 致谢106-107
• 作者简介107

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本文编号：944497