孤島區(qū)域開采沖擊與突出危險性耦合規(guī)律答辯PPT-采礦工程博士論文

1、平朔項目一期匯報平朔項目一期匯報孤島區(qū)域開采沖擊與突出危險性耦合規(guī)律孤島區(qū)域開采沖擊與突出危險性耦合規(guī)律及其預(yù)測技術(shù)研究及其預(yù)測技術(shù)研究 答答 辯辯 人：人： 導(dǎo)導(dǎo) 師：師： 教授教授中國礦業(yè)大學(xué)（北京）2011年6月礦大（北京）博士學(xué)位論文答辯礦大（北京）博士學(xué)位論文答辯平朔項目一期匯報平朔項目一期匯報論文主要內(nèi)容論文主要內(nèi)容1 緒論緒論2 影響沖擊與突出耦合因素分析影響沖擊與突出耦合因素分析 3 沖擊地壓與突出耦合機理研究沖擊地壓與突出耦合機理研究 4 孤島區(qū)域煤巖沖擊傾向性試驗研究孤島區(qū)域煤巖沖擊傾向性試驗研究 5 巷道掘進沖擊與突出危險性預(yù)測的數(shù)值模擬研究巷道掘進沖擊與突出危險性預(yù)測的

2、數(shù)值模擬研究 6 孤島區(qū)域沖擊與突出危險性分區(qū)預(yù)測研究孤島區(qū)域沖擊與突出危險性分區(qū)預(yù)測研究 7 孤島區(qū)域沖擊與突出危險的現(xiàn)場綜合預(yù)測研究孤島區(qū)域沖擊與突出危險的現(xiàn)場綜合預(yù)測研究 8 結(jié)論與展望結(jié)論與展望礦大礦大(北京北京)博士學(xué)位論文答博士學(xué)位論文答辯辯 1.1 1.2 問題的提出和選題的意義問題的提出和選題的意義 隨著煤礦井下開采深度和開采規(guī)模的日益擴大，沖擊地隨著煤礦井下開采深度和開采規(guī)模的日益擴大，沖擊地壓、煤與瓦斯突出的危害也日趨嚴重，已成為礦山開采的主壓、煤與瓦斯突出的危害也日趨嚴重，已成為礦山開采的主要障礙。但是，現(xiàn)有的沖擊地壓與突出機理、預(yù)測預(yù)報方法，要障礙。但是，現(xiàn)有的沖擊地壓

3、與突出機理、預(yù)測預(yù)報方法，絕大多數(shù)是針對其中之一而進行的研究，沒有將二者結(jié)合起絕大多數(shù)是針對其中之一而進行的研究，沒有將二者結(jié)合起來進行考慮，特別是在進入深部開采后，許多礦井同時具有來進行考慮，特別是在進入深部開采后，許多礦井同時具有沖擊地壓與突出傾向，二者相互作用和誘發(fā)，可產(chǎn)生復(fù)合型沖擊地壓與突出傾向，二者相互作用和誘發(fā)，可產(chǎn)生復(fù)合型災(zāi)害，對采礦安全構(gòu)成重大威脅，如表災(zāi)害，對采礦安全構(gòu)成重大威脅，如表1.1所示。因此，高瓦所示。因此，高瓦斯、高地應(yīng)力煤層沖擊地壓與突出耦合發(fā)生機理和預(yù)測預(yù)報斯、高地應(yīng)力煤層沖擊地壓與突出耦合發(fā)生機理和預(yù)測預(yù)報技術(shù)的研究成為需要亟待解決的重要課題。技術(shù)的研究成為

4、需要亟待解決的重要課題。礦大礦大(北京北京)博士學(xué)位論文答博士學(xué)位論文答辯辯 1.3 1.4 國內(nèi)外沖擊地壓與突出機理、預(yù)測技術(shù)研究現(xiàn)狀國內(nèi)外沖擊地壓與突出機理、預(yù)測技術(shù)研究現(xiàn)狀l國內(nèi)外沖擊地壓機理研究現(xiàn)狀國內(nèi)外沖擊地壓機理研究現(xiàn)狀 l國內(nèi)外煤與瓦斯突出機理研究現(xiàn)狀國內(nèi)外煤與瓦斯突出機理研究現(xiàn)狀 l國內(nèi)外沖擊地壓與突出耦合機理研究現(xiàn)狀國內(nèi)外沖擊地壓與突出耦合機理研究現(xiàn)狀 u 章夢濤等提出的沖擊地壓與突出統(tǒng)一失穩(wěn)理論認為二者都章夢濤等提出的沖擊地壓與突出統(tǒng)一失穩(wěn)理論認為二者都是是煤巖體內(nèi)具有應(yīng)變軟化和非應(yīng)變軟化兩種不同性質(zhì)的介質(zhì)煤巖體內(nèi)具有應(yīng)變軟化和非應(yīng)變軟化兩種不同性質(zhì)的介質(zhì)組成的力學(xué)變形系統(tǒng)

5、，在外界擾動下發(fā)生的動力破壞過程組成的力學(xué)變形系統(tǒng)，在外界擾動下發(fā)生的動力破壞過程 。 u 衛(wèi)修軍等提出的復(fù)合礦井災(zāi)害理論認為衛(wèi)修軍等提出的復(fù)合礦井災(zāi)害理論認為在深部開采條件下，在深部開采條件下，地應(yīng)力和瓦斯吸附壓力都很高，存在一種開挖卸載與瓦斯解地應(yīng)力和瓦斯吸附壓力都很高，存在一種開挖卸載與瓦斯解吸膨脹耦合下的沖擊地壓，伴隨瓦斯涌出和突出。吸膨脹耦合下的沖擊地壓，伴隨瓦斯涌出和突出。 l沖擊地壓與突出預(yù)測技術(shù)研究現(xiàn)狀沖擊地壓與突出預(yù)測技術(shù)研究現(xiàn)狀 礦大礦大(北京北京)博士學(xué)位論文答博士學(xué)位論文答辯辯 1.5 存在的問題及不足存在的問題及不足（1）沖擊地壓與突出是當前深部開采礦井面臨的主要威脅

6、，由于它們的機理仍然還是立足于試驗基礎(chǔ)上提出的各種假說，它們之間耦合關(guān)系的研究基本上處于空白。（2）原有預(yù)測方法只能預(yù)測沖擊地壓或突出一種結(jié)果發(fā)生的可能性大小，不能解決預(yù)測結(jié)果不確定性問題。（3）瓦斯涌出初速度法、鉆屑法等單一的預(yù)測方法不可能解決復(fù)合型礦井災(zāi)害的預(yù)測問題。（4）井下煤巖（瓦斯）動力災(zāi)害預(yù)測指標的臨界值受人的主觀判斷干擾，直接影響預(yù)測結(jié)果的準確性。 礦大礦大(北京北京)博士學(xué)位論文答博士學(xué)位論文答辯辯 1.6 論文研究的內(nèi)容論文研究的內(nèi)容（1）研究高地應(yīng)力和高瓦斯條件下沖擊地壓與突出發(fā)生的條件，在此基礎(chǔ)上建立沖擊地壓與突出的耦合力學(xué)模型，分析沖擊地壓與突出耦合的規(guī)律，找出有針對性

7、的預(yù)測預(yù)報方法。（2）通過實驗研究煤體與頂?shù)装褰M合的沖擊傾向性，數(shù)值模擬孤島區(qū)域應(yīng)力場變化規(guī)律，對該區(qū)域沖擊地壓與突出的危險性進行區(qū)域預(yù)測，根據(jù)預(yù)測結(jié)果劃分重點監(jiān)測區(qū)域。（3）研究瓦斯涌出初速度法、鉆屑法與電磁輻射法預(yù)測沖擊地壓與突出的基本原理與規(guī)律，根據(jù)現(xiàn)場測定的數(shù)據(jù)得出預(yù)測臨界指標值。（4）把上述研究結(jié)果用于現(xiàn)場生產(chǎn)實踐，依此來驗證本文研究結(jié)果的正確性和可靠性。 礦大礦大(北京北京)博士學(xué)位論文答博士學(xué)位論文答辯辯 1.6 論文主要創(chuàng)新點論文主要創(chuàng)新點 （1）運用尖點突變理論建立了沖擊地壓與突出的耦合力學(xué)模型，揭示了沖擊與突出耦合是以原巖應(yīng)力為主，包括瓦斯作用力、構(gòu)造應(yīng)力和開采產(chǎn)生附加應(yīng)力

8、相互疊加誘發(fā)的煤巖體彈性能和瓦斯?jié)撃芄餐瑓⑴c的復(fù)合型礦井災(zāi)害。（2）將直接模糊信息集的關(guān)聯(lián)測度理論和熵函數(shù)理論用于沖擊地壓、突出及二者耦合災(zāi)害區(qū)域預(yù)測，實現(xiàn)了對具有多預(yù)測指標和預(yù)測結(jié)果不確定的復(fù)雜礦井災(zāi)害的定量預(yù)測。（3）提出了復(fù)合型礦井災(zāi)害的綜合預(yù)測法，并采用井下數(shù)據(jù)歸納統(tǒng)計與回歸分析相結(jié)合確定鉆屑量、瓦斯涌出初速度、電磁輻射幅值與脈沖數(shù)指標的臨界值，為災(zāi)害預(yù)測預(yù)報提供了一種新的途徑。 礦大礦大(北京北京)博士學(xué)位論文答博士學(xué)位論文答辯辯 目 錄1 緒論緒論2 影響沖擊與突出耦合因素分析影響沖擊與突出耦合因素分析 3 沖擊地壓與突出耦合機理研究沖擊地壓與突出耦合機理研究 4 孤島區(qū)域煤巖沖擊

9、傾向性試驗研究孤島區(qū)域煤巖沖擊傾向性試驗研究 5 巷道掘進沖擊與突出危險性預(yù)測的數(shù)值模擬研究巷道掘進沖擊與突出危險性預(yù)測的數(shù)值模擬研究 6 孤島區(qū)域沖擊與突出危險性分區(qū)預(yù)測研究孤島區(qū)域沖擊與突出危險性分區(qū)預(yù)測研究 7 孤島區(qū)域沖擊與突出危險的現(xiàn)場綜合預(yù)測研究孤島區(qū)域沖擊與突出危險的現(xiàn)場綜合預(yù)測研究 8 結(jié)論與展望結(jié)論與展望礦大礦大(北京北京)博士學(xué)位論文答博士學(xué)位論文答辯辯 2.1 開采深度開采深度l開采深度對沖擊地壓的影響沖擊地壓發(fā)生與開采深度有關(guān)，開采深度越大，由于上部巖層自重增加導(dǎo)致煤體壓縮，積蓄的彈性能相應(yīng)增加，沖擊地壓發(fā)生的可能性也越大。 l開采深度對突出的影響煤與瓦斯突出和開采深度

10、有關(guān)，隨著采深的逐漸增加，處于深部的煤與其頂?shù)装褰M合體在較高的地應(yīng)力作用下，孔隙和裂隙發(fā)育受到限制，煤巖體內(nèi)的瓦斯大都處于吸附狀態(tài)，不能向外有效釋放，導(dǎo)致瓦斯壓力升高。當井下從事采掘活動時，很容易在采掘區(qū)域附近形成較高的瓦斯壓力梯度，誘發(fā)煤與瓦斯突出災(zāi)害。礦大礦大(北京北京)博士學(xué)位論文答博士學(xué)位論文答辯辯 2.2 2.3 煤層厚度和地質(zhì)構(gòu)造煤層厚度和地質(zhì)構(gòu)造l根據(jù)資料統(tǒng)計，厚度為48m的煤層比厚度為12m的煤層發(fā)生沖擊地壓的次數(shù)大6倍。l在煤層厚度突然變薄或變厚處，支承壓力將顯著增高，同時，煤層厚度變化越劇烈，應(yīng)力集中的程度越高，在這些區(qū)域容易發(fā)生沖擊地壓與突出。l沖擊礦壓經(jīng)常發(fā)生在向斜軸部

11、，特別是構(gòu)造變化區(qū)、斷層附近、煤層傾角變化帶、煤層皺曲、構(gòu)造應(yīng)力帶。 l根據(jù)平煤集團資料統(tǒng)計，在各種構(gòu)造類型中，軟分層變厚突出強度最大，煤層傾角變化排第二，然后是煤厚變化和斷層，無構(gòu)造的突出強度較小，構(gòu)造突出強度是無構(gòu)造的突出強度的4.14.7倍。 礦大礦大(北京北京)博士學(xué)位論文答博士學(xué)位論文答辯辯 2.4 工作面推進速度工作面推進速度l總體上來說，工作面推進速度越快，在推進過程中煤巖體的變形就會變小，從而煤巖體釋放的能量就越小，煤巖體積聚的彈性能就會增加，沖擊地壓危險就會增加。 l對于高瓦斯煤層來說，如果工作面推進速度加快，工作面前方的應(yīng)力集中區(qū)域來不及向煤體深部轉(zhuǎn)移，使該區(qū)域煤體的孔隙、

12、裂隙在高應(yīng)力作用下閉合，透氣性減弱，原巖應(yīng)力區(qū)和應(yīng)力集中區(qū)的瓦斯不能盡快釋放，瓦斯壓力將進一步升高。工作面附近煤體在地應(yīng)力、瓦斯壓力及采掘活動的破壞下，強度急劇降低，一旦原有平衡被打破，在煤巖體內(nèi)積聚的彈性能和瓦斯?jié)撃軐⒀杆籴尫牛纬蓻_擊或突出。 礦大礦大(北京北京)博士學(xué)位論文答博士學(xué)位論文答辯辯 2.5 護巷煤柱護巷煤柱沿空掘巷之前，巖層運動已經(jīng)穩(wěn)定的采空區(qū)附近，處于極限平衡狀態(tài)下的煤體的殘余支承壓力分布如圖2.7中的1曲線所示，沿空巷道破壞了原有平衡狀態(tài)，支承壓力向煤體深部轉(zhuǎn)移，如圖2.7中的2曲線所示。12HKH 1掘巷前的應(yīng)力分布；2掘巷后的應(yīng)力分布；破裂區(qū)；塑性區(qū)；彈性區(qū)應(yīng)力增高部

13、分；原巖應(yīng)力區(qū)圖2.7 沿空掘巷引起煤幫應(yīng)力重新分布 礦大礦大(北京北京)博士學(xué)位論文答博士學(xué)位論文答辯辯 2.6 2.7 瓦斯壓力、瓦斯壓力、煤體結(jié)構(gòu)和頂?shù)装鍘r層的性質(zhì)煤體結(jié)構(gòu)和頂?shù)装鍘r層的性質(zhì) l瓦斯壓力一方面是突出形成的主要動力，為粉碎和拋出煤體提供能量；另一方面阻止煤體裂紋的閉合，加速其形成，同時，減弱了宏觀裂縫面間的摩擦系數(shù)，降低了煤體強度。l對煤的試樣研究表明,煤試塊的沖擊性在其單向抗壓強度RC16Mpa時，試樣表現(xiàn)為強沖擊傾向性。l煤的突出與否與煤的強度、瓦斯解吸和滲透能力、透氣性等因素關(guān)系密切，而這些因素又是由煤的結(jié)構(gòu)決定的。研究表明，頂板巖層結(jié)構(gòu)，特別是煤層上方堅硬厚層砂巖頂

14、板是影響沖擊地壓發(fā)生的主要因素之一。頂?shù)装鍘r性對突出有控制作用，表現(xiàn)在對瓦斯的保存條件產(chǎn)生影響。礦大礦大(北京北京)博士學(xué)位論文答博士學(xué)位論文答辯辯 2.8 本章小結(jié)本章小結(jié) l沖擊地壓和煤與瓦斯突出的主要影響因素有開采深度、沖擊地壓和煤與瓦斯突出的主要影響因素有開采深度、煤層厚度、地質(zhì)構(gòu)造、工作面推進速度、護巷煤柱、瓦斯壓煤層厚度、地質(zhì)構(gòu)造、工作面推進速度、護巷煤柱、瓦斯壓力、煤體結(jié)構(gòu)和頂?shù)装鍘r層的性質(zhì)八個方面。力、煤體結(jié)構(gòu)和頂?shù)装鍘r層的性質(zhì)八個方面。l沖擊地壓和煤與瓦斯突出發(fā)生的可能性隨開采深度、煤沖擊地壓和煤與瓦斯突出發(fā)生的可能性隨開采深度、煤層厚度、瓦斯壓力的增加基本呈增大趨勢。層厚度

15、、瓦斯壓力的增加基本呈增大趨勢。l地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域、工作面推進速度和護巷煤柱留設(shè)不地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域、工作面推進速度和護巷煤柱留設(shè)不合理均易誘發(fā)沖擊地壓和煤與瓦斯突出災(zāi)害。合理均易誘發(fā)沖擊地壓和煤與瓦斯突出災(zāi)害。l煤體結(jié)構(gòu)和頂?shù)装鍘r層的性質(zhì)是影響沖擊與突出發(fā)生與煤體結(jié)構(gòu)和頂?shù)装鍘r層的性質(zhì)是影響沖擊與突出發(fā)生與否的重要因素。煤的單軸抗壓強度與沖擊地壓有關(guān)，煤的堅否的重要因素。煤的單軸抗壓強度與沖擊地壓有關(guān)，煤的堅固性系數(shù)和瓦斯放散指數(shù)與突出有關(guān)。堅硬厚層砂巖頂板易固性系數(shù)和瓦斯放散指數(shù)與突出有關(guān)。堅硬厚層砂巖頂板易引發(fā)沖擊地壓，而頂?shù)装鍘r層的透氣性越差，越有利于突出。引發(fā)沖擊地壓，而頂?shù)装鍘r層的透

16、氣性越差，越有利于突出。 礦大礦大(北京北京)博士學(xué)位論文答博士學(xué)位論文答辯辯 目 錄1 緒論緒論2 影響沖擊與突出耦合因素分析影響沖擊與突出耦合因素分析 3 沖擊地壓與突出耦合機理研究沖擊地壓與突出耦合機理研究 4 孤島區(qū)域煤巖沖擊傾向性試驗研究孤島區(qū)域煤巖沖擊傾向性試驗研究 5 巷道掘進沖擊與突出危險性預(yù)測的數(shù)值模擬研究巷道掘進沖擊與突出危險性預(yù)測的數(shù)值模擬研究 6 孤島區(qū)域沖擊與突出危險性分區(qū)預(yù)測研究孤島區(qū)域沖擊與突出危險性分區(qū)預(yù)測研究 7 孤島區(qū)域沖擊與突出危險的現(xiàn)場綜合預(yù)測研究孤島區(qū)域沖擊與突出危險的現(xiàn)場綜合預(yù)測研究 8 結(jié)論與展望結(jié)論與展望礦大礦大(北京北京)博士學(xué)位論文答博士學(xué)位

17、論文答辯辯 3.1 3.2 沖擊地壓與突出概述、耦合現(xiàn)象及結(jié)論沖擊地壓與突出概述、耦合現(xiàn)象及結(jié)論l 2005年6月29日，平煤集團十二礦回風下山掘進過程中由于放炮引發(fā)煤巖（瓦斯）動力災(zāi)害，伴隨巨大聲響且頂?shù)装逵休^大震動掉渣。衛(wèi)修軍等將本次動力現(xiàn)象定義為：在高應(yīng)力作用下，以沖擊地壓為主導(dǎo)，沖擊地壓和煤與瓦斯突出共同作用下的復(fù)合型礦井動力現(xiàn)象。與單純的動力現(xiàn)象相比，復(fù)合型礦井動力效應(yīng)更強、更猛烈，如本次事故躲避硐室工人聽到連續(xù)三次脆性聲音，表明復(fù)合型礦井動力過程可連續(xù)演化數(shù)次，造成的破壞性更大。l八礦戊9.10-12160孤島區(qū)域地質(zhì)條件和開采條件復(fù)雜，與十二礦發(fā)生煤巖動力災(zāi)害的區(qū)域類似，因此，該

18、區(qū)域在開采過程中有誘發(fā)復(fù)合型礦井災(zāi)害的可能性。 礦大礦大(北京北京)博士學(xué)位論文答博士學(xué)位論文答辯辯 3.3 孤島區(qū)域應(yīng)力場分布規(guī)律與災(zāi)害誘發(fā)形式分析孤島區(qū)域應(yīng)力場分布規(guī)律與災(zāi)害誘發(fā)形式分析戊戊9.10-12160孤島面地質(zhì)條件復(fù)雜，存在原巖應(yīng)力、構(gòu)造孤島面地質(zhì)條件復(fù)雜，存在原巖應(yīng)力、構(gòu)造應(yīng)力及瓦斯解析壓力等多重因素綜合作用，易引發(fā)沖擊礦壓、應(yīng)力及瓦斯解析壓力等多重因素綜合作用，易引發(fā)沖擊礦壓、煤與瓦斯突出及二者耦合的復(fù)合型礦井災(zāi)害。其誘發(fā)形式可煤與瓦斯突出及二者耦合的復(fù)合型礦井災(zāi)害。其誘發(fā)形式可分為如下幾種。分為如下幾種。（1）固體能量誘發(fā)型）固體能量誘發(fā)型在瓦斯能量較小可以忽略不計的條件下

19、，沖擊地壓發(fā)生主要在瓦斯能量較小可以忽略不計的條件下，沖擊地壓發(fā)生主要由煤體彈性能引起，屬于固體能量誘發(fā)型。其單位體積能量由煤體彈性能引起，屬于固體能量誘發(fā)型。其單位體積能量大小為：大小為：EEm2/2313221232221礦大礦大(北京北京)博士學(xué)位論文答博士學(xué)位論文答辯辯 戊戊9.10-12160孤島面煤層瓦斯壓力孤島面煤層瓦斯壓力1.6MPa，瓦斯含量，瓦斯含量18m/t，為突出，為突出煤層，其較高的瓦斯能量極易在開采擾動下誘發(fā)煤與瓦斯突出等災(zāi)害，煤層，其較高的瓦斯能量極易在開采擾動下誘發(fā)煤與瓦斯突出等災(zāi)害，即氣體能量誘發(fā)型。即氣體能量誘發(fā)型。單位體積瓦斯膨脹釋放的能量單位體積瓦斯膨脹

20、釋放的能量Ew為：為：aasssawypppbbpaVapE/11111ppTsaadssawjapbdpppKabapE2/11111wjwywEEE（2）氣體能量誘發(fā)型）氣體能量誘發(fā)型 3.3 孤島區(qū)域應(yīng)力場分布規(guī)律與災(zāi)害誘發(fā)形式分析孤島區(qū)域應(yīng)力場分布規(guī)律與災(zāi)害誘發(fā)形式分析礦大礦大(北京北京)博士學(xué)位論文答博士學(xué)位論文答辯辯 戊戊9.10-12160孤島面存在孤島面存在較高的原巖應(yīng)力和瓦斯膨脹較高的原巖應(yīng)力和瓦斯膨脹壓力，在采煤或巷道掘進等壓力，在采煤或巷道掘進等的擾動下，其災(zāi)害的誘發(fā)形的擾動下，其災(zāi)害的誘發(fā)形式有可能是固體與氣體能量式有可能是固體與氣體能量的復(fù)合，但兩種能量形式不的復(fù)合，

21、但兩種能量形式不可能是簡單的疊加，因此，可能是簡單的疊加，因此，必須建立一個包含了兩種能必須建立一個包含了兩種能量因素的綜合模型，以此來量因素的綜合模型，以此來揭示沖擊地壓與突出耦合的揭示沖擊地壓與突出耦合的機理。機理。（3）復(fù)合能量引起的沖擊地壓與突出耦合模型）復(fù)合能量引起的沖擊地壓與突出耦合模型PPkddwkskt考慮原巖應(yīng)力、采動應(yīng)力考慮原巖應(yīng)力、采動應(yīng)力和瓦斯作用力的力學(xué)模型和瓦斯作用力的力學(xué)模型頂板作用力頂板作用力瓦斯作用力瓦斯作用力含瓦斯煤層含瓦斯煤層底板巖層底板巖層 3.4 孤島面沖擊與突出耦合模型及機理分析孤島面沖擊與突出耦合模型及機理分析礦大礦大(北京北京)博士學(xué)位論文答博士

22、學(xué)位論文答辯辯 根據(jù)上面的勢能函數(shù)和根據(jù)上面的勢能函數(shù)和圖圖3-4分析可以看出：災(zāi)害發(fā)分析可以看出：災(zāi)害發(fā)生的能量釋放大小與煤層厚生的能量釋放大小與煤層厚度、煤層彈性模量、頂板剛度、煤層彈性模量、頂板剛度、彈性區(qū)剛度、煤層彈塑度、彈性區(qū)剛度、煤層彈塑性區(qū)的寬度有關(guān)。性區(qū)的寬度有關(guān)。因此，為了提高孤島工因此，為了提高孤島工作面開采的安全性，降低災(zāi)作面開采的安全性，降低災(zāi)害損失，可以通過在工作面害損失，可以通過在工作面打卸壓孔或瓦斯抽放孔，增打卸壓孔或瓦斯抽放孔，增加鉆孔直徑和長度，減少煤加鉆孔直徑和長度，減少煤層彈塑性區(qū)的寬度，從而減層彈塑性區(qū)的寬度，從而減小災(zāi)害發(fā)生的可能性。小災(zāi)害發(fā)生的可能性

23、。圖圖3-4 3-4 能量釋放計算圖能量釋放計算圖 3.4 孤島面沖擊與突出耦合模型及機理分析孤島面沖擊與突出耦合模型及機理分析礦大礦大(北京北京)博士學(xué)位論文答博士學(xué)位論文答辯辯 項項 目目能能 量量 條條 件件災(zāi)災(zāi) 害害 類類 型型預(yù)計采用的預(yù)測預(yù)報方法預(yù)計采用的預(yù)測預(yù)報方法主要治理措施主要治理措施一一EwEm且EUmin+Wmin沖擊地壓1、綜合指數(shù)法2、鉆屑法3、電磁輻射法1、煤層注水2、鉆孔卸壓3、卸壓爆破二二Em Ew且Ew Umin+Wmin煤與瓦斯突出1、綜合指標法2、鉆屑法3、鉆孔瓦斯涌出初速度法4、電磁輻射法1、煤層瓦斯抽放2、煤層注水3、超前鉆孔4、淺孔松動爆破三三Ew

24、Em 且Ef Umin+Wmin沖擊與突出耦合的復(fù)合型災(zāi)害（一）和（二）結(jié)合（一）和（二）結(jié)合表3.1 戊9.10-12160孤島面災(zāi)害分類及對策表 3.4 孤島面沖擊與突出耦合模型及機理分析孤島面沖擊與突出耦合模型及機理分析礦大礦大(北京北京)博士學(xué)位論文答博士學(xué)位論文答辯辯 圖3.7 沖擊與突出耦合關(guān)系 采礦擾動采礦擾動煤體透氣性煤體透氣性瓦斯壓力瓦斯壓力煤體強度煤體強度瓦斯流動特征瓦斯流動特征沖擊地壓沖擊地壓煤與瓦斯突出煤與瓦斯突出地應(yīng)力地應(yīng)力 3.4 孤島面沖擊與突出耦合模型及機理分析孤島面沖擊與突出耦合模型及機理分析礦大礦大(北京北京)博士學(xué)位論文答博士學(xué)位論文答辯辯 目 錄1 緒論

25、緒論2 影響沖擊與突出耦合因素分析影響沖擊與突出耦合因素分析 3 沖擊地壓與突出耦合機理研究沖擊地壓與突出耦合機理研究 4 孤島區(qū)域煤巖沖擊傾向性試驗研究孤島區(qū)域煤巖沖擊傾向性試驗研究 5 巷道掘進沖擊與突出危險性預(yù)測的數(shù)值模擬研究巷道掘進沖擊與突出危險性預(yù)測的數(shù)值模擬研究 6 孤島區(qū)域沖擊與突出危險性分區(qū)預(yù)測研究孤島區(qū)域沖擊與突出危險性分區(qū)預(yù)測研究 7 孤島區(qū)域沖擊與突出危險的現(xiàn)場綜合預(yù)測研究孤島區(qū)域沖擊與突出危險的現(xiàn)場綜合預(yù)測研究 8 結(jié)論與展望結(jié)論與展望礦大礦大(北京北京)博士學(xué)位論文答博士學(xué)位論文答辯辯 4.1 沖擊傾向性原理沖擊傾向性原理 判別指標強沖擊弱沖擊無沖擊動態(tài)破壞時間DT/

26、ms5050500500沖擊能指數(shù)Ks5.05.01.51.5彈性能量指數(shù)WET5.05.02.02.0表4-1 煤巖的沖擊傾向性判別指標 OLPs tspOEQFDCFsFx圖圖4-1 4-1 彈性能量指數(shù)計算圖彈性能量指數(shù)計算圖 圖圖4-2 4-2 沖擊能量指數(shù)計算圖沖擊能量指數(shù)計算圖 沖擊礦壓的發(fā)生不僅與外部條件有關(guān)，而且還與煤巖的物理性質(zhì)有關(guān)，沖擊礦壓的發(fā)生不僅與外部條件有關(guān)，而且還與煤巖的物理性質(zhì)有關(guān)，這種決定產(chǎn)生沖擊礦壓的能力的物理性質(zhì)是煤巖體固有的屬性，稱為煤這種決定產(chǎn)生沖擊礦壓的能力的物理性質(zhì)是煤巖體固有的屬性，稱為煤（巖）體的沖擊傾向。（巖）體的沖擊傾向。 礦大礦大(北京北京

27、)博士學(xué)位論文答博士學(xué)位論文答辯辯 4.2 煤巖的沖擊傾向性試驗煤巖的沖擊傾向性試驗圖圖4.4 4.4 控制試驗機主機控制試驗機主機 圖圖4-5 4-5 試驗過程照片試驗過程照片 圖圖4-6 4-6 煤巖樣沖擊破壞后的照片煤巖樣沖擊破壞后的照片圖圖4-7 BKZ1#4-7 BKZ1#試驗結(jié)果試驗結(jié)果 礦大礦大(北京北京)博士學(xué)位論文答博士學(xué)位論文答辯辯 表4-3 戊9.10-12160孤島面純煤樣沖擊傾向性參數(shù) 4.3 煤巖沖擊傾向性確定煤巖沖擊傾向性確定 表4-4 戊9.10-12160孤島面組合煤巖樣沖擊傾向性參數(shù)試樣名稱煤巖比例/%試樣高度/mm試樣直徑/mm彈性模量/GPa沖擊能指數(shù)/

28、KE彈性能指數(shù)/WET抗壓強度/MPa動態(tài)破壞時間/msBKZ3#30:7098.4349.092.972.187.2522.41452BKZ4#60:40101.2948.372.162.014.344.50310BKZ5#60:40103.1548.759.792.225.2119.00472BKZ6#30:70101.0048.583.362.106.0022.94480BKZ7#80:20103.5449.004.761.352.738.36262BKZ8#80:2096.2148.684.941.124.0713.45351平均值100.6048.754.661.834.9315.1

29、1388試樣名稱試樣高度/mm試樣直徑/mm彈性模量/GPa沖擊能指數(shù)/KE彈性能指數(shù)/WET抗壓強度/MPa動態(tài)破壞時間/msBKM1#99.6948.271.571.512.1710.42335BKM2#101.3547.791.751.022.985.97156平均值100.5248.031.661.272.588.20246礦大礦大(北京北京)博士學(xué)位論文答博士學(xué)位論文答辯辯 4.3 煤巖沖擊傾向性確定煤巖沖擊傾向性確定 表4.5 純煤樣和組合煤巖試樣沖擊傾向性參數(shù)測定結(jié)果的平均值統(tǒng)計 試樣種類動態(tài)破壞時間/ms沖擊能指數(shù)/KE彈性能指數(shù)/WET抗壓強度/MPa沖擊傾向性純煤樣2461

30、.272.588.20弱沖擊組合煤巖樣3881.834.9315.11弱沖擊從表從表4.5可以看出，平八礦戊可以看出，平八礦戊9.10-12160孤島面的戊孤島面的戊9.10煤樣為弱沖擊傾向，煤樣為弱沖擊傾向，戊戊9.10煤與頂板泥巖組合煤巖樣為弱沖擊傾向。由此可見，平八礦戊煤與頂板泥巖組合煤巖樣為弱沖擊傾向。由此可見，平八礦戊9.10-12160孤島面具有誘發(fā)沖擊地壓的可能性。孤島面具有誘發(fā)沖擊地壓的可能性。 礦大礦大(北京北京)博士學(xué)位論文答博士學(xué)位論文答辯辯 4.3 煤巖沖擊傾向性確定煤巖沖擊傾向性確定 圖4.15 頂板占組合煤巖樣比例與彈性模量關(guān)系 圖4.16 頂板占組合煤巖樣比例與沖

31、擊能指數(shù)關(guān)系 圖4.17 頂板占組合煤巖樣比例與彈性能指數(shù)關(guān)系 圖4.19 頂板占組合煤巖樣比例與動態(tài)破壞時間關(guān)系 結(jié)論：組合煤巖樣平均沖擊能指數(shù)、平均彈性能指數(shù)和平均抗壓強度分別比純煤樣大69.4%、52.3%和54.3%，可見組合煤巖樣中頂板巖樣厚度越厚，則其沖擊傾向性就越強。礦大礦大(北京北京)博士學(xué)位論文答博士學(xué)位論文答辯辯 目 錄1 1 緒論緒論2 2 影響沖擊與突出耦合因素分析影響沖擊與突出耦合因素分析 3 3 沖擊地壓與突出耦合機理研究沖擊地壓與突出耦合機理研究 4 4 孤島區(qū)域煤巖沖擊傾向性試驗研究孤島區(qū)域煤巖沖擊傾向性試驗研究 5 5 巷道掘進沖擊與突出危險性預(yù)測的數(shù)值模擬研

32、究巷道掘進沖擊與突出危險性預(yù)測的數(shù)值模擬研究 6 6 孤島區(qū)域沖擊與突出危險性分區(qū)預(yù)測研究孤島區(qū)域沖擊與突出危險性分區(qū)預(yù)測研究 7 7 孤島區(qū)域沖擊與突出危險的現(xiàn)場綜合預(yù)測研究孤島區(qū)域沖擊與突出危險的現(xiàn)場綜合預(yù)測研究 8 8 結(jié)論與展望結(jié)論與展望礦大礦大(北京北京)博士學(xué)位論文答博士學(xué)位論文答辯辯 -530-520-520-510-500-490-480-470-460-500-5 1 0-530-480-520-4704400450046004700480049005000520053005400550056007 2 0 07 1 0 07 8 0 07 7 0 07 6 0 07 5 0

33、 07 4 0 07 3 0 0570051007 9 0 08 0 0 0 5.1 5.2 礦井及戊礦井及戊9、10-112160孤島區(qū)域概況孤島區(qū)域概況戊戊9.10-12160機巷機巷戊戊9.10-12160里風巷里風巷戊戊9.10-12160外風巷外風巷戊戊9.10-12160高位中間巷高位中間巷戊戊9.10-12160高位抽排巷高位抽排巷戊戊9.10-12180高位抽排巷高位抽排巷采空區(qū)采空區(qū) 戊戊9.10-12160采面屬孤島型煤柱開采，埋深采面屬孤島型煤柱開采，埋深620.5736.2m。煤層平均厚度。煤層平均厚度4.3m，平均傾角，平均傾角10。直接頂為砂質(zhì)泥巖，平均厚度直接頂為

34、砂質(zhì)泥巖，平均厚度6.5m，老頂為細砂巖，平均厚度，老頂為細砂巖，平均厚度8.2m，距煤層頂板，距煤層頂板3.4m8.8m為戊為戊8煤，煤，直接底為泥巖及砂質(zhì)泥巖。該區(qū)域共揭露斷層直接底為泥巖及砂質(zhì)泥巖。該區(qū)域共揭露斷層13條，落差在條，落差在0.43.8m。煤。煤層瓦斯壓力層瓦斯壓力1.6MPa，瓦斯含量，瓦斯含量18m/t。設(shè)計工作面長度里段。設(shè)計工作面長度里段191m，外段，外段212m，采高，采高4.3m。布置。布置四條巷道，按標高從上至下依次布置風巷、高位抽排巷、高位中間巷、機巷，另戊四條巷道，按標高從上至下依次布置風巷、高位抽排巷、高位中間巷、機巷，另戊9.10-12180外外錯尾

35、巷賦存于機巷上方。錯尾巷賦存于機巷上方。礦大礦大(北京北京)博士學(xué)位論文答博士學(xué)位論文答辯辯 5.3 模型的建立和模擬內(nèi)容模型的建立和模擬內(nèi)容 圖5-4 巷道圍巖巖層分布圖 表5-1 計算模型中巖層和煤體的力學(xué)參數(shù)材料密度kg/m3剪切模量MPa體積模量MPa粘結(jié)力MPa內(nèi)摩擦角 ()抗拉強度MPa細砂巖244970002480015301.17砂質(zhì)泥巖25821077915655202020細至中粒砂巖244970002480015301.17砂質(zhì)泥巖25821077915655202020戊8煤層1400800020002.52290.60細砂巖粉砂巖244970002480015301.

36、17戊9-10煤層1310950020580.9840.60.65泥巖258210779156552057.220戊11煤層1400850019503.5040.60.60礦大礦大(北京北京)博士學(xué)位論文答博士學(xué)位論文答辯辯 圖5-6 采空區(qū)附近巷道開挖前鉛垂應(yīng)力分布曲線圖 010203040506002468 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60距離采空區(qū)的距離/m垂直方向的應(yīng)力分布/MPa原巖應(yīng)力線原巖應(yīng)力線應(yīng)應(yīng)力力降降低低區(qū)區(qū)塑塑性性區(qū)區(qū)彈性區(qū)應(yīng)力增高部分彈性區(qū)應(yīng)力增高部

37、分原巖應(yīng)力區(qū)原巖應(yīng)力區(qū)合理的煤柱留設(shè)區(qū)域采空區(qū)側(cè)應(yīng)力分布曲線如圖采空區(qū)側(cè)應(yīng)力分布曲線如圖5.65.6所示?？梢钥闯觯瑥牟煽諈^(qū)邊緣到所示?？梢钥闯?，從采空區(qū)邊緣到煤體深部，依次形成應(yīng)力降低區(qū)、塑性區(qū)和彈性區(qū)應(yīng)力增高部分、原煤體深部，依次形成應(yīng)力降低區(qū)、塑性區(qū)和彈性區(qū)應(yīng)力增高部分、原巖應(yīng)力區(qū)。應(yīng)力降低區(qū)的寬度約巖應(yīng)力區(qū)。應(yīng)力降低區(qū)的寬度約4m4m左右，在左右，在6 612m12m范圍應(yīng)力達到最高，范圍應(yīng)力達到最高，煤柱超過煤柱超過30m30m后應(yīng)力顯著降低。后應(yīng)力顯著降低。 5.3 模型的建立和模擬內(nèi)容模型的建立和模擬內(nèi)容 礦大礦大(北京北京)博士學(xué)位論文答博士學(xué)位論文答辯辯 5.4 數(shù)值模擬過程

38、及結(jié)論數(shù)值模擬過程及結(jié)論 圖5.9 風巷里段巷道圍巖鉛垂應(yīng)力分布 圖5.13 風巷外段巷道圍巖鉛垂應(yīng)力分布 圖5.17 機巷外段巷道圍巖鉛垂應(yīng)力分布圖5.21 機巷里段巷道圍巖鉛垂應(yīng)力分布 礦大礦大(北京北京)博士學(xué)位論文答博士學(xué)位論文答辯辯 目 錄1 1 緒論緒論2 2 影響沖擊與突出耦合因素分析影響沖擊與突出耦合因素分析 3 3 沖擊地壓與突出耦合機理研究沖擊地壓與突出耦合機理研究 4 4 孤島區(qū)域煤巖沖擊傾向性試驗研究孤島區(qū)域煤巖沖擊傾向性試驗研究 5 5 巷道掘進沖擊與突出危險性預(yù)測的數(shù)值模擬研究巷道掘進沖擊與突出危險性預(yù)測的數(shù)值模擬研究 6 孤島區(qū)域沖擊與突出危險性分區(qū)預(yù)測研究孤島區(qū)

39、域沖擊與突出危險性分區(qū)預(yù)測研究 7 7 孤島區(qū)域沖擊與突出危險的現(xiàn)場綜合預(yù)測研究孤島區(qū)域沖擊與突出危險的現(xiàn)場綜合預(yù)測研究 8 8 結(jié)論與展望結(jié)論與展望礦大礦大(北京北京)博士學(xué)位論文答博士學(xué)位論文答辯辯 6.16.2 直覺模糊集的關(guān)聯(lián)測度預(yù)測模型直覺模糊集的關(guān)聯(lián)測度預(yù)測模型 直覺模糊集的概念：設(shè)X是一個非空集合，A為直覺模糊集，其中A(x)和vA(x)為X中元素x屬于A的隸屬度和非隸屬度。直覺模糊集的關(guān)聯(lián)測度： 2(A1，A2)為直覺模糊集A1和A2的關(guān)聯(lián)系數(shù)。其中為權(quán)重向量。 maxmaxminmaxmaxmin121221,vvvvAAiinii XxxvxxAAA,Tn,21礦大礦大(北

40、京北京)博士學(xué)位論文答博士學(xué)位論文答辯辯 6.3 熵函數(shù)預(yù)測模型熵函數(shù)預(yù)測模型 iniiiaPaPaPXHlg1lg1 H(X)稱為熵函數(shù)，它從平均意義上表示了信源的總體信息測度。H(X)具有兩種含義：當信源輸出前，信源的平均不確定性；當信源輸出后，每個符號所提供的平均信息量。 在煤礦開采前，煤巖與內(nèi)部積存的瓦斯處于一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)，其熵值也保持一個定值。一旦井下進行采掘活動，煤巖（瓦斯）系統(tǒng)的穩(wěn)定性將遭到破壞，其熵值將增加或減少。由此，我們可以判斷煤巖（瓦斯）系統(tǒng)的安全性能是趨向惡化，還是趨向好轉(zhuǎn)。 礦大礦大(北京北京)博士學(xué)位論文答博士學(xué)位論文答辯辯 6.4 戊戊9.10-12160孤島

41、開采區(qū)域沖擊與突出危險性預(yù)測孤島開采區(qū)域沖擊與突出危險性預(yù)測 1 2 1 6 0工 作 面 機 巷1 2 1 6 0工 作 面 風 巷12160工作面切眼位置1 3 0 m2 0 0 m6 2 0 m12160工作面停采線ABC2 0 0 mD1 2 1 4 0工 作 面 采 空 區(qū)1 2 1 8 0工 作 面 采 空 區(qū)圖6.1 戊9.10-12160工作面沖擊與突出預(yù)測分區(qū) 預(yù)測 指標 現(xiàn)場數(shù)據(jù)煤層瓦含量A1/m3/t瓦斯涌出初速度A2/L/min構(gòu)造復(fù)雜程度A3采空區(qū)影響指數(shù)A4開采深度A5/m煤層厚度A6/m軟分層厚度A7/m煤的沖擊能指數(shù)A8A區(qū)4.852.55116104.50.6

42、2.14B區(qū)8.063.64236304.30.62.14C區(qū)6.102.94126603.90.42.14D區(qū)5.242.45226904.20.72.14表6.3 分區(qū)預(yù)測指標統(tǒng)計 礦大礦大(北京北京)博士學(xué)位論文答博士學(xué)位論文答辯辯 預(yù)測 指標等級劃分煤層瓦斯含量A1/m3/t瓦斯涌出初速度A2/L/min構(gòu)造復(fù)雜程度A3采空區(qū)影響指數(shù)A4開采深度A5/m煤層厚度A6/m軟分層厚度A7/m煤的沖擊能指數(shù)A8521150020.283.53370040.55表6.4 礦井煤巖動力災(zāi)害分級標準 將戊將戊9.10-12160孤島工作面可能引發(fā)的災(zāi)害分為沖擊地壓、煤與瓦斯突孤島工作面可能引發(fā)的災(zāi)

43、害分為沖擊地壓、煤與瓦斯突出及二者耦合的復(fù)合型礦井災(zāi)害三個類型，根據(jù)關(guān)聯(lián)測度模型預(yù)測結(jié)果，出及二者耦合的復(fù)合型礦井災(zāi)害三個類型，根據(jù)關(guān)聯(lián)測度模型預(yù)測結(jié)果，沖擊地壓發(fā)生的可能性沖擊地壓發(fā)生的可能性A區(qū)最大，煤與瓦斯突出或沖擊地壓與突出耦合型區(qū)最大，煤與瓦斯突出或沖擊地壓與突出耦合型復(fù)合災(zāi)害復(fù)合災(zāi)害B區(qū)可能性最大。區(qū)可能性最大。 6.4 戊戊9.10-12160孤島開采區(qū)域沖擊與突出危險性預(yù)測孤島開采區(qū)域沖擊與突出危險性預(yù)測礦大礦大(北京北京)博士學(xué)位論文答博士學(xué)位論文答辯辯 目 錄1 1 緒論緒論2 2 影響沖擊與突出耦合因素分析影響沖擊與突出耦合因素分析 3 3 沖擊地壓與突出耦合機理研究沖擊

44、地壓與突出耦合機理研究 4 4 孤島區(qū)域煤巖沖擊傾向性試驗研究孤島區(qū)域煤巖沖擊傾向性試驗研究 5 5 巷道掘進沖擊與突出危險性預(yù)測的數(shù)值模擬研究巷道掘進沖擊與突出危險性預(yù)測的數(shù)值模擬研究 6 6 孤島區(qū)域沖擊與突出危險性分區(qū)預(yù)測研究孤島區(qū)域沖擊與突出危險性分區(qū)預(yù)測研究 7 孤島區(qū)域沖擊與突出危險的現(xiàn)場綜合預(yù)測研究孤島區(qū)域沖擊與突出危險的現(xiàn)場綜合預(yù)測研究 8 8 結(jié)論與展望結(jié)論與展望礦大礦大(北京北京)博士學(xué)位論文答博士學(xué)位論文答辯辯 7.1 圍巖變形和礦壓觀測預(yù)測圍巖變形和礦壓觀測預(yù)測 12160工作面2號測站1號測站3號測站4號測站70m15m315m15m12160工作面機巷12160工作

45、面風巷12140工作面采空區(qū)12160工作面切眼位置測站12180工作面采空區(qū)為了有效預(yù)測沖擊地壓，在沖擊地壓危險區(qū)域進行了巷道變形觀測，為了有效預(yù)測沖擊地壓，在沖擊地壓危險區(qū)域進行了巷道變形觀測，經(jīng)計算，經(jīng)計算，風巷實體煤段兩幫移近速度風巷實體煤段兩幫移近速度0.222cm/d0.222cm/d，頂?shù)装逡平俣?，頂?shù)装逡平俣?.278cm/d0.278cm/d；風巷采空區(qū)；風巷采空區(qū)段兩幫移近速度段兩幫移近速度0.185cm/d0.185cm/d，頂?shù)装逡平俣龋數(shù)装逡平俣?.259cm/d0.259cm/d。與本礦其它巷道相比，。與本礦其它巷道相比，巷道變形速度較快，但是處于較合理范

46、圍，表明觀測期內(nèi)應(yīng)力變化較平緩，觀察巷道變形速度較快，但是處于較合理范圍，表明觀測期內(nèi)應(yīng)力變化較平緩，觀察期內(nèi)無沖擊地壓驟然顯現(xiàn)特征。期內(nèi)無沖擊地壓驟然顯現(xiàn)特征。 圖7-1 巷道變形觀測測點布置礦大礦大(北京北京)博士學(xué)位論文答博士學(xué)位論文答辯辯 圖圖7-11 7-11 工作面支架載荷隨時間變化曲線圖工作面支架載荷隨時間變化曲線圖 回采工作面附近的沖擊與突出多發(fā)生在頂板來壓期間，據(jù)此通過支架載荷預(yù)測來壓時間和回采工作面附近的沖擊與突出多發(fā)生在頂板來壓期間，據(jù)此通過支架載荷預(yù)測來壓時間和來壓步距，并根據(jù)來壓情況預(yù)測沖擊與突出危險性，這種方法被大多數(shù)國家的煤礦采用。來壓步距，并根據(jù)來壓情況預(yù)測沖擊

47、與突出危險性，這種方法被大多數(shù)國家的煤礦采用。依據(jù)工作面液壓支架依據(jù)工作面液壓支架測力計數(shù)據(jù)，統(tǒng)計了測力計數(shù)據(jù)，統(tǒng)計了10號、號、30號、號、60號、號、90號、號、120號液壓支架觀察號液壓支架觀察期內(nèi)支架載荷變化情況。支架載荷在觀察期內(nèi)呈現(xiàn)周期性變化。根據(jù)載荷變化規(guī)律，推斷基期內(nèi)支架載荷變化情況。支架載荷在觀察期內(nèi)呈現(xiàn)周期性變化。根據(jù)載荷變化規(guī)律，推斷基本頂初次來壓步距本頂初次來壓步距32m左右，來壓期間加強了監(jiān)測和措施執(zhí)行力度，保證了回采安全。左右，來壓期間加強了監(jiān)測和措施執(zhí)行力度，保證了回采安全。 7.1 圍巖變形和礦壓觀測預(yù)測圍巖變形和礦壓觀測預(yù)測 礦大礦大(北京北京)博士學(xué)位論文答

48、博士學(xué)位論文答辯辯 5m 3m3m3m3m3m5m 3m3m3m3m3m3m3m3m3m3m250m12160工 作 面12160工作面切眼位置A 2A 1A 4A 3A 6A 5B 2B 1B 4B 3B 6B 5C 2C 1C 4C 3C 6C 57 #支 架2 0 #支 架3 3 #支 架4 7 #支 架6 0 #支 架7 3 #支 架8 7 #支 架1 0 0 #支 架1 1 3 #支 架測 站12160工 作 面 機 巷12160工 作 面 風 巷12180采 空 區(qū)12140采 空 區(qū) 7.2 電磁輻射法監(jiān)測電磁輻射法監(jiān)測煤與瓦斯突出、煤與瓦斯突出、沖擊地壓等煤巖動力沖擊地壓等煤巖

49、動力災(zāi)害發(fā)生前有明顯的災(zāi)害發(fā)生前有明顯的電磁輻射規(guī)律：工作電磁輻射規(guī)律：工作面前方煤巖體處于高面前方煤巖體處于高應(yīng)力狀態(tài)，煤巖體電應(yīng)力狀態(tài)，煤巖體電磁輻射信號較強，或磁輻射信號較強，或處于逐漸增強的變形處于逐漸增強的變形破裂過程中，煤巖體破裂過程中，煤巖體電磁輻射信號逐漸增電磁輻射信號逐漸增強。電磁輻射強度變強。電磁輻射強度變化反映了煤體前方應(yīng)化反映了煤體前方應(yīng)力的集中程度和產(chǎn)生力的集中程度和產(chǎn)生應(yīng)力突變的程度。應(yīng)力突變的程度。圖7-12 電磁輻射監(jiān)測測點布置圖礦大礦大(北京北京)博士學(xué)位論文答博士學(xué)位論文答辯辯 7.2 電磁輻射法監(jiān)測電磁輻射法監(jiān)測（1）由圖）由圖7-14可以得出，戊可以得出

50、，戊9.10-12160工作面在防突措施執(zhí)行前電磁輻射工作面在防突措施執(zhí)行前電磁輻射強度值偏高，執(zhí)行措施后電磁輻射強度總體上減弱，表明執(zhí)行措施后使得煤體強度值偏高，執(zhí)行措施后電磁輻射強度總體上減弱，表明執(zhí)行措施后使得煤體應(yīng)力集中區(qū)向深部轉(zhuǎn)移，使得其卸壓帶的范圍加大，發(fā)揮了防沖減突作用。應(yīng)力集中區(qū)向深部轉(zhuǎn)移，使得其卸壓帶的范圍加大，發(fā)揮了防沖減突作用。 圖圖7-14 87-14 8月月1616日至日至8 8月月1717日執(zhí)行措施前后電磁輻射值變化曲線圖日執(zhí)行措施前后電磁輻射值變化曲線圖 礦大礦大(北京北京)博士學(xué)位論文答博士學(xué)位論文答辯辯 圖圖7-16 87-16 8月月2 2日風巷里段和機巷電

51、磁輻射幅值變化曲線圖日風巷里段和機巷電磁輻射幅值變化曲線圖 圖圖7-15 77-15 7月月2323日風巷里段和機巷電磁輻射幅值變化曲線圖日風巷里段和機巷電磁輻射幅值變化曲線圖 7.2 電磁輻射法監(jiān)測電磁輻射法監(jiān)測（2）由圖）由圖7-15和圖和圖7-16可以看出，戊可以看出，戊9.10-12160工作面前方煤體內(nèi)部工作面前方煤體內(nèi)部08.0m范圍內(nèi)電磁輻射值較低，盡管有波動，但可初步判明此區(qū)為卸壓帶或應(yīng)力范圍內(nèi)電磁輻射值較低，盡管有波動，但可初步判明此區(qū)為卸壓帶或應(yīng)力松馳區(qū)；而松馳區(qū)；而8.017.0m范圍內(nèi)電磁輻射強度值偏高，為應(yīng)力集中區(qū)；范圍內(nèi)電磁輻射強度值偏高，為應(yīng)力集中區(qū)；17.0m以

52、外以外電磁輻射值又顯著降低，初步判斷為原巖應(yīng)力區(qū)。電磁輻射值又顯著降低，初步判斷為原巖應(yīng)力區(qū)。 礦大礦大(北京北京)博士學(xué)位論文答博士學(xué)位論文答辯辯 7.3 鉆屑量、瓦斯涌出初速度監(jiān)測鉆屑量、瓦斯涌出初速度監(jiān)測 表7-7 戊9.10-12160工作面鉆屑量統(tǒng)計表 單位：kg/m 測點位置日期7號支架處20號支架處33號支架處47號支架處60號支架處73號支架處87號支架處100號支架處113號支架處7月20日2.40 2.60 2.40 2.40 2.60 2.80 1.80 2.00 2.20 7月26日2.40 3.00 2.60 2.60 2.60 2.80 2.20 2.40 2.20

53、 7月27日2.40 2.40 2.80 2.40 2.60 2.20 2.80 3.20 2.40 7月28日2.80 2.60 2.80 2.80 3.00 2.80 2.60 2.40 2.20 7月30日3.20 2.80 2.40 3.20 2.60 3.00 2.60 2.40 2.40 8月1日2.60 3.20 2.80 2.80 2.80 3.00 2.40 2.40 2.60 8月2日2.20 3.00 2.40 2.40 2.20 2.80 2.60 2.60 3.00 8月3日2.60 2.60 2.80 2.60 2.80 3.20 2.60 2.80 2.00 8月

54、5日2.60 2.40 2.80 2.80 2.40 2.60 2.60 2.40 2.40 8月6日2.00 3.00 2.00 2.80 3.00 2.60 2.40 2.60 2.60 8月7日2.40 2.20 2.40 2.20 2.80 2.60 3.00 2.80 2.80 8月9日2.00 2.60 2.60 2.40 2.80 2.80 2.40 2.80 2.80 8月11日2.00 2.40 2.60 2.80 2.80 3.00 2.20 2.40 2.60 8月12日2.802.802.602.803.002.802.402.202.208月13日2.402.602.

55、402.402.602.402.402.402.608月15日2.802.602.402.402.403.003.003.002.408月16日2.402.802.802.802.602.802.802.603.008月17日2.403.202.602.402.803.602.603.603.00礦大礦大(北京北京)博士學(xué)位論文答博士學(xué)位論文答辯辯 測點位置 日期7號支架處20號支架處33號支架處47號支架處60號支架處73號支架處87號支架處100號支架處113號支架處7月20日0.29 0.46 0.38 0.37 0.37 0.48 0.42 0.42 0.32 7月26日0.26 0.

56、26 0.26 0.39 0.49 0.49 0.24 0.37 0.24 7月27日0.28 0.28 0.28 0.48 0.48 0.48 0.26 0.36 0.26 7月28日2.66 0.48 2.66 0.28 0.56 0.56 0.36 0.26 0.26 7月30日2.28 0.26 0.26 1.72 0.83 0.83 2.66 0.24 0.48 8月1日0.47 0.26 0.63 2.66 0.42 0.42 0.23 0.32 0.43 8月2日0.17 0.43 0.43 0.32 0.32 0.32 0.36 0.47 0.43 8月3日0.32 0.42

57、0.54 0.32 0.32 0.24 0.24 0.55 0.24 8月5日0.24 0.48 0.55 0.66 0.42 0.66 0.47 0.47 0.47 8月6日0.78 0.17 0.78 0.71 0.37 0.71 0.32 0.42 0.32 8月7日0.17 0.17 0.17 0.44 0.66 0.52 0.25 0.65 0.39 8月9日0.24 0.37 0.24 0.43 0.23 0.32 0.32 0.32 0.73 8月11日0.24 0.48 1.74 0.32 0.42 0.32 0.26 0.36 0.26 8月12日0.980.260.260.

58、420.960.420.820.550.558月13日0.230.910.430.260.430.470.430.240.248月15日0.260.260.260.230.320.590.420.960.328月16日0.321.052.230.360.360.480.370.370.488月17日0.320.960.320.910.320.590.260.941.05表7-8 戊9.10-12160工作面瓦斯涌出初速度統(tǒng)計表 單位：L/min 7.2 鉆屑量、瓦斯涌出初速度監(jiān)測鉆屑量、瓦斯涌出初速度監(jiān)測 礦大礦大(北京北京)博士學(xué)位論文答博士學(xué)位論文答辯辯 7.4 預(yù)測指標臨界值的確定預(yù)測指

59、標臨界值的確定 圖7-19 工作面7號支架處電磁輻射幅值L、鉆屑量S和瓦斯涌出初速度q變化曲線 根據(jù)井下觀測數(shù)據(jù)統(tǒng)計，戊根據(jù)井下觀測數(shù)據(jù)統(tǒng)計，戊9.10-12160工作面電磁輻射幅值、鉆屑量與瓦斯涌工作面電磁輻射幅值、鉆屑量與瓦斯涌出初速度預(yù)測結(jié)果存在一致性，如圖出初速度預(yù)測結(jié)果存在一致性，如圖7-19所示。因此，在采用目前的鉆屑量與瓦所示。因此，在采用目前的鉆屑量與瓦斯涌出初速度監(jiān)測的同時結(jié)合電磁輻射監(jiān)測，可以實現(xiàn)對戊斯涌出初速度監(jiān)測的同時結(jié)合電磁輻射監(jiān)測，可以實現(xiàn)對戊9.10-12160工作面突出工作面突出與沖擊地壓的預(yù)測預(yù)報。與沖擊地壓的預(yù)測預(yù)報。 礦大礦大(北京北京)博士學(xué)位論文答博士

60、學(xué)位論文答辯辯 7.5 鉆屑量和瓦斯涌出初速度臨界指標值鉆屑量和瓦斯涌出初速度臨界指標值 根據(jù)戊9.10-12160孤島區(qū)域掘進期間鉆屑量預(yù)測統(tǒng)計，觀測到有煤巖（瓦斯）動力現(xiàn)象的鉆屑量最小值為5.3kg/m，因此鉆屑量臨界值取5.3kg/m。依據(jù)表7.7和表7.8觀測結(jié)果，用SPSS數(shù)據(jù)分析軟件的回歸分析方法，三次曲線和二次曲線擬合效果最好，當鉆屑量取5.3kg/m，則瓦斯涌出初速度用上述曲線回歸結(jié)果依次為4.2L/min、4.9L/min。從安全考慮，確定瓦斯涌出初速度的臨界指標值取4.2 L/min。 表表7.9 鉆屑量與瓦斯涌出初速度函數(shù)模型匯總表鉆屑量與瓦斯涌出初速度函數(shù)模型匯總表 方