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坚硬顶板诱发冲击矿压机制及其预测研究
  • 项目名称:坚硬顶板诱发冲击矿压机制及其预测研究
  • 项目类别:面上项目
  • 批准号:50474068
  • 申请代码:E041003
  • 项目来源:国家自然科学基金
  • 研究期限:2005-01-01-2007-12-31
  • 项目负责人:窦林名
  • 负责人职称:教授
  • 依托单位:中国矿业大学
  • 批准年度:2004
中文摘要:

坚硬顶板可造成工作面及巷道周围应力的更加集中,当其断裂破坏时,其中聚集的大量弹性能将会释放,从而容易诱发冲击矿压灾害。本项目从研究坚硬顶板-煤体-底板组成的力学体系出发,试验研究在组合条件下,煤体发生冲击的破坏准则和作用机制;基于关键层理论与微震、钻屑、电磁辐射等观测手段及实验室模拟试验,研究坚硬顶板的破断规律和能量释放规律,建立坚硬顶板条件下冲击矿压发生的理论和机制;数值模拟研究工作面周围三维应力分布状态,结合上述理论与现场观测,研究应力与坚硬顶板对冲击矿压发生的作用及其应力与坚硬顶板两者之间的相互关系、作用机制,建立冲击矿压危险性判别的应力与坚硬顶板判据;通过研究电磁辐射与微震的协调作用与互补规律,建立相关参数组成的预测冲击矿压危险准则与技术,这对准确预测和防治冲击矿压动力灾害的发生具有重要意义。

结论摘要:

坚硬顶板可造成工作面及巷道周围应力的更加集中,当其断裂破坏时,其中聚集的大量弹性能将会释放,从而容易诱发冲击矿压灾害。本项目采用实验室试验、数值模拟分析、现场观测和理论分析等方法,从研究坚硬顶板-煤体-底板组成的力学体系出发,试验研究在煤岩组合条件下,煤体发生冲击的破坏准则和作用机制;研究了坚硬顶板条件下煤层硬度与厚度对冲击矿压的影响规律。建立了坚硬顶板断裂诱发冲击的突变模型,针对顶板岩层对煤体冲击的影响作用机理,提出了煤岩冲击破坏的冲能原理、冲击破坏判别准则以及顶板岩层诱发冲击的冲能原理,并进行了工程实践应用和验证;试验研究了冲击震动波的衰减特征;数值模拟研究了高冲击危险工作面周围三维应力分布状态;利用微震系统、电磁辐射监测系统、煤粉钻、常规矿压观测等方法对坚硬顶板高冲击危险工作面进行全面系统的观测和分析,确定了高冲击危险区域,对冲击危险区域进行了监测和治理,取得了良好的效果。


成果综合统计
成果类型
数量
  • 期刊论文
  • 会议论文
  • 专利
  • 获奖
  • 著作
  • 60
  • 5
  • 0
  • 0
  • 1
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