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《清华大学》 1999年
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冲击地压发生和破坏过程研究

潘一山  
【摘要】:冲击地压是世界范围内煤矿及岩石工程中遇到的最严重的自然灾害之一,是目前国际采矿工程和岩石力学界迫切需要研究解决的科学难题。本文对冲击地压发生和破坏过程进行了系统的理论和实验研究。 研究了冲击地压的发生启动:提出了启动的能量准则和扰动响应准则;得到了煤柱、采煤工作面及圆形巷道发生冲击地压的解析解;提出了一个新的冲击倾向性指标即煤岩弹性模量E和降模量λ之比E/λ,建立了发生冲击地压的临界软化区深度、临界载荷、临界开采深度及冲击地压发生后释放能量与E/λ关系;提出了阻力区概念,给出了临界阻力区大小和E/λ关系。该部分研究成果使冲击地压的预测和防治建立在更加坚实的力学基础之上。 研究了冲击地压启动后煤岩变形破坏规律:发现冲击地压启动后煤岩变形破坏产生局部化;提出通过研究变形局部化过程来研究冲击地压启动后煤岩变形破坏过程;通过大刚度和小加载速率控制冲击地压启动后变形破坏过程,采用白光数字散斑相关方法定量化跟踪煤岩试件表面变形场,实验观测了试件试验机系统冲击地压启动后煤岩变形破坏局部化过程,并首次测得了煤和砂岩的变形局部化带的宽度;引入材料内部长度参数l,提出了描述冲击地压启动后变形破坏的梯度塑性本构关系;得到了大刚度和小加载速率下试件试验机系统冲击地压启动后煤岩变形局部化带宽度的解析解;将带宽实测值代入理论解中,得到了参数l;通过对三个矿井的冲击地压分析,发现其发生次数和震级之间符合Gutenberg-Richter公式,给出了冲击地压发生最大震级公式。该部分研究成果使冲击地压由“全面”防治转变为“针对性”防治成为可能。 对冲击地压发生全过程进行了相似模拟实验研究:提出了物理模拟冲击地压发生全过程的相似系数E/λ和l,研制了冲击地压模拟的系列相似材料;进行了圆形巷道冲击地压模拟实验,得到了冲击地压发生的临界载荷,理论解和实验值对比,误差为5.7%;对大安山矿3.2级冲击地压进行了模拟,再现了实际采煤工作面的冲击地压,并对该工作面后续开采进行了模拟,现场按所提模拟方案进行开采,该工作面已安全开采完毕。该部分研究成果使冲击地压由以“治”为主转变为以“防”为主成为可能。 对断层冲击地压进行了研究:建立了发生准则;进行了理论和模拟实验研究;建立了断层冲击地压的粘滑模型;解释了一些断层冲击地压现象。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:1999
【分类号】:TD324

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘洪磊;杨天鸿;黄德玉;刘爱军;;桓仁铅锌矿复杂采空区处理方案[J];东北大学学报(自然科学版);2011年06期
2 付琳;潘一山;李国臻;;岩体电荷检测仪的研制[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2008年S1期
3 郭延华;姜福兴;张常光;;高地应力下圆形巷道临界冲击地压解析解[J];工程力学;2011年02期
4 刘洪磊;杨天鸿;许宏亮;黄德玉;刘爱军;;桓仁铅锌矿隔离矿柱留设方案模拟研究[J];地下空间与工程学报;2012年04期
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7 唐治;潘一山;李忠华;阎海鹏;李国臻;赵扬锋;;煤岩体电荷检测在动力灾害预测中的应用[J];中国地质灾害与防治学报;2010年03期
8 于丽艳;潘一山;李忠华;李国臻;阎海鹏;王世娟;;吉林省道清矿北斜井南平峒煤层冲击地压危险性数值模拟[J];中国地质灾害与防治学报;2011年01期
9 王世娟;潘一山;李忠华;李国臻;阎海鹏;;吉林临江市永安煤矿煤层冲击倾向性数值模拟[J];中国地质灾害与防治学报;2011年02期
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3 邓利民;张芳;于华;;倾斜煤层冲击地压危险状况的数值模拟研究[A];第七届全国岩石动力学学术会议文集[C];2000年
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10 徐连满;煤矿冲击地压钻屑温度检测理论及应用[D];辽宁工程技术大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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4 谭海斌;房诚;王永红;;基于Matlab的数字散斑干涉图像处理[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2010年05期
5 张德万;肖峻峰;卢平;;近距离高瓦斯煤层群首采工作面顶板裂隙发育规律研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2012年01期
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9 陈文林,张永彬,杨天鸿,王述红,王鹏;露天转地下境界矿柱稳定性评价[J];地下空间;2004年02期
10 刘金海;冯涛;袁坚;;基于非线性灰色归类模型的岩爆预测方法[J];地下空间与工程学报;2005年06期
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1 陈少华;冯彪;;单轴拉伸下剪切带的应变梯度理论预测[A];塑性力学新进展——2011年全国塑性力学会议论文集[C];2011年
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5 王立久;王文亮;曹明莉;;混凝土结构模型研究综述[A];高性能混凝土的研究与应用——第五届全国高性能混凝土学术交流会论文[C];2004年
6 王杰;;原位岩体抗拉强度的测量方法[A];全国第三次工程地质大会论文选集(下卷)[C];1988年
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10 粱冰;章梦涛;;采区结构力学变化规律的分析[A];第二届全国结构工程学术会议论文集(上)[C];1993年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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7 潘建武;含单一天然弱面岩石试样的力学特性研究[D];河南理工大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 过江,罗周全,邓建,古德生;三维动态空区监测系统CMS在矿山的应用[J];地下空间与工程学报;2005年S1期
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10 李玉,黄梅,廖国华,张连城,关杰;冲击地压发生前微震活动时空变化的分形特征[J];北京科技大学学报;1995年01期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 商传玉;辛超;赵荣学;;深井厚煤层掘进工作面应力异常机理研究及防冲治理对策[J];硅谷;2012年18期
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 刘文岗;姜耀东;周宏伟;陈忠辉;;冲击倾向性煤体的细观特征与裂纹失稳的试验研究[A];第九届全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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中国期刊全文数据库 前10条
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 陶春玉,齐新良,王结流,纪厚民;孔庄矿水采工作面冲击地压分析及防治措施[J];江苏煤炭;2003年02期
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10 代高飞;岩石非线性动力学特征及冲击地压的研究[D];重庆大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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3 于先富;龙家堡煤矿冲击地压测控技术研究[D];辽宁工程技术大学;2008年
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5 余锋;平顶山矿区煤岩冲击试验及冲击地压预测研究[D];河南理工大学;2009年
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8 刘志刚;基于声发射原理的冲击地压监测装备研究及应用[D];山东科技大学;2011年
9 刘振国;华亭煤矿巷道冲击地压灾害预警研究[D];西安科技大学;2012年
10 王铁林;赵庄矿煤巷掘进冲击地压影响因素及控制技术研究[D];辽宁工程技术大学;2012年
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