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《辽宁工程技术大学》 2004年
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构造应力型冲击地压发生条件研究

陈学华  
【摘要】:煤矿冲击地压一直是岩体力学及矿山压力防治研究的难点之一,从理论到防治都尚未完全解决。而在近些年,我国东部进入深部开采的矿区仍然出现较多的冲击地压显现,给矿井生产和安全带来了极大的威胁,因而有必要对这些冲击地压显现进行系统的、深入的研究。冲击地压的生成环境、发生地点、宏观和微观上的显现形态多种多样,它的显现强度和所造成的破坏程度相差也很大。截止目前为止,研究的基础绝大部分基于重力场的条件,虽然部分研究涉及构造应力场,也只是定性地分析地质构造以及构造应力对冲击显现的影响,还缺乏对构造应力作用下冲击发生条件进行定量研究。 本文以矿井构造应力型冲击显现为背景,综合采用实验室试验、现场测试、理论分析及数值模拟等研究方法,建立了力学模型,模拟了冲击显现过程,对构造应力型冲击的发生条件进行了深入的研究,建立了预测冲击的判据,并用于预测未开采区的冲击危险。 本文所做的研究工作如下: 1.通过钻孔冲击物理试验,研究了钻孔冲击的临界压力,以及钻孔冲击的条件;通过数值模拟,与物理试验相同的试验结果相验证,并揭示了钻孔冲击时卸载的应力降以及能量释放特征。 2.利用数值模拟方法研究了在损伤状态下支承压力的分布及变化规律以及支承压力随开采深度、煤层性质(强度及弹模)和厚度、上覆岩层的性质的变化而变化的规律。 3.以次生应力的实测及监测结果为基础,模拟研究了在构造应力作用下不同尺寸煤柱中的煤层及岩层中的应力分布,进而建立了模拟冲击发生的加载条件的力学模型。 4.用数值模拟方法模拟构造应力作用下底板冲击地压显现,并揭示了数值模拟冲击显现所具有的特征并提出判定冲击的原则。 5.研究侧压系数对构造型冲击发生条件的影响,提出了临界水平主应力的概念,分析了临界水平主应力随侧压系数的变化而变化的规律,以及临界水平主应力对冲击地压发生的影响。 6.分析在不同厚度硬软煤岩层组合条件下构造应力型冲击发生的条件,提出了底板结构系数的概念以及底板煤岩组合冲击理论,并阐述了该理论的基本内容。 7.通过综合分析现场冲击发生条件以及构造应力型冲击发生的条件的模拟计算结果,首次提出构造应力型冲击发生条件的两个判据:巷道方位或回采工作面方位与最大 辽宁工程技术大学博士学位论文 水平主应力方位两者的夹角a)70“;满足最大水平主应力。hl)临界水平主应力。。hs。 8.以东滩矿为应用背景,通过地应力实测和数值模拟方法研究井田的原岩应力分布 状态,得出了最大水平主应力的分布状况及其随采深加大而变化的情况;应用构造型冲 击发生的两个判据,对东滩三个采区设计工作面的冲击危险进行了预测,并研究了大直 径钻孔卸压的解危措施。
【学位授予单位】:辽宁工程技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TD324

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【引证文献】
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 陈学华;黄明利;;水平构造应力对发生冲击地压作用的数值分析[A];第九届全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 成云海;微地震定位监测在采场冲击地压防治中的应用[D];山东科技大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 刘志伟;构造和应力对煤与瓦斯突出的控制作用研究[D];辽宁工程技术大学;2007年
2 张绪言;大同矿区巷道冲击地压特征及冲击倾向性研究[D];太原理工大学;2006年
3 潘俊锋;冲击危险性厚煤层采动应力场特征研究[D];煤炭科学研究总院;2006年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 刘成基,李强,于政喜;地质动力区划方法及其在煤矿中的应用[J];东北煤炭技术;1996年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 任伟杰,杜广林,潘一山;振动对煤体裂隙分布和力学性能的影响[J];辽宁工程技术大学学报;1997年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 万志军;赵阳升;窦林名;刘长友;;煤矿冲击地压问题的系统分析法与时间相关性[A];岩石力学新进展与西部开发中的岩土工程问题——中国岩石力学与工程学会第七次学术大会论文集[C];2002年
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3 徐曾和;徐曙明;;中点约束弹性固嵌梁岩爆发生的充要条件[A];第二届全国结构工程学术会议论文集(下)[C];1993年
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5 李纪青;齐庆新;毛德兵;王永秀;;应用煤岩组合模型方法评价煤岩冲击倾向性探讨[A];第九届全国岩石动力学学术会议论文集[C];2005年
6 潘一山;李忠华;唐鑫;;阜新矿区深部高瓦斯矿井冲击地压研究[A];东北岩石力学与工程分会学术讨论会论文集[C];2005年
7 徐曾和;章梦涛;;冲击地压失稳理论及其应用[A];第二届全国岩石动力学学术会议论文选集[C];1990年
8 陆家佑;;岩爆数值模拟与预测[A];第三届全国岩石动力学学术会议论文选集[C];1992年
9 徐曾和;;中点约束弹性嵌固梁岩爆发生的充要条件[A];第三届全国岩石动力学学术会议论文选集[C];1992年
10 王来贵;潘一山;梁冰;章梦涛;;冲击地压的分叉分析[A];第四届全国岩石动力学学术会议论文选集[C];1994年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孙国玺;多变异拟子—基因共同进化算法的理论及应用研究[D];华南理工大学;2006年
2 闻久成;辽宁核电厂地震危险性分析评价[D];吉林大学;2000年
3 刘向峰;采动损伤地层结构地震响应研究[D];辽宁工程技术大学;2005年
4 宋维源;阜新矿区冲击地压及其注水防治研究[D];辽宁工程技术大学;2004年
5 李胜;煤与瓦斯突出区域预测的模式识别方法研究[D];辽宁工程技术大学;2004年
6 孙业志;振动场中散体的动力效应与分形特征研究[D];中南大学;2002年
7 唐建新;矿井非典型动力现象及评价方法[D];重庆大学;2004年
8 韩晓雷;非饱和沙漠地基土的理论和工程应用研究[D];西安建筑科技大学;2005年
9 冯增朝;低渗透煤层瓦斯抽放理论与应用研究[D];太原理工大学;2005年
10 李士斌;深井岩石破碎规律及破碎的分形机理研究[D];大庆石油大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王志辉;孙村矿冲击地压区域预测研究[D];辽宁工程技术大学;2006年
2 陈志文;大台井岩巷岩爆发生机理及预防措施研究[D];辽宁工程技术大学;2006年
3 韩光;煤和瓦斯突出的气固耦合机理及分析[D];辽宁工程技术大学;2005年
4 武玉梁;基于MATLAB人工神经网络预测预报冲击地压的研究[D];山东科技大学;2005年
5 何峰;岩石结构的蠕变稳定性理论研究[D];辽宁工程技术大学;2005年
6 武君;河流水质模拟预测的常用方法研究与新方法探索[D];合肥工业大学;2005年
7 阚兴;大安山矿房山采区顶板活动规律及冲击地压研究[D];辽宁工程技术大学;2002年
8 王学滨;岩石变形局部化的FLAC数值模拟[D];辽宁工程技术大学;2002年
9 张全胜;冻融条件下岩石细观损伤力学特性研究初探[D];西安科技大学;2003年
10 张智慧;大台井急倾斜煤层冲击地压及注水防治研究[D];辽宁工程技术大学;2003年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王克杰,李永明,李仕明,翟新献,张吉林;能量分析在冲击地压发生过程中的应用[J];焦作工学院学报(自然科学版);2004年05期
2 曹运江,黄润秋,冯涛,汪禄生,刘新华,房冬恒,吕回;湖南利民矿井煤与瓦斯突出的构造差异性研究[J];成都理工大学学报(自然科学版);2005年02期
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4 李铁,蔡美峰,王金安,李大成,刘军;深部开采冲击地压与瓦斯的相关性探讨[J];煤炭学报;2005年05期
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7 齐黎明,林柏泉,支晓伟;上山掘进时卸压区应力及防突长度分析[J];中国矿业大学学报;2005年03期
8 程海旭,吴开统,庄灿涛;断层滑动速率、地震重复时间和平均应力降[J];地球物理学进展;1996年01期
9 王恩元,何学秋,窦林名,周世宁,聂百胜,刘贞堂;煤矿采掘过程中煤岩体电磁辐射特征及应用[J];地球物理学报;2005年01期
10 马瑾;刘力强;刘培洵;马胜利;;断层失稳错动热场前兆模式:雁列断层的实验研究[J];地球物理学报;2007年04期
中国重要会议论文全文数据库 前5条
1 齐庆新;康立军;毛德兵;王永秀;;我国冲击地压现状与研究进展[A];采矿工程学新论——北京开采所研究生论文集[C];2005年
2 毛德兵;齐庆新;王永秀;徐方军;;冲击危险性厚煤层合理开采方法研究[A];中国科协2004年学术年会第16分会场论文集[C];2004年
3 潘俊峰;;3DEC及其在煤矿开采中的应用[A];采矿工程学新论——北京开采所研究生论文集[C];2005年
4 蒋金泉;毛仲玉;潘立友;;长壁工作面冲击地压发生的区域性与时间性[A];第六届全国岩石动力学学术会议文集[C];1998年
5 章梦涛;;我国冲击地压预测和防治[A];第七届全国岩石动力学学术会议文集[C];2000年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 于泳;地块变形与断层地震的耦合数值模拟[D];中国地震局地质研究所;2002年
2 潘立友;冲击地压前兆信息的可识别性研究及应用[D];山东科技大学;2003年
3 逄焕东;岩体微地震的模式、定位及其失稳预报研究[D];山东科技大学;2004年
4 马其华;长壁采场覆岩“O”型空间结构及相关矿山压力研究[D];山东科技大学;2005年
5 潘一山;冲击地压发生和破坏过程研究[D];清华大学;1999年
6 李忠华;高瓦斯煤层冲击地压发生理论研究及应用[D];辽宁工程技术大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 雷毅;冲击危险性评价模型的建立及应用研究[D];煤炭科学研究总院;2005年
2 尹希文;寺河煤矿5.8~6.0m大采高综采面矿压规律研究[D];煤炭科学研究总院;2007年
3 杨小彬;矿震与天然地震相关性的研究[D];辽宁工程技术大学;2002年
4 胡大江;煤岩损伤特性及冲击地压的研究[D];重庆大学;2002年
5 李兴伟;工作面冲击地压声发射模式与应用[D];山东科技大学;2004年
6 董建军;煤岩系统模型冲击倾向的数值模拟研究[D];山东科技大学;2004年
7 兰永伟;钻孔卸压防治煤矿冲击地压的研究[D];辽宁工程技术大学;2005年
8 李雪青;阜矿集团五龙煤矿冲击地压事故分析与综合防治技术研究[D];辽宁工程技术大学;2005年
9 王志辉;孙村矿冲击地压区域预测研究[D];辽宁工程技术大学;2006年
10 张绪言;大同矿区巷道冲击地压特征及冲击倾向性研究[D];太原理工大学;2006年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 陶三宝;深部厚煤层开采冲击地压防治技术研究[D];山东科技大学;2007年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李忠华,潘一山;煤柱冲击地压的解析分析[J];地质灾害与环境保护;2001年02期
2 李忠华,潘一山;采煤工作面冲击地压的解析分析[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2002年01期
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5 张宏伟,张文军,段克信;现代构造应力场与矿井冲击地压[J];山东矿业学院学报;1996年03期
6 杨更社,谢定义,张长庆,蒲毅彬;岩石损伤扩展力学特性的CT分析[J];岩石力学与工程学报;1999年03期
7 葛修润,任建喜,蒲毅彬,马巍,朱元林;煤岩三轴细观损伤演化规律的CT动态试验[J];岩石力学与工程学报;1999年05期
8 肖洪天,杨若琼,周维垣;三峡船闸花岗岩亚临界裂纹扩展试验研究[J];岩石力学与工程学报;1999年04期
9 潘一山,章梦涛,李国臻;稳定性动力准则的圆形洞室岩爆分析[J];岩土工程学报;1993年05期
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
【相似文献】
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1 乔元栋;徐青云;;大同忻州窑矿冲击地压成因分析与防治措施探讨[J];山西大同大学学报(自然科学版);2010年04期
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3 赵斌,李秋,李新元;矿井深部开采冲击地压发生的规律及影响因素[J];煤炭工程;2005年11期
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7 韩安民,张周权;旗山煤矿冲击地压灾害浅析[J];煤炭科学技术;1997年04期
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9 林士良;马春笑;王广杰;;深井煤巷掘进冲击地压与瓦斯突出综合防治技术[J];中州煤炭;2009年07期
10 王本强;;构造应力下坚硬底板冲击地压机理分析[J];煤炭科技;2009年01期
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1 齐庆新;陈尚本;王怀新;毛德兵;王永秀;;冲击地压、岩爆、矿震的关系及其数值模拟研究[A];第八届全国岩石动力学学术会议论文集[C];2003年
2 韩军;张宏伟;刘志伟;窦世文;;海州立井冲击地压发生机理研究[A];第六届全国煤炭工业生产一线青年技术创新文集[C];2011年
3 王春耀;;不规则煤柱边缘工作面开采冲击地压危险性预测[A];煤炭科学与技术研究论文集[C];2010年
4 王应启;郑有雷;王志峰;;孤岛综放面冲击地压综合预测及防治技术[A];煤矿安全高效开采理论技术与实践[C];2010年
5 李兴亚;;忻州窑矿冲击地压发生原因与特点分析[A];矿山坚硬岩体控制学术讨论会论文集[C];1991年
6 乔伟;李文平;;深部矿井地应力场分布规律及其在冲击地压预测中的应用[A];第八届全国工程地质大会论文集[C];2008年
7 万志军;赵阳升;窦林名;刘长友;;煤矿冲击地压问题的系统分析法与时间相关性[A];岩石力学新进展与西部开发中的岩土工程问题——中国岩石力学与工程学会第七次学术大会论文集[C];2002年
8 王乃鹏;;关于冲击地压的类型与治理途径的探讨[A];矿山坚硬岩体控制学术讨论会论文集[C];1991年
9 邵维;陈苗虎;高兴;徐春宇;侯俊领;吴波;李小锋;;采场冲击地压动力学分析[A];煤炭开采新理论与新技术——中国煤炭学会开采专业委员会2010年学术年会论文集[C];2010年
10 王琳;;深井孤岛工作面冲击地压防治技术[A];第六届全国煤炭工业生产一线青年技术创新文集[C];2011年
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1 宁建民;华丰矿冲击地压预报防治达国际先进水平[N];经理日报;2008年
2 王连鹏;华丰煤矿强化冲击地压防治工作[N];经理日报;2007年
3 宁建民;华丰煤矿综合防治冲击地压矿井获新生[N];经理日报;2008年
4 傅玉祥 韩荣军 梁卫东;华丰矿科学防治冲击地压[N];中国煤炭报;2004年
5 赵劲松;重庆矿业携手辽宁工大治“地老虎”[N];经理日报;2008年
6 李玉帮;应用计算机信息预测冲击地压[N];中华合作时报;2003年
7 蒋荣宝;“双面喷浆、双道密闭”矿井防火效果好[N];经理日报;2007年
8 宋晓析;龙煤集团桃山矿 多举措迎战冲击地压[N];中华合作时报;2010年
9 宁建民;华丰矿数字化监测保安全[N];中国煤炭报;2006年
10 宁建民;应用新技术安全开采深部煤炭[N];现代物流报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王旭宏;大同矿区“三硬”煤层冲击地压发生机理研究[D];太原理工大学;2010年
2 郭建卿;液固全耦合爆破致裂防治冲击地压机理与应用研究[D];中国矿业大学(北京);2010年
3 王超;基于未确知测度理论的冲击地压危险性综合评价模型及应用研究[D];中国矿业大学;2011年
4 闫永敢;大同矿区冲击地压防治机理及技术研究[D];太原理工大学;2011年
5 兰天伟;大台井冲击地压动力条件分析与防治技术研究[D];辽宁工程技术大学;2012年
6 张寅;深部特厚煤层巷道冲击地压机理及防治研究[D];中国矿业大学;2010年
7 宋大钊;冲击地压演化过程及能量耗散特征研究[D];中国矿业大学;2012年
8 陈学华;构造应力型冲击地压发生条件研究[D];辽宁工程技术大学;2004年
9 刘卫东;冲击地压预测的声发射信号处理关键技术研究[D];中国矿业大学;2009年
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
1 张绪言;大同矿区巷道冲击地压特征及冲击倾向性研究[D];太原理工大学;2006年
2 徐厚学;江合煤矿煤岩层冲击地压危险性与防治技术研究[D];重庆大学;2010年
3 武文宾;冲击地压的非线性岩梁混沌动力学分析[D];山东科技大学;2010年
4 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
5 姜世元;缺陷法控制冲击地压的力学分析及应用[D];山东科技大学;2010年
6 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
7 田少飞;彭庄煤矿冲击地压危险性评价及预测防治[D];山东科技大学;2011年
8 袁野;集贤煤矿冲击地压综合防治技术研究[D];辽宁工程技术大学;2011年
9 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
10 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
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