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矿井非典型动力现象及评价方法

唐建新  
【摘要】:本文发现并提出了矿井非典型动力现象,对该现象进行了定义、表述了其特点、表现形式及危害性。论文深入研究了矿井非典型动力现象发生的机理,通过事故区原岩应力现场实测,煤(岩)物理力学性质实验室测定,采场地应力三维弹塑性有限元分析、各厚层坚硬顶板的初次及周期断裂步距计算,以及断裂岩块的平衡结构分析,认为在地质构造和采动影响下,具有特殊物理力学性质,位于弯曲下沉带最下位的“主关键层”的初次断裂失稳,摧毁了其下“砌体梁”平衡结构,是导致矿井非典型动力现象的最主要、最直接的原因,顶板岩层结构、原岩应力、“主关键层” 的冲击倾向性是影响矿井非典型动力现象发生的三大主要因素。 论文根据矿井非典型动力现象发生的机理及三大主要影响因素的特点,运用模糊综合评判的原理和方法,建立了矿井非典型动力现象发生的数学模型: 。又根据关键层理论,选择主关键层厚度、单轴抗压强度、相对高度以及直接顶厚与采高的比值四个指标来表述顶板岩层结构对矿井非典型动力现象的影响;原岩应力的影响可用两类指标来表述,一类是实测原岩应力,并计算主关键层的弹性变形能比值及采深;另一类是用地质构造痕迹结合采深来模糊综合评判原岩应力的影响,采用主关键层的弹性能指标、弹性变形指标、冲击能指标、刚度比指数和修正的冲击能指标等5项参数来表述主关键层的冲击倾向性影响。论文对以上各类指标的作用、测定方法、影响的隶属度及权值的确定原则均进行了研究,并建立了矿井非典型动力现象的评判方法。 论文运用所建立的矿井非典型动力现象发生的数学模型,对白皎煤矿20112工作面事故区进行了评判,对该矿未采工作面(20132和20152两个工作面)进行了预测,其结果符合开采实践,说明本文对矿井非典型动力现象发生机理的认识,并据此建立的数学模型和创立的评判方法是恰当的。


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