瓦斯压力影响下煤岩力学性质与冲击能量指数演化规律及机制 被引量：5

1

作者 丁鑫 肖晓春 潘一山 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期98-106,共9页

深部煤层冲击地压诱发瓦斯涌出、突出事故频繁发生,对井下安全生产带来了巨大威胁,厘清瓦斯对煤岩力学性质、冲击倾向性演化规律是建立有效防治手段的基础。运用物理试验方法,基于自主研发的可视化煤岩流−固耦合试验系统,研究瓦斯压力... 深部煤层冲击地压诱发瓦斯涌出、突出事故频繁发生,对井下安全生产带来了巨大威胁,厘清瓦斯对煤岩力学性质、冲击倾向性演化规律是建立有效防治手段的基础。运用物理试验方法,基于自主研发的可视化煤岩流−固耦合试验系统,研究瓦斯压力影响的煤岩吸附、力学性质及碎块分布规律,分析瓦斯影响的煤岩冲击能指数演化特征与机制。结果表明:具有强冲击倾向性煤岩的瓦斯等温吸附曲线符合Langmuir模型,随瓦斯压力升高,煤岩软化特性越发明显,弹性模量、软化模量均呈阶段性降低,瓦斯对二者在煤岩峰值前后具有不同的影响效果且存在临界压力,试样破坏形式呈“脆性张拉→剪切→张拉+塑性流动”过渡,冲击能指数与试样碎块尺度均呈先减小后增大的“V”形变化特征,破碎后具有更多盈余能;含瓦斯煤岩小尺度碎块是灾害发生的客观条件,瓦斯膨胀能为煤体动态失稳提供了额外的能量,增大了冲击地压发生过程的强动力性和破坏性,这种煤岩基质骨架与瓦斯运移的固−流耦合降低了冲击地压发生的临界指标且具有更高的致灾潜能。研究成果与启示为进一步判定深部高瓦斯煤层灾变倾向并建立行之有效的防治手段提供了试验基础和研究思路。 展开更多

关键词 煤岩力学性质 冲击能量指数 冲击地压 高瓦斯煤层 瓦斯吸附特征 分形维数

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千秋煤矿煤的单轴抗压强度与冲击能量指数关系 被引量：5

2

作者 李宝富 齐利伟 +1 位作者 任永康 常垒 《煤炭工程》 北大核心 2011年第12期68-70,共3页

为了搞清煤体强度对冲击地压防治的影响,通过试验研究了千秋煤矿二号煤层试样单轴抗压强度与冲击能量指数之间的关系。结果表明煤样的冲击能量指数与单轴抗压强度呈较显著的线性关系。煤样的浸水软化试验证明煤的冲击能量指数随单轴抗... 为了搞清煤体强度对冲击地压防治的影响,通过试验研究了千秋煤矿二号煤层试样单轴抗压强度与冲击能量指数之间的关系。结果表明煤样的冲击能量指数与单轴抗压强度呈较显著的线性关系。煤样的浸水软化试验证明煤的冲击能量指数随单轴抗压强度降低而减小。降低煤层的煤体强度可以消减煤的冲击倾向性,是防治冲击地压发生内因的有效措施。 展开更多

关键词 单轴抗压强度 冲击能量指数 冲击地压 浸水软化试验

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基于实际冲击能量指数(W)的岩爆预测技术研究 被引量：3

3

作者 饶运章 李雪珍 《黄金科学技术》 CSCD 2015年第4期63-67,共5页

岩爆是深井矿山开采过程中常见的一种地质灾害。岩爆的发生不仅威胁到井下人员、设备和材料的安全,还会破坏地下采场结构。为了预防岩爆的危害,可从岩爆的倾向性、发生强度及位置进行研究。在分析岩石冲击能量指数(WCF)和弹性变形能指数... 岩爆是深井矿山开采过程中常见的一种地质灾害。岩爆的发生不仅威胁到井下人员、设备和材料的安全,还会破坏地下采场结构。为了预防岩爆的危害,可从岩爆的倾向性、发生强度及位置进行研究。在分析岩石冲击能量指数(WCF)和弹性变形能指数(WET)的基础上,发现WCF存在夸大实际岩体中存储的弹性变形能的问题,因此提出实际冲击能量指数(W)。构建以实际冲击能量指数(W)为主,弹性变形能指数(WET)和岩石脆性指数(K)为辅的爆脱型岩爆预测新技术,将其运用于冬瓜山铜矿的矿井岩爆预测,所得预测结果证明实际冲击能量指数(W)比岩石冲击能量指数(WCF)能更好地预测矿山的岩爆问题,预测效果更加真实、可靠,表明构建的岩爆预测新技术有效。 展开更多

关键词 岩爆预测技术 实际冲击能量指数 弹性变形能指数 岩石脆性指数

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卸压加载方法在测量冲击能量指数中的应用

4

作者 曾范永 李成全 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2011年第5期52-54,共3页

为了测定煤岩试样的冲击能量指数KE,在没有电液伺服试验机和刚性试验机的条件下,开发了卸压加载方法并利用该方法设计了一套实验装置。利用该实验装置对通化矿务局煤矿现场所取煤样进行冲击能量指数KE的测定,得出了一定的数据并绘制出... 为了测定煤岩试样的冲击能量指数KE,在没有电液伺服试验机和刚性试验机的条件下,开发了卸压加载方法并利用该方法设计了一套实验装置。利用该实验装置对通化矿务局煤矿现场所取煤样进行冲击能量指数KE的测定,得出了一定的数据并绘制出应力–应变全程曲线,验证了卸压加载方法的可行性。结合其他方法测出的弹性能量指数、动态破坏时间及单轴抗压强度,可以判断相关矿井能否发生冲击地压灾害。 展开更多

关键词 冲击能量指数 卸压加载 应力-应变全程曲线 冲击地压

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低强度冲击倾向性煤岩相似材料配比试验研究

5

作者 梁伟康 华心祝 +2 位作者 李琛 潘伟鹏 谢宇航 《煤炭工程》 北大核心 2024年第11期132-139,共8页

物理模拟试验是研究煤岩冲击地压的重要科学手段之一,研制出低强、冲击倾向性的煤岩相似材料,是冲击地压物理模拟研究的关键。针对材料性能要求,引入冲击能量指数和脆性指数,采用正交试验设计法与敏感性分析法,选取碳酸钙含量、重晶石... 物理模拟试验是研究煤岩冲击地压的重要科学手段之一,研制出低强、冲击倾向性的煤岩相似材料,是冲击地压物理模拟研究的关键。针对材料性能要求,引入冲击能量指数和脆性指数,采用正交试验设计法与敏感性分析法,选取碳酸钙含量、重晶石粉含量、石膏水泥质量比和水含量4个因素,设计4因素5水平共25组正交配比方案。开展试样单轴压缩及声发射特征试验,得到试样应力-应变曲线和声发射演化特征并测定每组试样强度、冲击能量指数等性能参数,对比分析各试验参数在4个影响因素不同水平下的变化规律,并以冲击能量指数和脆性指数作为筛选条件挑选相似材料配比方案。试验结果表明:水含量和碳酸钙含量是制备低强度冲击强煤岩相似材料的主导因素,改变石膏水泥质量比能够调节相似材料脆性程度与强度;以冲击能量指数K_(E)≥1.5、脆性指数B_(Izhou)≥0.2为选择标准,共得到6组低强度高冲击倾向材料配比,水含量为19%~25%,碳酸钙含量为26%~32%时制备试样冲击倾向性能够满足试验要求;试样加载过程中,屈服阶段之前声发射事件不活跃,进入屈服阶段后振铃计数陡增,出现高能量破坏,屈服前后呈现“平稳过渡,急剧上升”的趋势。 展开更多

关键词 冲击能量指数 相似材料 冲击地压 脆性指数 声发射

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率效应影响下煤的冲击特性评价方法及应用 被引量：15

6

作者 李海涛 宋力 +2 位作者 周宏伟 姜耀东 王宏伟 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期2763-2771,共9页

加载速率的变化能够影响煤的强度表现,进而影响煤的冲击特性。选取属性相近(出自同一煤块)煤样进行多加载速率力学试验,得到试样的部分冲击特性评价指标(单轴抗压强度和冲击能量指数)随加载速率的变化规律,结果表明,上述指标随加载速率... 加载速率的变化能够影响煤的强度表现,进而影响煤的冲击特性。选取属性相近(出自同一煤块)煤样进行多加载速率力学试验,得到试样的部分冲击特性评价指标(单轴抗压强度和冲击能量指数)随加载速率的变化规律,结果表明,上述指标随加载速率的增加先升高后降低,即存在临界加载速率,其冲击倾向性评价结果出现从无到强的全部可能性,且临界加载速率对应最强冲击可能性,提出描述该特性的"加载速率敏感度"指标和避免临界加载速率的方法,基于现场监测设计工作面推进速度与试验室加载速率的转换流程,实现了试验室结论向现场的应用,应用表明该方法具有较好的适用性。 展开更多

关键词 率效应 冲击特性 单轴抗压强度 冲击能量指数 加载速率敏感度

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煤层冲击倾向性试验研究 被引量：16

7

作者 陈绍杰 郭惟嘉 +1 位作者 杨永杰 邹杰 《矿业安全与环保》 北大核心 2007年第2期10-11,14,共3页

采用MTS对山东某矿3下煤进行了煤层冲击倾向性试验研究,通过对冲击能量指数、弹性能量指数和动态破坏时间3个煤层冲击能量指标的试验和分析,得出煤层具有较弱的冲击倾向;结合实际采矿条件,应加强冲击地压的预测预报,以保证矿井的安全生产。

关键词 煤层 冲击倾向性试验 冲击能量指数 弹性能量指数 动态破坏时间

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冲击倾向性煤体力-电感应规律试验研究 被引量：4

8

作者 潘一山 杨月 +2 位作者 罗浩 李忠华 朱小景 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期119-123,共5页

为提高冲击地压预测的准确性,应用自行研发的多通道电荷感应监测系统,对单轴压缩条件下冲击倾向性煤体变形破坏过程中力-电感应规律进行了试验研究。结果表明：冲击倾向性煤体的单轴抗压强度大,破坏失稳时间短,煤体失稳具有显著的突发... 为提高冲击地压预测的准确性,应用自行研发的多通道电荷感应监测系统,对单轴压缩条件下冲击倾向性煤体变形破坏过程中力-电感应规律进行了试验研究。结果表明：冲击倾向性煤体的单轴抗压强度大,破坏失稳时间短,煤体失稳具有显著的突发性特点;冲击倾向性煤体的电荷波动幅值大于无冲击倾向性煤体的电荷波动幅值;冲击倾向性煤体的单位时间电荷量大于无冲击倾向性煤体的单位时间电荷量;冲击倾向性煤体表面累积的自由电荷总量和单位时间内从煤体表面逃逸出来的自由电荷数多于无冲击倾向性煤体的表面累积的自由电荷总量和单位时间内从煤体表面逃逸出来的自由电荷数;冲击倾向性煤体力-电感应规律曲线中存在一个冲击失稳的超前预警时间区域,该区域可为预测煤体发生冲击失稳做好预报准备。 展开更多

关键词 安全工程 冲击倾向性 煤体 冲击能量指数 单轴压缩 力-电感应 冲击地压

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红阳矿区12^#煤层及其顶板冲击倾向性试验研究 被引量：2

9

作者 王炯 崔家森 +3 位作者 郝育喜 张逸龙 孟志刚 王浩 《中国矿业》 北大核心 2016年第5期70-73,101,共5页

冲击地压是煤矿深部开采面临的最主要动力灾害之一,红阳矿区主采的12#煤层开采深度已接近1000m,冲击动力灾害愈发严重。为了解冲击动力学灾害发生的机理,依据煤层及顶板岩层冲击倾向性分类及指数的测定方法和标准,通过室内岩石力学试验... 冲击地压是煤矿深部开采面临的最主要动力灾害之一,红阳矿区主采的12#煤层开采深度已接近1000m,冲击动力灾害愈发严重。为了解冲击动力学灾害发生的机理,依据煤层及顶板岩层冲击倾向性分类及指数的测定方法和标准,通过室内岩石力学试验得出煤样的单轴抗压强度为6.51MPa、冲击能量指数为1.93、弹性能量指数为3.11、动态破坏时间为252ms,煤层顶板弯曲能量指数为101.922kJ,综合判定12#煤层及其顶板均具有弱冲击倾向性。以上述研究结果为基础,结合红阳矿区12#煤层的实际生产条件,为该煤层深部开采延伸工程中的冲击地压预测及防治提供参考依据。 展开更多

关键词 红阳矿区 冲击倾向性 单轴抗压强度 冲击能量指数 弹性能量指数 动态破坏时间

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跃进煤矿煤岩冲击倾向性试验研究 被引量：3

10

作者 支光辉 黄春光 《煤炭工程》 北大核心 2009年第11期76-78,共3页

煤岩冲击倾向性研究是冲击地压机理研究的重要组成部分,也是冲击地压预测预报及防治的基础。针对义马跃进煤矿特点,运用RMT-150型试验系统对该矿开采煤层及顶板岩层进行煤岩冲击倾向性试验,得出所采煤层及其顶板岩层均具有弱冲击倾向性... 煤岩冲击倾向性研究是冲击地压机理研究的重要组成部分,也是冲击地压预测预报及防治的基础。针对义马跃进煤矿特点,运用RMT-150型试验系统对该矿开采煤层及顶板岩层进行煤岩冲击倾向性试验,得出所采煤层及其顶板岩层均具有弱冲击倾向性;结合跃进煤矿实际开采条件,应加强冲击地压的预测预报及防治工作,以保证矿井的安全生产。 展开更多

关键词 冲击地压 冲击倾向性 冲击能量指数 弹性能量指数 动态破坏时间

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煤岩物理力学性质与冲击倾向性关系 被引量：22

11

作者 李宏艳 《煤矿开采》 北大核心 2011年第3期43-46,55,共5页

冲击倾向性是煤岩介质的固有属性,是发生冲击矿压的必要条件,物理力学参数表征煤岩介质的性质,基于大量煤岩介质物理力学参数数据及冲击倾向性结果,分析了煤岩物理力学性质中吸水性、强度参数、变形参数与冲击倾向性之间的定量或定性关... 冲击倾向性是煤岩介质的固有属性,是发生冲击矿压的必要条件,物理力学参数表征煤岩介质的性质,基于大量煤岩介质物理力学参数数据及冲击倾向性结果,分析了煤岩物理力学性质中吸水性、强度参数、变形参数与冲击倾向性之间的定量或定性关系。试验研究及理论分析结果表明,随着煤岩介质吸水性增强,其动态破坏时间越长,冲击能量指数越低,冲击倾向性程度越低;煤岩介质随着单轴抗压强度的增强,受载过程中积蓄的弹性应变能增大而耗散的永久变形能减少,冲击倾向性增加;弹性模量大于9GPa时,冲击倾向性类别只为强冲击。 展开更多

关键词 冲击倾向性 物理力学参数 动态破坏时间 冲击能量指数 弹性能量指数

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受断层影响的采场冲击地压危险区域划分研究 被引量：2

12

作者 王磊 张永久 《中国煤炭》 北大核心 2017年第2期108-113,共6页

对安徽省朱集东矿首采面冲击地压倾向进行了鉴定,测试的煤样动态破坏时间、冲击能量指数、弹性能量指数平均值显示无冲击倾向,但个别试样具有冲击地压倾向,说明在开采条件具备时具有冲击危险。根据工程实际,重点分析工作面构造、顸板运... 对安徽省朱集东矿首采面冲击地压倾向进行了鉴定,测试的煤样动态破坏时间、冲击能量指数、弹性能量指数平均值显示无冲击倾向,但个别试样具有冲击地压倾向,说明在开采条件具备时具有冲击危险。根据工程实际,重点分析工作面构造、顸板运动、煤柱留设等对冲击地压的影响,为合理划分冲击危险区域提供了依据。 展开更多

关键词 首采面 冲击地压 动态破坏时间 冲击能量指数 弹性能量指数 断层 顶板运动 煤柱留设 危险区域

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组合方式对煤岩组合体力学特性和冲击倾向性影响实验研究 被引量：27

13

作者 秦忠诚 陈光波 秦琼杰 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2017年第5期655-661,共7页

为探讨组合方式对煤岩组合体力学特性和冲击倾向性的影响,基于煤岩单体试件单轴压缩实验,对自主构建的二元、三元组合体开展单轴压缩实验研究,探讨不同组合体力学特性和冲击倾向性规律。结果表明:组合体呈"碎状"、"锥形&... 为探讨组合方式对煤岩组合体力学特性和冲击倾向性的影响,基于煤岩单体试件单轴压缩实验,对自主构建的二元、三元组合体开展单轴压缩实验研究,探讨不同组合体力学特性和冲击倾向性规律。结果表明:组合体呈"碎状"、"锥形"、"Y形"破坏;应力应变曲线对比明显,有煤参与的组合体,压密阶段明显,无煤参与的组合体,弹、塑性阶段显著;组合体强度受中间试件和上下试件接触面积的影响:中间试件相同时,上下试件接触面积越大,组合体强度越小;组合体中弹性模量小的软弱岩层是能量积聚的主要载体;组合体组分之间硬度差别越大,冲击能量指数越大,冲击倾向性越强。 展开更多

关键词 冲击地压 组合方式 煤岩组合体 冲击能量指数

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千秋煤矿2号煤层冲击倾向性判别指标研究 被引量：11

14

作者 李宝富 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 2014年第5期62-67,共6页

在对现行冲击倾向性指标分析的基础上,综合考虑煤样变形破坏过程中冲击能量效应和时间效应,提出有效冲击能量速度指数这一新的冲击倾向性判定指标。建立了煤样的单轴压缩峰值前塑性变形消耗能量的计算模型,得出了有效冲击能量速度指数... 在对现行冲击倾向性指标分析的基础上,综合考虑煤样变形破坏过程中冲击能量效应和时间效应,提出有效冲击能量速度指数这一新的冲击倾向性判定指标。建立了煤样的单轴压缩峰值前塑性变形消耗能量的计算模型,得出了有效冲击能量速度指数的计算方法和判定准则。通过试验、分析和计算,论证了单轴抗压强度和有效冲击能量速度指数作为煤层冲击倾向性判定指标的可行性和可靠性。研究结果表明:以冲击能量指数、弹性能量指数、动态破坏时间、单轴抗压强度和有效冲击能量速度指数五个指标作为千秋煤矿2号煤层冲击倾向性判别指标,可以增强判定结果的可靠性和准确性。 展开更多

关键词 单轴抗压强度 有效冲击能量速度指数 冲击倾向性 判别指标

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厚煤层掘进工作面强震动诱发底煤卸压失效机理研究 被引量：1

15

作者 刘玉宾 朱斯陶 +5 位作者 张修峰 王绪友 李增强 周均忠 张斌 王高昂 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第5期104-115,共12页

针对厚煤层掘进工作面底煤爆破断底卸压后仍发生冲击地压的现象,以新疆硫磺沟煤矿厚煤层掘进工作面为工程背景,采用现场调研、理论分析、数值模拟等方法,对厚煤层掘进工作面强震动诱发底煤卸压失效机理进行研究。研究结果表明:由于掘进... 针对厚煤层掘进工作面底煤爆破断底卸压后仍发生冲击地压的现象,以新疆硫磺沟煤矿厚煤层掘进工作面为工程背景,采用现场调研、理论分析、数值模拟等方法,对厚煤层掘进工作面强震动诱发底煤卸压失效机理进行研究。研究结果表明:由于掘进导致围岩卸荷过程中煤体剪切破坏产生强烈震动,震动波能量主要被松散底煤吸收,最终导致底煤发生冲击;提出了强震动诱发底煤卸压失效的能量判据,基于此计算得到硫磺沟煤矿厚煤层掘进工作面底煤抛出高度=1.26 m,验证了理论分析的准确性,同时得到卸压底煤冲击的临界震源能量hc=13.7 k J;最后通过FLAC3D模拟了不同震源能量对卸压底煤的扰动效应,得到当震源总能量为22, 32, 42 k J时,底煤最大垂直速度分别为4.32, 6.91, 16.65 m/s,底煤最大位移量分别为0.11, 0.57, 1.40 m;底煤垂直速度随着震源总能量的增加不断增大,随着动载作用时间的增加呈现先迅速增大后迅速减小最后衰减为零的趋势;底煤位移随着震源总能量的增加而增大,随着动载作用时间的增加其增大趋势逐渐变缓,在动载作用时间为3/5个周期时达到最大值,辅助验证了理论分析的准确性。 展开更多

关键词 厚煤层 冲击地压 震动波 厚底煤 卸压失效 底煤冲击能量指数

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千秋煤矿煤样浸水软化实验及其防冲效果分析 被引量：2

16

作者 李宝富 任永康 +1 位作者 齐利伟 常垒 《中国煤炭》 北大核心 2011年第7期98-101,共4页

为提高千秋煤矿2#煤层注水防冲效果,对煤样进行浸水软化试验以确定煤层超前注水的最佳时间,并对煤样浸水前后的冲击性能进行分析。实验结果表明,煤样浸水周期为14 d时软化效果最佳,且煤样冲击能量指数比浸水前明显减小。

关键词 煤层注水 浸水软化 冲击地压 冲击能量指数

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