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孤岛工作面采前冲击危险性预评估研究 被引量：17
1
作者 朱广安 窦林名 +1 位作者 丁自伟 解嘉豪 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期819-827,共9页
为研究开采扰动下孤岛工作面冲击危险性,基于覆岩空间结构理论分析了开采前后两侧采空区顶板结构动态变化和力学响应。首先基于能量力学模型,推导了工作面开采后覆岩演化高度的计算公式。根据两侧采空区顶板结构的不同,将孤岛工作面覆... 为研究开采扰动下孤岛工作面冲击危险性,基于覆岩空间结构理论分析了开采前后两侧采空区顶板结构动态变化和力学响应。首先基于能量力学模型,推导了工作面开采后覆岩演化高度的计算公式。根据两侧采空区顶板结构的不同,将孤岛工作面覆岩结构分为长臂对称＂T＂结构、短臂对称＂T＂结构和非对称＂T＂结构。进而通过理论分析了3种孤岛工作面覆岩结构的应力传递机制,建立了孤岛工作面静载荷、动载荷估算模型,进而提出了工作面支承压力估算方法,并构建了孤岛工作面采前冲击危险预评估体系。采用估算模型及评估方法,对朝阳煤矿3112孤岛工作面进行了冲击危险性评估,为现场实践提供理论依据。 展开更多
关键词 孤岛工作面 覆岩结构 覆岩演化高度 应力分布 冲击危险性
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动载诱发近直立煤层水平分段开采冲击矿压的数值模拟研究 被引量：15
2
作者 李安宁 窦林名 +3 位作者 王正义 曹晋荣 王崧玮 山长昊 《煤炭工程》 北大核心 2018年第9期83-87,共5页
针对近直立煤层特殊的赋存条件和水平分段开采的技术条件,建立顶底板夹持梁的力学模型,对诱发冲击的动静载力源进行简要分析。基于分析结果采用FLAC3D数值模拟方法分析了动载作用下近直立特厚煤层工作面煤体应力、位移等的动态响应特征... 针对近直立煤层特殊的赋存条件和水平分段开采的技术条件,建立顶底板夹持梁的力学模型,对诱发冲击的动静载力源进行简要分析。基于分析结果采用FLAC3D数值模拟方法分析了动载作用下近直立特厚煤层工作面煤体应力、位移等的动态响应特征,进而揭示了冲击显现机制。结果表明:在顶底板围岩破裂产生震动效应传播而来的冲击载荷扰动下,近直立煤层工作面底煤水平应力先升高后瞬间大幅降低,垂直位移也突然增大,煤体自身平衡状态被打破,易诱发冲击显现。基于近直立煤层冲击诱发机制,提出了煤体卸压爆破和顶、底板预裂爆破等解危措施并在现场实施,解危效果显著。 展开更多
关键词 近直立特厚煤层 水平分段开采 数值模拟 冲击矿压
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顶板-支护系统准共振诱发冲击地压机制研究 被引量：3
3
作者 王凯兴 薛佳琪 +2 位作者 潘一山 窦林名 肖永惠 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期717-727,共11页
冲击地压的发生机制与防治是煤矿动力灾害研究的重要问题。巷道顶板-支护系统在围岩扰动作用下存在接近共振状态的准共振现象将诱发顶板支护系统的冲击灾害,表现为顶板的位移、速度、加速度3种准共振强响应。依据支护失稳及支护塑性屈... 冲击地压的发生机制与防治是煤矿动力灾害研究的重要问题。巷道顶板-支护系统在围岩扰动作用下存在接近共振状态的准共振现象将诱发顶板支护系统的冲击灾害,表现为顶板的位移、速度、加速度3种准共振强响应。依据支护失稳及支护塑性屈曲判别条件,给出支护动载破坏的3个安全系数及相应的危险扰动频率比区间,同时针对顶板支护系统准共振诱发的冲击灾害给出支护阻尼防冲控制分析。结果表明:在外界扰动力幅值低于静载下的支护临界破坏载荷时,顶板-支护系统的准共振现象是导致支护冲击破坏的主要原因;支护破坏的准共振危险扰动频率比区间与顶板支护系统的阻尼比及力幅比有关,随着阻尼比的增加,顶板准共振时的位移、速度及加速度响应幅值均减小,支护阻尼是对3种准共振响应均敏感的控制量;随着顶板支护系统阻尼比的增大或力幅比(外界扰动力幅值与支护静载破坏临界载荷之比)的下降,支护的危险扰动频率比区间范围将缩小甚至消失,同时阻尼比和力幅比取值均较小时,顶板支护系统在3种准共振下的危险扰动频率比取值区间较为接近。该研究将丰富对冲击地压发生机制的认识,同时对支护防冲控制设计具有参考价值。 展开更多
关键词 冲击地压 顶板-支护系统准共振 支护破坏 防冲控制
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双煤层不规则煤柱应力—能量演化规律及防冲技术研究 被引量：7
4
作者 窦林名 卢安良 +3 位作者 曹晋荣 白金正 刘建军 马宏军 《煤炭科技》 2021年第2期1-9,共9页
煤矿开采遗留煤柱区域往往是高应力和能量聚集区,多煤层开采条件下,当上部遗留煤柱与工作面煤柱重叠时,多重应力作用下煤柱区应力分布及能量演化更为复杂,工作面回采过程中易发生动力现象。以某矿双煤层开采遗留不规则煤柱区开采为背景... 煤矿开采遗留煤柱区域往往是高应力和能量聚集区,多煤层开采条件下,当上部遗留煤柱与工作面煤柱重叠时,多重应力作用下煤柱区应力分布及能量演化更为复杂,工作面回采过程中易发生动力现象。以某矿双煤层开采遗留不规则煤柱区开采为背景,采用数值模拟和工程实践等方法,研究了工作面开采过程中煤柱区的应力分布、能量演化规律,建立了不规则煤柱区冲击危险监测体系,并制定了针对性防冲方案。结果表明:不规则煤柱区应力集中程度受采动影响较高,煤柱内高静载是影响工作面冲击危险性的主要因素;工作面回采临近煤柱时,“双层”煤柱中应变能积聚程度显著高于采空区下单层煤柱;现场微震分析可知,高能事件多分布于煤层中,煤柱为能量积聚释放的主体;钻屑法与应力在线监测结果表明煤柱区域为高应力集中区。根据数值模拟及现场监测结果,提出了煤体大直径卸压方案,并进行了效果验证。 展开更多
关键词 双煤层 不规则煤柱 应力分布 能量演化 监测防治
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煤矿矿震传感器检验方法试验研究 被引量：1
5
作者 窦林名 韩泽鹏 +2 位作者 巩思园 白金正 陈帅 《煤炭工程》 北大核心 2023年第1期94-99,共6页
针对目前国内矿震传感器检验方面的迫切需要,引进了CS18VLF低频振动系统,提出了频率误差、幅值误差及幅值线性度检验指标,使用比较法开展了新旧DLM型矿震传感器的检验试验。试验结果表明:全新矿震传感器最大频率误差和最大幅值误差的平... 针对目前国内矿震传感器检验方面的迫切需要,引进了CS18VLF低频振动系统,提出了频率误差、幅值误差及幅值线性度检验指标,使用比较法开展了新旧DLM型矿震传感器的检验试验。试验结果表明:全新矿震传感器最大频率误差和最大幅值误差的平均值分别为2.5%、5.35%,井下长期使用后的矿震传感器最大频率误差和最大幅值误差的平均值分别为3.1%、14.3%,全新矿震传感器的幅值线性度平均值为0.991,井下长期使用后的矿震传感器的幅值线性度平均值为0.961,矿震传感器在井下长期使用后存在频率、幅值测量误差增大,幅值线性度减小的问题,验证了检验方法的可行性及必要性。根据新旧矿震传感器检验试验结果,初步确定频率误差低于3.5%、幅值误差低于10%,幅值线性度高于0.97为判断DLM型矿震传感器有效的临界值。 展开更多
关键词 矿震传感器 比较法检验 频率误差 幅值误差 幅值线性度
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块系岩体非协调动力响应特征试验研究 被引量：4
6
作者 王凯兴 窦林名 +1 位作者 潘一山 OPARIN V N 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期1227-1234,共8页
岩体在块系构造状态下的动力传播存在块体和块体间软弱介质的非协调变形现象,对岩体结构的动力稳定产生重要影响。目前块系岩体的非协调动力传播响应研究尚不充分,导致不能进行有效的动力响应特征识别。通过试验对块系岩体非协调动力传... 岩体在块系构造状态下的动力传播存在块体和块体间软弱介质的非协调变形现象,对岩体结构的动力稳定产生重要影响。目前块系岩体的非协调动力传播响应研究尚不充分,导致不能进行有效的动力响应特征识别。通过试验对块系岩体非协调动力传播过程岩块动力响应特征进行研究,分别从动力传播速度、岩块加速度振幅衰减、岩块振动位移响应、岩块振动持续时间、块体动能显现、块体振动频域响应特性等方面对比纵波传播,给出块系岩体非协调动力传播的特征分析。通过分析可知,块系介质非协调变形运动产生的动力传播现象相比于纵波传播是一种低频低速波,并伴随着岩块的大位移运动,同时岩块振动持续时间较长,蕴含着动能与势能的相互转换过程,这些现象构成了块系岩体非协调动力传播的重要特征。该研究将为识别岩体非协调动力传播特征及块系岩体的冲击预警波动特征识别提供参考。 展开更多
关键词 块系岩体 非协调变形 岩石动力学 冲击地压
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煤矿褶皱构造区冲击矿压震源机制 被引量：15
7
作者 井广成 曹安业 +3 位作者 窦林名 王常彬 刘志刚 吴芸 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期203-211,共9页
为实现对褶皱构造区冲击矿压震源机制的有效分析,基于震源机制矩张量反演方法,在优化震动波远场位移及破裂面产状求解方法的基础上,对甘肃华亭矿区砚北煤矿250204工作面回采期间冲击矿压震源破裂类型、破裂面产状及视应力等地震学参量... 为实现对褶皱构造区冲击矿压震源机制的有效分析,基于震源机制矩张量反演方法,在优化震动波远场位移及破裂面产状求解方法的基础上,对甘肃华亭矿区砚北煤矿250204工作面回采期间冲击矿压震源破裂类型、破裂面产状及视应力等地震学参量进行系统分析,揭示了砚北煤矿褶皱构造区冲击矿压震源机制。研究结果表明:工作面回采扰动影响下,褶皱构造区冲击矿压震源破裂类型以拉张破裂为主,其矩张量以非双力偶部分占主导,表现为水平挤压构造应力、超前支承压力共同作用下煤岩体的应力释放;震源破裂面产状有明显分化趋势,小倾角(<35°)震源破裂面走向多垂直工作面推进方向,而大倾角(>35°)震源破裂面走向多平行于工作面推进方向且倾向实体煤一侧;褶皱构造区冲击矿压震源辐射能量和地震矩基本分布在一包络线内,随震源辐射能量增大,其地震矩大小分布更加集中;通过震源视应力计算,得到了回采扰动下工作面及其周边应力演化情况,与冲击矿压震源时空分布及巷道冲击显现结果基本吻合。 展开更多
关键词 褶皱构造 冲击矿压 震源机制 矩张量 视应力
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巷道吸能支护的减震防冲效应分析 被引量：2
8
作者 王凯兴 吴佳成 +1 位作者 潘一山 窦林名 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2023年第6期204-212,共9页
冲击地压是煤矿开采的主要动力灾害,巷道吸能支护是防御冲击地压灾害的新型支护方式和有效手段。吸能支护是在刚性支护基础上附加阻尼耗能构件形成的巷道支护,基于巷道顶板与支护相互作用的动力学模型,分析了在巷道刚性支护与吸能支护... 冲击地压是煤矿开采的主要动力灾害,巷道吸能支护是防御冲击地压灾害的新型支护方式和有效手段。吸能支护是在刚性支护基础上附加阻尼耗能构件形成的巷道支护,基于巷道顶板与支护相互作用的动力学模型,分析了在巷道刚性支护与吸能支护作用下的顶板-支护系统动力响应,同时就阻尼构件在吸能支护上的分布特征对减震防冲效应的影响进行了分析,研究了阻尼构件在支护中的串联、并联、混联3种分布特征下的支护吸能减震防冲效应。结果表明:相比于刚性支护,吸能支护不仅能有效抑制顶板的冲击响应,还对支护体的冲击响应具有自保护能力;串联吸能支护模式与混联吸能支护模式对顶板冲击位移的控制及支护体加速度的抑制作用相当,且均优于并联吸能支护模式,其中,在串联吸能支护模式下,顶板冲击位移可下降约89%,支护体加速度可下降约55%。进一步优化串联吸能支护模式可知,当采用支护体上端串联布置吸能构件时,构件吸能效果发挥的最好,并且支护体的变形、应力、等效塑性应变变化平稳且幅值较小,同时相比于在下端以及两端串联吸能构件时支护等效塑性应变分别下降约77%和96%。该研究为冲击地压动力灾害的防冲吸能支护动力可靠性设计提供思路。 展开更多
关键词 冲击地压 围岩动力响应 减震防冲 吸能支护 吸能分布模式
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