矿井动力灾害分析及监测技术研究

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由于我国煤炭的需求不断增大,使得浅埋资源逐年递减。因此,矿井的深度也不断的增加及开采强度越来越大。矿井越深其地质条件和开采条件更加的繁杂,不能保证井下的安全有序生产。动力灾害以其破坏迅猛及破坏范围大的特征,时刻对矿井的人员安全及设备造成一定的威胁,目前没得到有效性的治理。煤岩体破坏机理可以简单归纳为煤岩体在外力的作用下,受到的载荷或产生的应力达到极限值时,煤岩体内裂纹裂隙发展作为主导过程,在临界峰值强度附近出现较大的裂隙,裂隙继续发展形成应变弱化的应变集中区,最后在外界采矿扰动下动力失稳而发生动力灾害。因此,研究煤岩动力灾害的发生机理和失稳判据在现场防治灾害具有指导意义。  本文在初期研究的基础上,参考矿山治理动力灾害的经验,对动力灾害类型分析和机理研究,结合岩层运动的基本理论,建立了采动覆岩的力学模型,揭示了覆岩内水平应力场和垂直应力场的分布和演变规律。采用数值模拟的方法对煤岩裂隙的初始萌发、扩展直至宏观裂纹贯通的过程及其声发射的动态演化规律进行了详细的分析。  1.对矿山动力灾害的产生机理、灾害分类情况、危害性评价、监测预警以及治理的原则等进行分析。  2.运用FLAC3D模拟软件模拟分析采场围岩应力,结合应力的变化研究上覆岩层及两帮的岩层运动状态,从而判断发生煤岩动力灾害时围岩的破断情况。从空间上考虑,动力灾害最可能发生在应力集中情况最高的工作面端部。从时间上考虑,动力灾害最易发生在老顶周期来压期间。  3.运用RFPA数值模拟软件模拟煤岩裂隙的初始萌发、扩展直至宏观裂纹贯通的过程及其声发射、能量的动态演化规律。利用煤岩声发射的时空特性能够落实对煤岩失稳过程的实时监控,从而为研究井下动力灾害的危险性评价及监测预警和治理提供科学的理论基础。  4.分析矿山动力灾害类型及成因,结合矿山对于动力灾害现在治理经验,得到了矿山微震技术在预测预报、防治和治理措施效果的检验上所能起到的作用。
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