孤岛区域开采冲击与突出危险性耦合规律及预测技术研究

论文摘要

随着煤矿井下开采深度和开采规模的日益扩大,高瓦斯、高地应力煤层冲击地压与突出耦合发生机理和预测技术的研究成为需要亟待解决的重要课题。本文首先分析了冲击地压和煤与瓦斯突出发生的主要影响因素,运用尖点突变理论建立了孤岛面冲击与突出耦合的力学模型,得出了耦合型矿井灾害是地应力、瓦斯压力和煤体结构相互作用,在采矿扰动下发生的系统失稳破坏。论文通过进行冲击倾向性实验判定戊9.10煤样及与顶板组合煤岩样为弱冲击倾向,接着采用FLAC数值模拟软件对孤岛区段沿倾向的支承应力场和机巷、风巷区域应力分布规律进行了数值模拟,并运用关联测度模型和熵函数模型对孤岛区域进行了分区预测,最后井下采用综合预测法结合SPSS数据分析软件得出预测指标临界值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 详细摘要
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 选题意义
• 1.3 冲击地压与突出机理研究现状
• 1.3.1 国内外冲击地压机理研究现状
• 1.3.2 国内外煤与瓦斯突出机理研究现状
• 1.3.3 国内外冲击地压与突出耦合机理研究现状
• 1.4 冲击地压与突出预测技术研究现状
• 1.5 存在的问题及不足
• 1.6 论文研究的内容、方法、思路以及创新点
• 1.6.1 主要研究内容
• 1.6.2 论文研究的方法
• 1.6.3 研究路线
• 1.6.4 主要创新点
• 2 影响冲击与突出耦合因素分析
• 2.1 开采深度
• 2.1.1 开采深度对冲击地压的影响
• 2.1.2 开采深度对突出的影响
• 2.1.3 地应力诱发冲击与突出的作用分析
• 2.2 煤层厚度
• 2.3 地质构造
• 2.4 工作面推进速度
• 2.5 护巷煤柱
• 2.6 瓦斯压力
• 2.7 煤体结构和顶底板岩层的性质
• 2.7.1 煤体结构
• 2.7.2 煤层顶底板岩层的性质
• 2.8 本章小结
• 3 冲击地压与突出耦合机理研究
• 3.1 冲击地压与突出概述
• 3.2 冲击地压与突出耦合现象及结论
• 3.2.1 深部煤岩（瓦斯）动力灾害现象及特征
• 3.2.2 动力灾害现象特征分析
• 3.2.3 动力灾害诱发原理分析
• 3.3 孤岛区域应力场分布规律与灾害诱发形式分析
• 3.3.1 工作面应力场分布规律分析
• 3.3.2 孤岛面灾害诱发形式分析
• 3.4 孤岛面冲击与突出耦合模型及机理分析
• 3.4.1 孤岛面冲击与突出力学模型
• 3.4.2 冲击与突出发生条件分析
• 3.4.3 冲击与突出耦合机理分析
• 3.5 本章小结
• 4 孤岛区域煤岩冲击倾向性试验研究
• 4.1 冲击倾向性原理
• 4.2 煤岩的冲击倾向试验
• 4.2.1 冲击倾向试验目的
• 4.2.2 试样采集与加工
• 4.2.3 试验内容及方案
• 4.2.4 试验系统
• 4.3 煤岩冲击倾向性确定
• 4.4 本章小结
• 5 巷道掘进冲击与突出危险性预测的数值模拟研究
• 5.1 数值模拟的意义与FLAC软件简介
• 5.1.1 数值模拟的意义
• 5.1.2 FLAC软件简介
• 5.2 矿井及戊9.10-12160孤岛区域概况
• 5.2.1 矿井概况
• 9.10-12160孤岛区域自然条件'>5.2.2 戊_9.10-12160孤岛区域自然条件
• 5.2.3 巷道布置情况
• 5.3 模型的建立和模拟内容
• 5.4 数值模拟过程及结论
• 5.5 本章小结
• 6 孤岛区域冲击与突出危险性分区预测研究
• 6.1 概述
• 6.2 直觉模糊集的关联测度预测模型
• 6.2.1 直觉模糊集的定义
• 6.2.2 直觉模糊集的关联测度
• 6.3 熵函数预测模型
• 6.3.1 熵函数的定义
• 6.3.2 熵函数预测步骤
• 9.10-12160孤岛开采区域冲击与突出危险性预测'>6.4 戊_9.10-12160孤岛开采区域冲击与突出危险性预测
• 6.4.1 预测区域划分
• 6.4.2 灾害分类与指标选取
• 6.4.3 直觉模糊集的关联测度预测
• 6.4.4 熵函数危险性预测
• 6.5 本章小结
• 7 孤岛区域冲击与突出危险的现场综合预测研究
• 7.1 围岩变形和矿压观测预测
• 7.1.1 围岩变形观测法预测
• 7.1.2 矿压观测法预测
• 7.2 电磁辐射法监测
• 7.2.1 电磁辐射法监测原理
• 7.2.2 监测点布置
• 7.2.3 井下电磁辐射监测
• 7.2.4 监测数据统计与分析
• 7.3 钻屑量、瓦斯涌出初速度监测
• 7.3.1 钻屑法监测技术原理
• 7.3.2 钻孔瓦斯涌出初速度监测技术原理
• 7.3.3 测点布置与监测方法
• 7.3.4 监测数据统计及结果分析
• 7.4 预测指标临界值的确定
• 7.4.1 电磁辐射幅值、钻屑量与瓦斯涌出初速度的变化规律分析
• 7.4.2 钻屑量和瓦斯涌出初速度临界指标值
• 7.4.3 电磁辐射幅值和脉冲数预测指标临界值
• 7.5 预测临界指标的现场应用情况
• 7.6 本章小结
• 8 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 在学期间发表的学术论文
• 在学期间参加科研项目