前言
随着煤炭资源开采向深部延伸,滑移型冲击地压作为一种新的煤岩动力灾害表现形式,已成为威胁矿山安全生产的重大隐患。近年来,国内外学者在冲击地压机理、监测预警及防治技术研究方面取得了显著进展,但在滑移型冲击地压诱灾力源因素、冲击危险性评价方法以及煤岩破坏前兆信号精准识别等方面仍存在诸多不足。此外,现有巷道支护技术难以满足深部复杂地质条件下煤岩动力灾害的防控需求,亟须系统性的理论突破与技术革新。
本书主要内容是作者多年来在冲击地压发生机理、监测预警及防治方面研究工作的总结和发展。全书以滑移型冲击危险性评价方法、前兆物理信号精准识别监测预警以及巷道支护技术优化等关键科学问题展开研究,为深部矿山冲击地压的防治提供了切实可行的解决方案。本书共分为7章,第1章以深部断层滑移诱发的滑移型冲击地压为工程背景,介绍了国内外研究现状; 第2章介绍了组合煤岩力学特性演化机制; 第3章介绍了岩煤岩组合结构滑移特性及启动条件; 第4章介绍了巷道围岩滑移启动条件力学分析; 第5章介绍了巷道围岩滑移型冲击危险性评价方法; 第6章介绍了滑移型冲击地压监测预警方法; 第7章介绍了煤岩动力灾害巷道支护防治方法。
本书的特点在于理论与实践相结合,既注重理论模型的构建与机理的讲解,又强调技术的实用性与可操作性。全书内容系统全面,涵盖了滑移型冲击地压的诱灾机理、监测预警方法及防治技术,旨在为矿业工程技术人员、科研人员、矿山管理人员以及高等院校相关专业师生提供一本兼具学术价值与实践指导意义的参考著作。
本书由肖晓春、樊玉峰和张文萍著,博士研究生樊玉峰整理了第1章至第5章文字内容,博士研究生张文萍整理了第6章和第7章内容,全书由肖晓春统稿并主审。同时,感谢清华大学出版社各位编辑的辛勤付出,
同时,著者在撰写过程中参考了国内外部分相关文献,对其作者
表示衷心的感谢。
希望本书的出版能够为滑移型冲击地压的研究与防治提供新的思路与方法,推动矿山安全生产技术的进步,为深部煤炭资源的安全高效开采贡献力量。由于作者水平有限,书中难免存在疏漏与不足之处,恳请广大读者和学术界同行批评指正。
著者
2025.2
目录
第1章绪论
1.1冲击地压研究背景
1.2冲击地压研究现状
1.2.1冲击地压基本理论模型研究现状
1.2.2滑移型冲击地压致灾规律研究现状
1.2.3巷道围岩冲击危险性评价方法研究现状
1.2.4组合煤岩体力学性质与冲击倾向性研究现状
1.3冲击地压监测预警方法
1.3.1声发射P波到时拾取算法研究现状
1.3.2震源定位影响因素及定位方法研究现状
1.3.3电磁信号发生机制研究现状
1.3.4电磁信号拾取与处理方法研究现状
1.4冲击地压巷道支护防治手段
1.4.1巷道支护研究现状
1.4.2吸能构件研究现状
1.5研究内容及技术路线
第2章组合煤岩力学特性演化机制研究
2.1岩、煤力学性质及煤岩高度比影响的组合煤岩力学性质演化机制
2.1.1试样制备与试验系统
2.1.2试验装置与试验步骤
2.1.3组合煤岩基本力学性质演化规律研究
2.2接触面力学性质影响的组合煤岩力学性质演化机制
2.2.1试验系统和试样制备
2.2.2试验装置与试验步骤
2.2.3接触面力学性质影响的组合煤岩力学性质影响机制
2.2.4组合煤岩本构模型研究
2.2.5接触面力学属性对组合煤岩冲击倾向性指标的影响机制
2.3变夹层倾角影响的组合煤岩力学特性演化机制研究
2.3.1试验系统和试样制备
2.3.2变夹层倾角组合煤岩单轴加载试验方案
2.3.3变夹层倾角影响的组合煤岩力学特性演化机制研究
2.4本章小结
第3章岩煤岩组合结构滑移特性及启动条件研究
3.1煤岩结构静动组合加载多参量试验系统研制
3.2试验方案及力学参数标定
3.2.1试验方案
3.2.2试样制备
3.2.3力学参数标定
3.3静动荷载条件下岩煤岩组合结构滑移条件试验研究
3.3.1静动荷载下岩煤岩组合结构全过程应力?应变曲线
3.3.2静载条件下岩煤岩组合结构滑移条件试验研究
3.3.3动载条件下岩煤岩组合结构滑移条件试验研究
3.4岩煤岩组合结构滑移失稳过程分析
3.5岩煤岩组合结构滑移过程声发射信号演化规律
3.5.1Ⅰ类夹层破坏过程声发射信号演化规律分析
3.5.2Ⅱ类夹层破坏过程声发射信号演化规律分析
3.6本章小结
第4章巷道围岩滑移启动条件力学分析
4.1巷道围岩力学模型简化与滑移失稳判据研究
4.1.1巷道围岩力学模型简化
4.1.2巷道围岩滑移失稳判据研究
4.2巷道围岩危险区域关键参数标定
4.2.1含夹层煤岩组合结构滑移破坏判据参数标定流程
4.2.2离散元数值计算基本假设
4.2.3数值计算模型建立及试验方案
4.2.4岩煤岩组合结构滑移失稳判据参数标定
4.3采空区影响的巷道围岩滑移及煤层破坏研究
4.3.1模型建立与试验方案
4.3.2巷道围岩应力演化规律
4.3.3采空区影响的巷道滑移破坏规律
4.4应变型和滑移型冲击地压转换条件分析
4.5本章小结
第5章巷道围岩滑移型冲击危险性评价方法研究
5.1滑移型冲击地压诱发机制及冲击危险性评价思路
5.2组合煤岩能量释放指数冲击危险性评价指标
5.3巷道围岩冲击危险性评价流程
5.4冲击危险矿井冲击危险性评价验证
5.4.1基于能量释放指数的含断层巷道围岩冲击危险性评价
5.4.2基于能量释放指数的唐山矿冲击危险性评价
5.4.3基于能量释放指数的淮南煤矿冲击危险性评价
5.5本章小结
第6章滑移型冲击地压监测预警方法研究
6.1变夹层倾角组合煤岩变形破坏过程P波到时拾取方法研究
6.1.1变夹层倾角组合煤岩单轴加载声发射响应特征
6.1.2变夹层倾角组合煤岩变形破坏过程P波到时拾取方法研究
6.2变夹层倾角组合煤岩破裂面定位方法研究
6.2.1传统震源定位方法原理
6.2.2基于P波到时拾取的AM-GA定位方法研究
6.2.3AM-GA定位方法试验验证
6.3煤岩破裂电荷信号前兆信息提取方法
6.3.1数据预处理
6.3.2特征参量的组建与降维
6.3.3k均值聚类
6.3.4破坏前兆信号阈值提取
6.3.5实验室数据及特征提取
6.4煤岩破裂电荷信号多参量综合预警方法
6.4.1GWO-RF算法预警模型
6.4.2煤岩破裂电荷信号多参量综合预警方法
6.5本章小结
第7章煤岩动力灾害巷道支护防治
7.1巷道支护作用原理
7.1.1锚杆
7.1.2O型棚
7.1.3液压支架
7.2巷道支护破坏特征
7.2.1锚杆支护破坏特征
7.2.2O型棚破坏特征
7.2.3液压支架破坏特征
7.3吸能装置
7.3.1凹槽锥管吸能构件
7.3.2泡沫铝填充多胞管吸能构件
7.4吸能支护装备
7.4.1吸能锚杆
7.4.2吸能锚索
7.4.3吸能支架
7.5防冲支护工程设计
7.5.1凹槽锥管吸能支架-巷道围岩模型
7.5.2静载作用下凹槽锥管吸能支架支护性能
7.5.3冲击荷载作用下凹槽锥管吸能支架支护性能
7.6本章小结
参考文献