煤岩冲击失稳的机理和实验研究PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1．1冲击倾向性煤岩体非线性动力失稳机理的研究目的及意义 1

1．2煤岩冲击失稳国内外研究现状 2

1．2．1煤岩冲击失稳现有理论及研究方法 2

1．2．2煤岩冲击失稳研究目前的问题及研究趋势 4

1．3本书的主要内容 5

第2章 煤岩冲击失稳灾害分布、发生特征及诱因分析 8

2．1煤岩冲击失稳灾害的分布规律 8

2．1．1煤岩冲击失稳平面分布规律 8

2．1．2煤岩冲击失稳深度分布规律 11

2．2煤岩冲击失稳灾害的破坏特征 12

2．3煤岩冲击失稳灾害的分类 16

2．4煤岩冲击失稳诱发因素分析 18

2．5放炮震动诱发冲击失稳机理分析 23

2．5．1震动诱发冲击失稳的机理分析 23

2．5．2一维震动波诱发煤层巷道围岩变形破坏机理 24

第3章 煤岩冲击失稳机理的非平衡热力学分析 28

3．1煤岩冲击失稳孕育过程的耗散结构及熵的变化 28

3．1．1煤岩冲击失稳孕育过程的耗散结构 28

3．1．2煤岩冲击失稳孕育过程中有序结构及熵的产生 29

3．2基于非平衡热力学及耗散结构的煤岩冲击失稳过程分析 30

第4章 煤岩冲击失稳孕育、产生模型分析及实验 38

4．1引言 38

4．2 Lippmann煤岩冲击失稳基本理论 39

4．3煤岩冲击失稳孕育过程二维力学模型分析 40

4．3．1模型的建立 40

4．3．2扰动区长度和巷道两侧的应力分布 41

4．4发生冲击的临界荷载、临界深度及其应用 50

4．4．1发生冲击的临界荷载 50

4．4．2发生冲击的临界深度 52

4．4．3赵各庄矿12＃煤层冲击倾向性理论分析 53

4．5二维模型与Lippmann基本理论“冲击失稳”模型的比较 55

4．6基于稳定性理论的冲击三维临界状态分析 56

4．6．1煤层巷道平动式冲击失稳三维模型构建 56

4．6．2参与冲击煤层长度及冲击失稳临界状态下煤层应力分布 57

4．6．3模型参数分析及算例 59

4．7煤岩冲击失稳机理的损伤力学模型分析 61

4．7．1损伤变量的建立 62

4．7．2基本方程 64

4．7．3考虑损伤的煤层冲击失稳的扰动区长度和巷道两侧的应力分布 65

4．7．4 考虑煤层损伤的临界荷载和临界深度 69

4．7．5有损伤冲击失稳模型和无损伤冲击失稳模型的比较 71

4．8煤层冲击失稳的结构失稳实验研究 73

4．8．1煤岩组合体结构失稳实验设计 73

4．8．2煤岩组合体结构失稳特征分析 75

第5章 冲击倾向性煤体的细观结构特征 81

5．1冲击倾向性煤体的细观结构特征的X射线衍射分析 82

5．1．1样品采集及实验设备 82

5．1．2实验结果和讨论 83

5．2煤体显微组分对冲击倾向性影响分析 87

5．2．1实验方法及数据 87

5．2．2冲击倾向性与煤体微观组分含量的关系 89

5．2．3煤体冲击倾向性与显微组分结构及分布的关系 91

5．3煤体细观结构对冲击倾向性影响的SEM分析 93

5．3．1不同冲击倾向性煤体表面微观形貌特征分析 94

5．3．2冲击倾向性煤体内微裂隙特征及冲击能量对煤体中微结构的影响 98

5．4所研究煤层的冲击倾向性测定 100

5．4．1赵各庄矿煤岩体力学参数实验 103

5．4．2冲击倾向性实验方法 104

第6章 冲击倾向性煤体内裂纹非稳定扩展宏细观实验研究 114

6．1冲击倾向性煤层煤样三点弯曲冲击加载动态断裂实验 114

6．1．1试样规格及制备 115

6．1．2实验设备及实验方法 115

6．1．3煤样三点弯曲冲击断裂实验结果分析 118

6．2煤样中波速的测量 121

6．3冲击倾向性煤层煤样准静态三点弯曲细观破坏实验 122

6．3．1实验样品及设备 122

6．3．2实验结果及分析 123

6．4冲击倾向性煤层煤样准静态三点弯曲宏观破坏实验 128

6．4．1采样和试件制备 128

6．4．2实验设备及方法 129

6．4．3实验结果及分析 129

6．5冲击倾向性煤体不同加载条件断裂断口形貌分析 133

6．6断口分形维数分析 135

6．6．1扫描仪器及其方法 135

6．6．2基于改进立方体覆盖法的计算结果 136

6．7煤岩冲击失稳机理的断裂动力学分析 142

第7章 基于能量释放的煤、岩体失稳前兆信息研究 145

7．1实验样品、设备及方法 146

7．1．1样品规格及实验设备 146

7．1．2实验系统及实验方法 148

7．1．3实验数据处理方式 150

7．2冲击倾向性煤体冲击失稳破坏前兆信息的实验研究 150

7．2．1冲击倾向性煤层煤样单向受压破坏过程及前兆信息监测实验 151

7．2．2冲击倾向性煤层煤样循环加载破坏过程及前兆现象监测实验 154

7．3煤、岩组合体失稳破坏特征及前兆信息研究 159

7．3．1“砂岩-煤”组合体冲击失稳破坏特征及前兆信息研究 160

7．3．2“砂岩-煤-泥岩”组合体冲击失稳破坏特征及前兆信息研究 168

7．3．3组合体接触面性质分析 178

7．3．4组合体受压破坏特征及前兆信息总结分析 180

7．4煤岩组合体冲击失稳判据分析 182

第8章 深部煤岩冲击失稳主要影响因素数值模拟分析 185

8．1不同地质条件下采场应力场及能量场分布规律 185

8．1．1采场模型建立及计算方法 186

8．1．2计算结果及分析 188

8．2基于FLAC3D模拟的围岩能量积聚特征与突出危险性能量判据 193

8．2．1几何建模 193

8．2．2深部开采条件下采动应力诱发突出灾害模拟 196

8．2．3采动诱发煤体突出（位移）特征分析 205

8．2．4冲击倾向性的能量密度判据 208

8．3地质因素诱发煤层巷道失稳的数值模拟 209

8．3．1数值建模 209

8．3．2模拟方法及结果分析 210

8．4震动诱发煤层巷道失稳及合理支护方式选取的数值模拟分析 212

8．4．1不同架型的U型钢支架动力性能的动力分析 213

8．4．2柔性支护抗冲击失稳效果数值模拟分析 219

8．4．3数值模拟及结果分析 221

第9章 煤岩冲击失稳现象的现场实例调查 224

9．1开滦赵各庄矿煤岩冲击失稳现场调查 224

9．1．1赵各庄矿煤岩冲击失稳事故及生产地质条件 224

9．1．2赵各庄矿煤岩冲击失稳诱发因素分析 227

9．2开滦唐山矿煤岩冲击失稳现场调查 231

9．2．1唐山矿煤岩冲击失稳事故及生产地质条件 231

9．2．2唐山矿煤岩冲击失稳诱发因素分析 233

9．3抚顺老虎台矿煤岩冲击失稳现场调查 239

9．3．1老虎台矿煤岩冲击失稳事故及生产地质条件 239

9．3．2老虎台矿冲击失稳事故及原因分析 241

9．3．3老虎台矿煤岩冲击失稳诱发因素 243

9．4忻州窑矿煤岩冲击失稳现场调查 244

9．4．1忻州窑矿的地质条件与灾害概述 244

9．4．2忻州窑矿煤岩体冲击失稳诱发因素分析 245

第10章 煤岩冲击失稳的多参量预警技术与综合防治 247

10．1煤岩冲击失稳发生的诱发条件及防治对策 247

10．1．1煤岩冲击失稳发生的诱发条件及预防的基本思路 247

10．1．2煤岩冲击失稳发生的预警和防治对策 249

10．2以复合型能量转化为中心的煤岩冲击失稳控制理论 251

10．2．1煤岩冲击失稳的能量转化型分类 251

10．2．2煤岩冲击失稳发生的能量分析 257

10．3煤岩冲击失稳灾害的多参量监测预警技术 258

10．3．1现场概况 258

10．3．2 T2193下工作面概况及生产技术条件 259

10．3．3煤岩冲击失稳的多参量预警技术及其应用 260

10．3．4 T2193下工作面煤岩冲击失稳灾害预警技术总结 271

10．4煤岩冲击失稳的综合治理 272

10．4．1冲击失稳区域性防范措施 273

10．4．2老虎台矿冲击失稳局部解危措施 277

10．4．3冲击失稳防护措施 283

参考文献 285