复杂地质赋存环境与冲击地压互馈机制

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作者: ,
出版社: 科学出版社
2021-09
版次: 1
ISBN: 9787030650870
定价: 128.00
装帧: 平装
开本: 16开
纸张: 胶版纸
页数: 211页
字数: 280.000千字
分类: 工程技术
  • 煤矿冲击地压是指井巷或工作面周围煤(岩)体由于弹性应变能的瞬时释放而产生的突然、急剧且剧烈的动力破坏现象,是特定地质赋存条件下的煤(岩)体系统由于采矿活动在变形破坏过程中能量的稳定态积聚、非稳定态释放的非线性动力学过程。《复杂地质赋存环境与冲击地压互馈机制= Correlation Mechanism between Complex Geological Environment and Coal Bursts》主要围绕煤矿复杂地质赋存环境与冲击地压的相关性展开研究,分析煤岩冲击倾向性、高水平原岩应力场、断层和褶皱构造、巨厚坚硬覆岩、孤岛工作面开采等因素诱发冲击地压的机制,揭示煤矿复杂地质赋存环境诱发冲击地压的内因和外因,为实现冲击地压的预测和防治提供理论支撑。 目录

    前言

    第1章 复杂地质赋存环境与冲击地压 1

    1.1 冲击地压机理的研究背景及意义 1

    1.2 地质构造与冲击地压相关性 3

    1.2.1 煤岩冲击倾向性对冲击地压的影响 3

    1.2.2 高水平原岩应力场环境对冲击地压的影响 4

    1.2.3 复杂地质构造与冲击地压相关性 5

    1.2.4 巨厚顶板瞬时失稳诱发冲击地压的机理 5

    1.2.5 孤岛工作面开采诱发冲击地压的机理 6

    参考文献 7

    第2章 复杂地质环境诱发冲击地压案例分析 11

    2.1 义马矿区冲击地压事故 11

    2.1.1 义马矿区冲击地压事故及特征 11

    2.1.2 义马矿区冲击地压诱因分析 14

    2.2 鸡西矿区冲击地压事故 16

    2.2.1 鸡西矿区冲击地压事故及特征 16

    2.2.2 鸡西矿区冲击地压诱因分析 17

    2.3 京西矿区冲击地压事故 19

    2.3.1 京西矿区冲击地压事故及特征 19

    2.3.2 京西矿区冲击地压诱因分析 20

    2.4 唐山煤矿冲击地压事故 23

    2.4.1 唐山煤矿冲击地压事故及特征 23

    2.4.2 唐山煤矿冲击地压诱因分析 24

    2.5 龙郓煤矿冲击地压事故 25

    2.5.1 龙郓煤矿冲击地压事故及特征 25

    2.5.2 龙郓煤矿冲击地压诱因分析 26

    参考文献 27

    第3章 复杂地质环境诱发冲击地压的内因 29

    3.1 高水平原岩应力环境特征 29

    3.1.1 京西矿区 29

    3.1.2 义马矿区 32

    3.1.3 鸡西矿区 33

    3.1.4 黄岩汇煤矿 34

    3.2 冲击倾向性煤体的细观结构特征 36

    3.2.1 煤体矿物组分的X射线衍射分析 37

    3.2.2 煤体细观结构的CT扫描分析 38

    3.2.3 煤体细观结构的SEM分析 39

    3.3 煤体的冲击倾向性鉴定 41

    3.4 煤体冲击倾向性指标与力学参数的相关性 43

    3.4.1 冲击倾向性煤样数据库的建立 43

    3.4.2 冲击倾向性指标的数值分析方案 46

    3.4.3 单轴抗压强度和黏聚力的关系 57

    3.4.4 弹性能量指数和黏聚力的关系 57

    3.4.5 冲击能量指数和黏聚力的关系 58

    3.4.6 动态破坏时间和黏聚力的关系 58

    3.4.7 非均质煤体力学参数与冲击倾向性的关系 59

    3.4.8 基于Weibull分布的非均质煤体冲击倾向性 66

    参考文献 72

    第4章 单体断层滑移失稳诱发冲击地压的机理 74

    4.1 单体断层滑移失稳前兆信息的相似模拟实验 74

    4.1.1 相似模型的建立 74

    4.1.2 断层面初始强度分析 78

    4.1.3 上覆岩层的运动规律 79

    4.1.4 断层面上的位移场演化特征 88

    4.1.5 断层面上的应力场演化特征 92

    4.2 单体断层滑移失稳的声发射特征 96

    4.2.1 声发射实验方案 96

    4.2.2 断层滑移失稳的能量变化特征 97

    4.2.3 断层面应力场与能量场之间的联系 100

    4.2.4 断层面位移场和能量场之间的联系 101

    4.3 断层失稳诱发冲击地压的影响因素分析 102

    4.3.1 数值模拟方案 102

    4.3.2 断层倾角对滑移失稳的影响 103

    4.3.3 断层切向刚度对滑移失稳的影响 104

    4.3.4 侧压系数对滑移失稳的影响 105

    4.3.5 水平构造应力对滑移失稳的影响 106

    4.4 不同地质因素对断层面应力场演化特征的影响 108

    4.4.1 数值模拟方案 108

    4.4.2 循环开采时工作面的应力场演化特征 110

    4.4.3 侧压系数对断层面应力场演化特征的影响 115

    参考文献 121

    第5章 双体断层滑移失稳诱发冲击地压的机理 123

    5.1 双体断层区域巷道的矿压显现规律 123

    5.1.1 工程地质背景 123

    5.1.2 现场监测方案 124

    5.1.3 监测结果及分析 125

    5.2 双体断层赋存条件下相似模拟实验方案 128

    5.2.1 相似模型制作 129

    5.2.2 相似模型监测方案 130

    5.2.3 相似模拟实验开采过程及结果分析 131

    5.3 工作面回采诱发双体断层失稳的前兆信息 133

    5.3.1 工作面回采诱发**条断层失稳的前兆信息 133

    5.3.2 工作面回采诱发第二条断层失稳的前兆信息 136

    参考文献 141

    第6章 褶皱构造不均匀应力场对冲击地压的影响机制 144

    6.1 褶皱构造赋存下工作面开采相似模拟实验 144

    6.1.1 相似模拟实验 144

    6.1.2 顶板垮落规律 146

    6.1.3 上覆岩层位移场演化规律 148

    6.1.4 顶板应力场演化规律 149

    6.2 褶皱构造数值模型的建立 151

    6.2.1 数值模型概况 152

    6.2.2 模拟方案的确定 153

    6.2.3 褶皱构造原岩应力场分布规律 154

    6.3 工作面过褶皱轴部应力场分布规律 154

    6.3.1 过向斜和背斜轴部应力场演化特征 154

    6.3.2 工作面过褶皱轴部超前支撑压力特征分析 157

    6.4 工作面过褶皱翼部应力场分布规律 159

    6.4.1 向斜仰采和背斜俯采阶段应力场分布规律 159

    6.4.2 不同推进方向超前支撑压力特征分析 162

    参考文献 164

    第7章 巨厚坚硬覆岩持续非稳定运移诱发冲击地压机理 166

    7.1 巨厚顶板失稳区域的覆岩运移规律 166

    7.1.1 相似模型的建立 166

    7.1.2 相似模拟实验覆岩垮落结果分析 168

    7.1.3 巨厚坚硬覆岩采动应力分析 169

    7.2 巨厚坚硬覆岩运移特征数值模拟 170

    7.2.1 数值模型的建立 170

    7.2.2 上覆岩层垮落模拟分析 173

    7.2.3 巨厚坚硬覆岩采动应力对比 176

    7.3 巨厚覆岩顶板冲击失稳区域的变形特征 176

    7.3.1 工程背景 176

    7.3.2 顶板失稳区域的现场监测布置 177

    7.3.3 顶板失稳区域的破碎区分布特征 181

    7.3.4 顶板失稳区域的巷道变形特征 183

    7.3.5 顶板失稳区域的顶板离层特征 185

    7.4 巨厚覆岩顶板失稳区域的应力特征 187

    7.4.1 顶板失稳区域地应力分布特征 187

    7.4.2 顶板失稳区域锚杆受力特征 187

    参考文献 188

    第8章 孤岛工作面异常矿压显现诱发冲击地压机理 190

    8.1 典型孤岛工作面工程地质概况 190

    8.1.1 唐山煤矿地质条件 190

    8.1.2 工作面地质概况 191

    8.2 孤岛工作面煤岩冲击危险性区域 193

    8.2.1 孤岛工作面超前支承压力的监测与分析 193

    8.2.2 孤岛工作面顶板活动规律的监测与分析 194

    8.2.3 孤岛工作面电磁辐射的监测与分析 196

    8.3 孤岛工作面应力场及能量场的演化规律 198

    8.3.1 数值模型的建立 199

    8.3.2 孤岛工作面回采过程中应力场的分布规律 202

    8.3.3 孤岛工作面冲击失稳能量场的演化规律 204

    参考文献 210
  • 内容简介:
    煤矿冲击地压是指井巷或工作面周围煤(岩)体由于弹性应变能的瞬时释放而产生的突然、急剧且剧烈的动力破坏现象,是特定地质赋存条件下的煤(岩)体系统由于采矿活动在变形破坏过程中能量的稳定态积聚、非稳定态释放的非线性动力学过程。《复杂地质赋存环境与冲击地压互馈机制= Correlation Mechanism between Complex Geological Environment and Coal Bursts》主要围绕煤矿复杂地质赋存环境与冲击地压的相关性展开研究,分析煤岩冲击倾向性、高水平原岩应力场、断层和褶皱构造、巨厚坚硬覆岩、孤岛工作面开采等因素诱发冲击地压的机制,揭示煤矿复杂地质赋存环境诱发冲击地压的内因和外因,为实现冲击地压的预测和防治提供理论支撑。
  • 目录:
    目录

    前言

    第1章 复杂地质赋存环境与冲击地压 1

    1.1 冲击地压机理的研究背景及意义 1

    1.2 地质构造与冲击地压相关性 3

    1.2.1 煤岩冲击倾向性对冲击地压的影响 3

    1.2.2 高水平原岩应力场环境对冲击地压的影响 4

    1.2.3 复杂地质构造与冲击地压相关性 5

    1.2.4 巨厚顶板瞬时失稳诱发冲击地压的机理 5

    1.2.5 孤岛工作面开采诱发冲击地压的机理 6

    参考文献 7

    第2章 复杂地质环境诱发冲击地压案例分析 11

    2.1 义马矿区冲击地压事故 11

    2.1.1 义马矿区冲击地压事故及特征 11

    2.1.2 义马矿区冲击地压诱因分析 14

    2.2 鸡西矿区冲击地压事故 16

    2.2.1 鸡西矿区冲击地压事故及特征 16

    2.2.2 鸡西矿区冲击地压诱因分析 17

    2.3 京西矿区冲击地压事故 19

    2.3.1 京西矿区冲击地压事故及特征 19

    2.3.2 京西矿区冲击地压诱因分析 20

    2.4 唐山煤矿冲击地压事故 23

    2.4.1 唐山煤矿冲击地压事故及特征 23

    2.4.2 唐山煤矿冲击地压诱因分析 24

    2.5 龙郓煤矿冲击地压事故 25

    2.5.1 龙郓煤矿冲击地压事故及特征 25

    2.5.2 龙郓煤矿冲击地压诱因分析 26

    参考文献 27

    第3章 复杂地质环境诱发冲击地压的内因 29

    3.1 高水平原岩应力环境特征 29

    3.1.1 京西矿区 29

    3.1.2 义马矿区 32

    3.1.3 鸡西矿区 33

    3.1.4 黄岩汇煤矿 34

    3.2 冲击倾向性煤体的细观结构特征 36

    3.2.1 煤体矿物组分的X射线衍射分析 37

    3.2.2 煤体细观结构的CT扫描分析 38

    3.2.3 煤体细观结构的SEM分析 39

    3.3 煤体的冲击倾向性鉴定 41

    3.4 煤体冲击倾向性指标与力学参数的相关性 43

    3.4.1 冲击倾向性煤样数据库的建立 43

    3.4.2 冲击倾向性指标的数值分析方案 46

    3.4.3 单轴抗压强度和黏聚力的关系 57

    3.4.4 弹性能量指数和黏聚力的关系 57

    3.4.5 冲击能量指数和黏聚力的关系 58

    3.4.6 动态破坏时间和黏聚力的关系 58

    3.4.7 非均质煤体力学参数与冲击倾向性的关系 59

    3.4.8 基于Weibull分布的非均质煤体冲击倾向性 66

    参考文献 72

    第4章 单体断层滑移失稳诱发冲击地压的机理 74

    4.1 单体断层滑移失稳前兆信息的相似模拟实验 74

    4.1.1 相似模型的建立 74

    4.1.2 断层面初始强度分析 78

    4.1.3 上覆岩层的运动规律 79

    4.1.4 断层面上的位移场演化特征 88

    4.1.5 断层面上的应力场演化特征 92

    4.2 单体断层滑移失稳的声发射特征 96

    4.2.1 声发射实验方案 96

    4.2.2 断层滑移失稳的能量变化特征 97

    4.2.3 断层面应力场与能量场之间的联系 100

    4.2.4 断层面位移场和能量场之间的联系 101

    4.3 断层失稳诱发冲击地压的影响因素分析 102

    4.3.1 数值模拟方案 102

    4.3.2 断层倾角对滑移失稳的影响 103

    4.3.3 断层切向刚度对滑移失稳的影响 104

    4.3.4 侧压系数对滑移失稳的影响 105

    4.3.5 水平构造应力对滑移失稳的影响 106

    4.4 不同地质因素对断层面应力场演化特征的影响 108

    4.4.1 数值模拟方案 108

    4.4.2 循环开采时工作面的应力场演化特征 110

    4.4.3 侧压系数对断层面应力场演化特征的影响 115

    参考文献 121

    第5章 双体断层滑移失稳诱发冲击地压的机理 123

    5.1 双体断层区域巷道的矿压显现规律 123

    5.1.1 工程地质背景 123

    5.1.2 现场监测方案 124

    5.1.3 监测结果及分析 125

    5.2 双体断层赋存条件下相似模拟实验方案 128

    5.2.1 相似模型制作 129

    5.2.2 相似模型监测方案 130

    5.2.3 相似模拟实验开采过程及结果分析 131

    5.3 工作面回采诱发双体断层失稳的前兆信息 133

    5.3.1 工作面回采诱发**条断层失稳的前兆信息 133

    5.3.2 工作面回采诱发第二条断层失稳的前兆信息 136

    参考文献 141

    第6章 褶皱构造不均匀应力场对冲击地压的影响机制 144

    6.1 褶皱构造赋存下工作面开采相似模拟实验 144

    6.1.1 相似模拟实验 144

    6.1.2 顶板垮落规律 146

    6.1.3 上覆岩层位移场演化规律 148

    6.1.4 顶板应力场演化规律 149

    6.2 褶皱构造数值模型的建立 151

    6.2.1 数值模型概况 152

    6.2.2 模拟方案的确定 153

    6.2.3 褶皱构造原岩应力场分布规律 154

    6.3 工作面过褶皱轴部应力场分布规律 154

    6.3.1 过向斜和背斜轴部应力场演化特征 154

    6.3.2 工作面过褶皱轴部超前支撑压力特征分析 157

    6.4 工作面过褶皱翼部应力场分布规律 159

    6.4.1 向斜仰采和背斜俯采阶段应力场分布规律 159

    6.4.2 不同推进方向超前支撑压力特征分析 162

    参考文献 164

    第7章 巨厚坚硬覆岩持续非稳定运移诱发冲击地压机理 166

    7.1 巨厚顶板失稳区域的覆岩运移规律 166

    7.1.1 相似模型的建立 166

    7.1.2 相似模拟实验覆岩垮落结果分析 168

    7.1.3 巨厚坚硬覆岩采动应力分析 169

    7.2 巨厚坚硬覆岩运移特征数值模拟 170

    7.2.1 数值模型的建立 170

    7.2.2 上覆岩层垮落模拟分析 173

    7.2.3 巨厚坚硬覆岩采动应力对比 176

    7.3 巨厚覆岩顶板冲击失稳区域的变形特征 176

    7.3.1 工程背景 176

    7.3.2 顶板失稳区域的现场监测布置 177

    7.3.3 顶板失稳区域的破碎区分布特征 181

    7.3.4 顶板失稳区域的巷道变形特征 183

    7.3.5 顶板失稳区域的顶板离层特征 185

    7.4 巨厚覆岩顶板失稳区域的应力特征 187

    7.4.1 顶板失稳区域地应力分布特征 187

    7.4.2 顶板失稳区域锚杆受力特征 187

    参考文献 188

    第8章 孤岛工作面异常矿压显现诱发冲击地压机理 190

    8.1 典型孤岛工作面工程地质概况 190

    8.1.1 唐山煤矿地质条件 190

    8.1.2 工作面地质概况 191

    8.2 孤岛工作面煤岩冲击危险性区域 193

    8.2.1 孤岛工作面超前支承压力的监测与分析 193

    8.2.2 孤岛工作面顶板活动规律的监测与分析 194

    8.2.3 孤岛工作面电磁辐射的监测与分析 196

    8.3 孤岛工作面应力场及能量场的演化规律 198

    8.3.1 数值模型的建立 199

    8.3.2 孤岛工作面回采过程中应力场的分布规律 202

    8.3.3 孤岛工作面冲击失稳能量场的演化规律 204

    参考文献 210
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