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1、沖擊地壓威脅著煤礦的安全和高效生產(chǎn)。隨著開采深度的增加、開采強(qiáng)度不斷加大以及開采條件越來越復(fù)雜,我國(guó)煤礦發(fā)生沖擊地壓的現(xiàn)象越來越多,危害越來越大,必須及早引起重視。沖擊地壓是煤巖地層受采動(dòng)影響而發(fā)生的動(dòng)力災(zāi)害現(xiàn)象,是煤巖體在外部應(yīng)力作用下快速破裂的結(jié)果,是典型的能量突然釋放與能量耗散過程。
沖擊地壓一定是在能量突然釋放的驅(qū)使下發(fā)生的,既然如此,引發(fā)沖擊地壓的能量到底積聚在哪兒?對(duì)于這些積聚的能量,能否在釋放速度和強(qiáng)度上予以人為
2、控制,以此來避免發(fā)生沖擊地壓呢?基于上述問題,本論文從能量積聚和釋放的角度出發(fā),開展組合巖體動(dòng)力破壞規(guī)律實(shí)驗(yàn)研究,目的是確定能量積聚的具體層位,從理論上提出減緩能量釋放的有效措施,從而為有針對(duì)性的防治沖擊地壓提供支撐。
對(duì)煤巖體及組合體沖擊破壞過程及能量轉(zhuǎn)化規(guī)律進(jìn)行理論分析,結(jié)果表明,受巖石內(nèi)部裂紋及空隙不同的影響,其能量積聚能力的大小及能量耗散的方式有很大差別,材料強(qiáng)度、材料均質(zhì)度及能量輸入率決定了煤樣能量耗散的方式;組合體
3、煤巖在沖擊破壞過程中,內(nèi)部巖石之間相互作用,不斷的進(jìn)行能量的傳遞與整體的平衡自組織,其中一部分巖層對(duì)組合體的能量積聚量及能量耗散特征起主要作用。
對(duì)峻德礦17煤層的煤、細(xì)砂巖和粗砂巖單體進(jìn)行變形破壞實(shí)驗(yàn),分析對(duì)比煤巖單體的全過程應(yīng)力應(yīng)變曲線,結(jié)果表明煤峰前積聚能量較低,發(fā)生破壞時(shí)消耗能量少,具有強(qiáng)沖擊傾向性,粗砂巖和細(xì)砂巖峰前積聚能量比煤高得多,能發(fā)生瞬間破壞,將能量大量釋放,具有中等沖擊傾向性。巖石的強(qiáng)度越大,極限儲(chǔ)能越大,
4、脆性越強(qiáng),彈性能釋放的越徹底。將細(xì)砂巖、粗砂巖和煤三種巖石按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行組合,對(duì)比分析組合試件各組分的能量?jī)?chǔ)存情況,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在軟硬不同的組合煤巖層中,彈性模量大的堅(jiān)硬巖塊,雖不易發(fā)生變形,但儲(chǔ)能較小,不易積聚能量。而彈性模量較小的軟弱巖層,在能量?jī)?chǔ)存上更占優(yōu)勢(shì),更容易積聚能量,在發(fā)生整體沖擊地壓時(shí),起主導(dǎo)作用。組合煤巖體中的能量主要積聚在軟弱巖層中,軟弱巖層是能量積聚的關(guān)鍵層。組合體中硬度差別越大,沖擊效應(yīng)越強(qiáng)。
研究成
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