一、岩石力学理论在煤矿的实践与研究（论文文献综述）
张士川[1]（2018）在《采动底板构造活化灾变前兆信息辨识及突水机理试验研究》文中认为矿井突水灾害问题一直困扰着我国煤矿的安全生产,其中因断层、陷落柱等构造活化引发的突水是矿井水事故的主要形式。众多学者针对底板突水机理的研究往往集中于不同类型构造活化特征方面,忽略了不同构造活化引起完整围岩破坏与突水通道形成演化特征相关性方面的研究,基于该观点本文综合采用理论分析、室内岩石试验、数值模拟和物理模拟等方法,针对采场底板缺陷构造活化、异常物理信息辨识、围岩裂隙扩展突水机理及监测技术方面展开了一系列系统化的理论分析与基础试验研究。依据底板区域性裂隙扩展演化特征推导出了不同区域岩体渗流特征方程,基于实际矿井资料发现在同一应力水平下底板膨胀区内岩体渗透性能远高于其它区域;将底板地质缺陷突水灾变模式划分为底板缺陷裂隙扩展型、构造导通型和隐伏构造滑剪型共3种类型,并基于力学理论推导了对应的突水判据,将底板突水归结为水-岩-应力相互作用影响下构造活化,破坏底板岩层完整性引发的裂隙导通型突水。为了探究含缺陷岩体强弱部分协同失稳特征,通过对宏观预制缺陷的红砂岩和强弱单元组合岩体进行的单轴压缩试验,多角度探究了缺陷岩体在破坏过程中强段和弱段之间的相互作用,利用实验过程收集的应力、应变和声发射等物理场信息随加载过程的变化信息,分析了岩体由独立活动向整体协同破坏的转化过程中内部应变积累区和释放区的协同作用特征,提出了将强偏离线性阶段和亚失稳阶段释放的相关物理信息作为预测构造突水的有效辨识信息。结合3种突水灾变模式与室内岩石试验结果设计了大尺寸含缺陷类岩石双向加载破坏试验,捕捉模拟地应力环境下缺陷岩体构造活化过程构造及其围岩的裂隙演化等物理变化特征,通过对试验数据分析发现不同类型类岩石材料破坏过程中存在明显的裂纹-应力-时间和损伤变量-能量-时间的阶段性特征,试验结果发现在构造活化阶段,缺陷岩体中相对完整围岩不断产生新的宏观裂纹并与原有的缺陷裂纹彼此贯通,声发射事件数量密集发生且能量较大,岩石损伤变量已至临界值,造成试件整体失稳破坏。利用FRACOD2D数值模拟方法研究了固流耦合作用下缺陷岩体失稳裂纹传播过程,建立了 3种裂隙扩展耦合模型,模拟结果发现流体在裂纹中流动过程中沿裂纹方向流体压力呈非线性分布,在特定环境下的裂纹网中流动过程中路径越短,流量越大,岩体原生节理为含水裂纹的扩展提供了条件,相对进出口距离最近的裂纹成为突水主通道;基于该认识,本文创建了骆驼山“3.1”突水事故模型,发现突水事故的主要原因为高承压水驱使陷落柱主溶洞裂纹向开挖方向扩展并于工作面前方煤壁受矿压作用下产生的裂纹贯通,进而形成突水通道。为了验证理论分析和实验结果的正确性,利用非亲水固流耦合相似模拟材料和采动煤层底板突水相似模拟试验系统开展了底板构造突水物理模拟试验,实现了对不同突水模式下围岩裂隙扩展致突水通道形成、围岩应力和孔隙水压变化规律的研究,进而验证了3种灾变模式及突水判据的准确性。依据室内岩石力学试验、数值模拟和物理试验结果,总结了构造活化失稳前异常物理信息并进行了辨识分析,基于一系列理论分析和试验研究成果对构造失稳监测进行了可行性浅析,为煤层开采底板突水的预测防治提供了一种新思路和理论支持。
王沙燚[2]（2008）在《灾害系统与灾变动力学研究方法探索》文中研究指明灾害系统是一个极其复杂的巨系统,它的发生、演化都具有相当复杂的特征,如有序化、突跳性、不可逆性、长期不可预测性以及模糊性、灰色特性等,这些特征都是传统的牛顿力学所不能描述的。然而,耗散结构、协同、突变论、混沌理论等非线性理论和复杂性科学的出现,使得从总体上研究系统灾变的非线性动力学发生、演化过程及控制因素成为可能。以耗散结构、协同、突变论、混沌理论的非线性理论强调了系统发生、演化的方向,亦即系统演化的不可逆性。开放的灾害系统吸收负熵流,系统的各个组成部分之间存在非线性作用,并在涨落作用下通过自组织和突变形成新的有序的结构—耗散结构。本文从耗散结构和自组织的角度研究整理了实际工程中的滑坡、围岩系统演化、水土流失、生物湮灭等灾变过程的发生、演化,总结了复杂性科学在煤矿安全管理中的指导作用,并介绍了耗散理论在社会经济、证券市场、气象、水文循环中的应用。突变理论是研究系统的状态随外界控制参数连续改变而发生不连续变化的数学理论,是研究灾变系统突跳特性的重要工具。本文介绍了尖点突变模型在系统危险性评价、预测和采矿、水利工程中灾害分析的应用,以及在隧道、地下硐室施工中防灾的指导作用;介绍了含软弱夹层岩体边坡失稳问题和建筑火灾的燕尾突变模型的应用。针对灾害系统的模糊性和灰色特性,本文介绍了利用模糊理论和灰色预测理论,为灾害系统的分级、综合评价、聚类分析和灾害的预测等问题整理出了较系统的解决办法。此外,灾害链理论是近几年才发展起来的灾害理论,本文介绍了基于灾害链式发生机理的防灾减灾新方法的当前有关成果。信息熵是热力学熵的推广,是系统混乱程度的测度。灾害系统的发生就是降维、有序化的过程,因此,用信息熵的演化来描述灾害系统的发生、演化特征是可行的。本文在修正一些既有灾害熵表述的不足之处基础上,构造灾变信息熵基本量的特征,并提出了基于损伤张量第一不变量构造损伤信息熵的观念。介绍了信息熵应用于系统的安全评价以及水文循环等实际问题中。混沌论是上世纪60年代才建立起来的科学,混沌是指在确定性系统中出现的无规则性或不规则性,灾害的混沌特征主要表现在短期可预测而长期不可预测的特征。用Lyapunov指数、Kolmogorov熵、分数维等研究、预测灾害系统的演化,以达到防灾的目的。本文介绍了滑坡、基坑的非线性混沌预测以及基于混沌理论的冲击地压预测的具体方法。本文总结大量的灾害研究的资料,并以此为基础探索、总结了灾害系统的非线性与灾变动力学的研究内容和方法,从大系统角度讨论了如何研究灾害孕育、演化、发生、传播、影响,评定、预测和防止的普遍规律和方法。提出了建立灾害系统和灾变动力学的思想和理论框架体系,为灾害研究以及防灾减灾提供了新思路。
谢和平,高峰,鞠杨[3]（2015）在《深部岩体力学研究与探索》文中研究说明当今世界经济的迅速发展,地球浅部矿物资源逐渐枯竭,资源开发不断走向地球深部。目前煤炭开采深度已达1 500 m,地热开采深度超过3 000 m,有色金属矿开采深度超过4 350 m,油气资源开采深度达7 500 m,深部资源开采已成为常态。但是深部资源开发中常伴随着重大灾害事故,难以有效预测与防治,一方面说明深部岩体可能存在着完全异于浅部的力学本构行为,另一方面说明目前岩石力学理论发展已滞后于人类岩土工程实践活动,难以进行有效、科学指导,亟待探索和开拓。目前人们对超深部的岩石性质和行为还缺乏了解,一些基本概念和基本理论还尚未建立。深部是什么?多深算进入深部?浅部和深部有什么本质不同?经典力学理论能否描述超深部岩体力学行为?如何揭示深部岩体开发扰动影响下那"看不见,摸不到"的黑箱力学过程?深部环境（如地震地质环境、化学环境、热力学环境和微生物环境）如何对能源开发与存储、CO2与核废料地质处置等重大工程发生在岩石中的微观过程共同产生影响等等,这些重大的、基础性岩石力学科学问题亟待人们做出回答。从煤炭开采中的岩石力学问题研究入手,对以上深部岩体力学的一些共性的概念性和基础性问题进行探讨。指出深部静水压力是深部岩体应力状态的典型基本特征。深部不是深度,而是一种力学状态。发展有别于传统岩体力学的基于应力空间路径的采动岩体力学。提出将CT技术、3D打印技术和分形重构方法及应力冻结技术相结合的深部岩体力学的可视化研究手段,再现深部岩体在开发扰动下应力变化、裂隙演化、体积破裂、塑性失稳以及微观渗流等的力学行为和过程。这些工作将为深部岩体力学研究带来方法上的进步。
史先志[4]（2020）在《大埋深高承压水上采煤底板破坏演化及水害防治研究》文中提出随着煤矿开采向深部延伸开采,煤层底板灰岩水害问题已成为华北型煤田开采的最大技术难题之一。永城矿区地处黄淮平原腹部,是华北型煤田中受底板石炭纪及奥陶纪灰岩突水威胁的典型区域。从1982年建井到2019年共发生19次较大的灰岩突水事故,其中陈四楼煤矿就有9次。经过对陈四楼煤矿历年来突水事故案例分析、研究,根据突水系数理论进行验算,矿井各采掘头面的突水点根据水压及煤层底板与太原组上部含水段之间的厚度计算得出的突水系数值都不大于非正常地层块段的0.06MPa/m,突水点附近没有揭露具有明显断点的断层或褶皱等构造,综合分析认为矿井突出具有典型的深部太原组灰岩岩溶裂隙型突水特征。为此,论文以陈四楼煤矿典型的大埋深高承压2517综采工作面为研究对象,在系统收集整理和分析研究区地质和水文地质条件基础上,采用塑性理论及经验公式计算、数值模拟回采工作面顶底板应力变化及顶底板破坏特征、井下现场试验和室内岩样测试等方法,围绕深部开采煤层底板变形破坏及高承压太原组灰岩裂隙型突水机理这一科学问题进行了较系统深入研究。主要取得了如下研究成果:（1）选择具有代表性的埋藏深度大、底板赋存高承压水的2517综采工作面为研究对象,采用理论公式、塑性理论、室内FLAC3D数值模拟及井下工作面钻探结合高密度电法实测等数种方法,分别获得了采动底板最大破坏深度量值,揭示了在大埋深高承压水条件下二2煤层采动过程中底板破坏的演化特征,绘制了煤层底板变形破坏形态和水平方向的影响范围,提出了具有针对性的修正经验公式。（2）基于大埋深采动底板变形破坏演化特征基础上建立了研究区完整地段采动底板太原组灰岩裂隙型扩展的突水模式,分析了高地应力及高水压力联合作用下采动底板变形破坏逐渐向下发展和高水压含水层裂隙逐渐向上发展乃至贯通的突水理念,提出了临界突水的有效隔水层厚度表达式,并根据实际数据进行了验算。（3）基于深部采动底板破坏演化特征及太原组灰岩裂隙型突水机理研究基础上,经过井下注浆前及注浆后现场孔内采取岩芯样观测和地面实验室内灰岩岩样强度测定对比分析,确定了钻孔注浆目标岩层、选用的注浆材料和浆液扩散的半径,明确了纯水泥浆液是矿井煤层底板注浆改造的最优材料。（4）室内实验发现在高压水侵蚀作用下,未注浆的太原组灰岩岩石内裂隙发育,造成岩体抗压强度降低;在采用水泥浆液进行煤层底板加固后,煤层底板中各类孔隙被充填,岩石力学强度增加明显。论文采用施工注浆钻孔与考察钻孔结合的方式对浆液扩散半径进行了现场实测。考察钻孔实测资料证明,浆液扩散半径的长度与岩层裂隙网络发育规模、裂隙发育长度和宽度及浆液主剂材料具有密切关系,注入蒙脱石与水泥等混合材料作为注浆主剂的浆液的运移扩散半径比注入纯水泥作为注浆主剂的浆液的运移扩散半径大,但注浆后的岩石强度前者比后者低。（5）根据研究确定的注浆层位、注浆半径和注浆材料,论文选择了南五采区深部三个典型的大埋深高承压工作面分别进行了二2煤层底板注浆改造。在各试验综采工作面底板注浆加固前进行了瞬变电磁探测,查明了富水异常区;在工作面注浆加固后采用瞬变电磁探测技术对工作面注浆改造效果进行验证,用以指导注浆改造设计和施工,实现了在大埋深高承压条件下工作面的安全回采。论文基本确立了研究区针对太原组灰岩裂隙型突水的防治水技术流程。论文附有插图93幅,附表24个,参考文献157篇。
谢和平[5]（2017）在《“深部岩体力学与开采理论”研究构想与预期成果展望》文中研究指明国内外深部资源开采发展的现状表明,随着地球浅部矿物资源逐渐枯竭,深部矿产资源开采已然趋于常态。然而,由于深部岩体典型的"三高"赋存环境的本真属性及资源开采"强扰动""强时效"的附加属性,导致深部高能级、大体量的工程灾害频发,机理不清,难以预测和有效控制,传统岩石力学和开采理论在深部适用性方面存在争议。其根本原因在于,现有岩石力学理论都建立在基于静态研究视角的材料力学的基础上,已滞后于人类岩土工程实践活动,与深度不相关、与工程活动不相关、与深部原位环境不相关,亟需发展考虑深部原位状态和开采扰动的深部岩体力学新理论、新方法,破解深部资源开采的理论与技术难题。"深部岩体力学与开采理论"项目以提升中国深部资源获取能力为导向,针对中国深部矿产资源开采将全面进入1 0002 000 m阶段这一基本现状,凝练了四大关键科学问题:1)深部岩体原位力学行为与地应力环境;2)深部岩体应力场-能量场分析、模拟与可视化;3)深部强扰动和强时效下的多相并存多场耦合理论;4)深部资源低生态损害协同高效开采理论与技术。结合关键科学问题的内涵,提出五大重点研究内容:1)深部岩体原位力学行为和地应力环境;2)深部采动岩体力学及多场多相渗流理论;3)深部采动应力场-能量场演化规律;4)深部岩体变形监测、安全预警与稳定控制;5)深部矿产资源生态化协同高效开采理论与技术。最后,将五大重点研究内容细分为九大前沿研究方向:1)深部岩体原位力学行为研究;2)深部围岩长期稳定性分析与控制;3)深部地应力环境与灾害动力学;4)深部强扰动和强时效下多场多相渗流理论;5)深部采动应力场-能量场分析、模拟与可视化;6)深部高应力诱导与能量调控理论;7)深部采动岩层变形监测预警与控制;8)深部煤矿安全绿色开采理论与技术;9)深部金属矿协同开采理论与技术。基于以上内容,初步构建了深部岩体力学与开采理论研究体系,以期为未来中国深部矿产资源开发提供理论基础与技术支撑。
佘诗刚,林鹏[6]（2014）在《中国岩石工程若干进展与挑战》文中进行了进一步梳理根据中国作者近年在中国岩石工程领域相关期刊发表的文章,结合岩石工程相关领域的国家奖获奖内容、973国家重点基础研究计划项目、国家自然科学基金重大项目的研究成果及本学报系列"陈宗基讲座"的内容,对10余年中国岩石工程学科的进展与挑战进行分析和论述;进而总结归纳了中国岩石工程中的主要问题、关键理论、勘测设计、开挖加固、预警预报等方面的若干进展,并介绍了中国典型岩石工程案例;最后基于中国岩石工程的特点与不足,提出10个挑战性问题,并指出了岩石工程领域的发展方向。
魏晓刚[7]（2015）在《煤矿巷道与采空区岩体结构地震动力灾变及地面建筑抗震性能劣化研究》文中进行了进一步梳理中国矿区由于煤炭资源持续高效的开采形成了大量形式各异、大小不一、纵横交错、立体分布的采空区,而随着土地资源的日益紧张及工程建设的迅猛发展,越来越多的建筑物、桥梁、输电塔以及隧道等各类基础设施不可避免的要建在煤矿采空区场地上,但是煤矿采空区场地的稳定性是否满足建造建筑物的条件值得商榷,并且煤矿采空区岩层的移动变形导致地表塌陷以及地面建筑损伤倒塌现象异常严峻.煤层开采过程中不可避免的要面临各种扰动荷载的动力破坏效应,但矿山建设设计中较少考虑地震等各种动力灾害对矿区地下工程结构的影响及破坏.中国有80%以上的矿区处于在强地震区,但却没有专门细致化的矿山地下结构抗震计算方法及抗震设计规范标准,地震作用下煤矿采空区的稳定性、煤矿巷道结构与周围介质、采空区与地面建筑动力响应的相互影响问题是研究煤矿采空区的地震安全不可回避的重要问题.本文基于弹塑性力学、结构动力学、地震工程学及矿山开采沉陷学,采用现场调研、试验研究、理论分析与数值模拟相结合的方法,围绕煤矿采空区及地下结构的地震动力响应及地面建筑抗震性能劣化问题开展研究工作,本文主要进行了以下研究工作并取得了一些有益的研究成果：（1）通过建立煤矿采空区上覆岩层移动变形的弹塑性力学分析模型,得到了煤矿采动覆岩移动变形破断的力学判据；探讨了煤矿采动影响下的煤矿采空区岩层的位移变化与应力分布演化区域,指出了裂隙岩体的卸压保护原理：煤炭开采过程中岩体中的弹性能会及时释放,既及时释放了岩体的灾害能量避免了矿井动力灾害的发生,又可以起到降低岩层的矿山压力保护巷道结构的作用.（2）建立了煤柱的地震动力响应模型,重点探讨了地震作用下煤矿采空区煤柱内力响应、应力场演化规律,得到了煤柱的地震损伤破坏规律：在上覆岩层的自重作用下,在煤柱的内部明显形成了弹性区、塑性区、破裂区；地震作用下煤柱的塑性区不断向内部演化发展,破裂区逐渐增大,核心弹性区减小,导致煤柱破坏面的摩擦阻力及岩层内部的黏聚力减小,降低了对煤岩的约束作用,煤柱出现剥离脱落,最终整体失稳破坏现象；煤矿巷道不同部位的初始损伤对其失稳破坏的模式有较大影响与区别,对于煤矿巷道结构的顶板、帮部属于高应力集中易损伤破坏位置,需要予以重视采取合理的防护措施.（3）研究了煤矿巷道同一截面不同区位（顶板、底板、帮部）地震动力响应的差异,探讨了不同截面形状的煤矿地下巷道结构的地震动力破坏特征及影响因素,得到了煤矿巷道地震动力响应特征及破坏模式：浅埋煤矿巷道的抗震性能相对较差,但深埋煤矿巷道的抗震性能受地应力的影响较大,其安全稳定性能不易保证；圆形巷道的抗震性能相对最好,半圆拱形巷道次之,矩形巷道的抗震性能最弱；低频率的地震动对巷道围岩结构体系的影响较大,随着地震荷载频率的增加,煤矿巷道顶板和帮部的峰值位移响应上呈现出“先增加后减小最终平缓变化”的变化趋势；地震波在地表的放大效应加剧了近地表浅埋煤矿巷道的动力响应；煤矿巷道的埋置深度较深时,围岩介质具有较强的约束作用,可以降低煤矿巷道结构的地震动力响应.（4）探讨了岩体损伤后考虑强度降低刚度劣化的损伤区域应力场分布,对比分析了损伤效应对煤矿地下巷道结构的地震动力灾变的影响,研究表明地震波的冲击作用在引起煤（岩）层发生振动的同时又增加了巷道围岩的附加荷载,严重降低了巷道围岩的承载能力；地震作用下煤矿巷道结构的顶侧部和帮部是高应力集中区域,考虑强度降低刚度劣化的损伤效应的煤矿巷道围岩结构体系的岩层塑性破坏区域明显低于不考虑损伤的巷道围岩的塑性破坏区域；地震作用下煤矿巷道及围岩的受迫振动形式与地震波的基本振动形式接近,围岩介质的主要作用是传播效应、能量吸收与迁移效应；考虑损伤效应的煤矿巷道结构同一截面不同部位的加速度、峰值位移和内力响应有所降低,考虑损伤效应的煤矿巷道围岩介质的“减震层”效应可以减缓和协调岩层的变形,其耗能能力得到提高,有效降低了地震的传播能量以及围岩的变形量.地震横波对煤矿巷道结构的动力破坏主要体现在水平剪切作用,纵波对煤矿巷道结构的破坏作用主要以拉伸压缩的形式体现,在一定程度了增加巷道结构的荷载；总结了考虑围岩损伤效应的煤矿采动裂隙围岩介质的卸压—耗能—减震特性控制煤矿采动损伤岩层地震动力响应的原理.（5）探讨了地震波作用于岩体时应力波性质的改变；重点分析了地震波在考虑充填效应的煤矿采空区围岩介质与充填材料不同介质之间的传播衰减特性,指出了充填后煤矿采空区的地震动力稳定性的条件,研究发现：地震波对岩体（煤柱）的动力破坏效应主要体现在压缩破坏、拉伸破坏、共振破坏；稳定性较好的煤矿采空区在采用充填材料进行充填后,充填岩体的强度需要满足σb+kσa≥σ’的条件就可以保持煤矿采空区的地震动力稳定性；煤矿采空区的存在可以减缓地表的地震动力响应,但强震作用下煤矿采空区则成为加剧地表大面积坍塌动力失稳的隐患；地震发生后煤矿采空区地表的地震动力响应相对较小,充填后煤矿采空区充填材料及移动破断的岩层的强度降低、刚度劣化、阻尼和耗能能力得到增加,有效的吸收了地震波的灾害能量；地震作用下煤矿采空区群场地的危险性要高于单一煤矿采空区的场地.地震作用下煤矿采空区加速响应的振动形式与原激励震源相近,但存在着在时间上滞后并有所延长；在此基础上提出了“煤矸石充填+裂隙岩体复合减隔震层”保证煤矿采空区地震动力稳定性及地面建筑抗震安全的理念.（6）矿区复杂多变的灾害演化系统是涉及到固体、液体、气体等多相耦合的致灾系统,矿区复杂环境下建筑物抗震性能劣化主要受环境与荷载、材料、构件与结构四方面的因素影响：恶劣自然环境与复杂力学环境的耦合效应是矿区建筑抗震性能劣化的驱动力,材料的破坏是矿区建筑物抗震性能劣化的根本原因,构件的破坏是矿区建筑物抗震性能劣化的宏观表现,结构性能的劣化是建筑物抗震性能劣化的直接原因.对于多煤层重复开采影响下的建筑物的损伤破坏,煤矿重复采动是产生高强度采动灾害应力的起因.（7）探讨了煤矿采动损伤建筑的地震灾变演化机制,指出了地震作用下煤矿采动损伤建筑抗震性能劣化致灾的过程,分析了煤矿采动损害与地震动力破坏这两种灾害荷载对建筑物的成灾机理,研究发现地下煤炭开采改变了煤矿采空区的地震波动场,煤矿采动损害对建筑物的损伤主要集中于下部楼层,地震作用下煤矿采动损伤建筑物的结构薄弱层可能会形成塑性铰,降低了结构的抗震性能,提出了基于能量耗散理论的煤矿采动损伤建筑的抗震性能评估方法,探讨了地震作用下煤矿采动损伤建筑的能量耗散演化过程,说明了煤矿采动损害加剧了地震灾害荷载对建筑物的破坏性,提出了“地下开采充填—地面建筑抗开采沉陷隔震”的保护策略,既能控制煤矿采空区的岩层移动变形,又能实现煤矿采动建筑的抗震抗开采沉陷变形保护.
俞海玲[8]（2019）在《高压气体预裂爆轰作用致裂煤岩机理及应用研究》文中指出煤矿生产过程中,在处理瓦斯灾害、粉尘防治、冲击地压、两硬煤层等安全技术问题时,常常需要对未开采煤层采取预裂措施,以达到增加煤层透气性、弱化煤岩强度、卸除地压的目的。本文在总结分析前人使用的煤岩致裂理论的基础上,以致裂煤岩为工程背景,提出一种新的煤岩致裂方法,即采用产气预裂剂燃烧生成高压气体预裂爆轰致裂煤岩方法。本文通过理论分析、试验研究、数值模拟和工程试验等研究方法,系统探讨了基于高压气体预裂爆轰作用对煤岩致裂弱化的理论和技术,具有重要的理论意义和广泛的工程应用前景。本文以脆性断裂力学、渗流力学、燃烧学、爆炸力学为基础对高压气体驱动裂纹扩展机理、在钻孔内承压条件下爆轰波作用于钻孔围岩的作用机理进行了理论分析。本文所提的致裂煤岩方法分为两个作用过程:一是由产气预裂剂燃烧生成高压气体,由高压气体驱动钻孔围岩初始裂纹扩展扩展过程;二是随钻孔内气体压力的不断升高产气预裂剂发生爆轰反应,由爆轰冲击波作用于钻孔周边岩体的过程。首先从煤岩体的裂隙孔隙结构入手分析了煤体的受力特征、煤层内气体渗流的特点以及钻孔在煤层中的受力状态。其次通过分析准静压气体作用下裂纹扩展条件,求出钻孔预存裂缝尖端应力强度因子。最后,分析在钻孔压力达到预定压力转爆轰时,且孔内充满高压气体的情况下,钻孔周边煤体受爆轰冲击作用的裂隙扩展规律。通过燃烧成气过程中气体预裂和爆轰冲击两个过程,使煤层内裂隙网络相互贯通,并且裂隙网络内充满高压气体,高压气体包围破碎的煤块持续向内部渗透,使煤层能够达到充分的破碎效果。以三轴压力试验机为平台,模拟井下环境,进行高压气体驱动裂隙扩展的模拟试验。试验系统整体包括加载系统、供气系统、试验盒、设备数控系统和数据采集系统组成。采用原煤试件和由相似材料制成的类完整岩石试件两种材料进行试验。采用应力应变数据采集系统和实时声发射定位系统进行数据采集,通过压力-时间曲线、声发射特征和分形特征对试验结果进行了分析。试验结果表明在试件破裂时钻孔内压力均大于试件的抗拉强度而小于试件的抗压强度,表明裂隙扩展时克服的是试件的抗拉强度。压力曲线和声发射分析表明试件在破裂过程中钻孔内气体压力呈明显的分段特征,并且类完整岩石试件在破裂后钻孔孔内压力迅速下降,而原煤试件在破裂后钻孔孔内压力在下降过程中出现了一个压力稳定区间,原因是原煤内部初始裂隙发育,主裂隙扩展过程中沟通内部小裂隙,使孔内压力在一段时间内达到一个稳定过程。应用LS-DYNA数值分析软件对高压气体预裂爆轰作用致裂煤岩过程进行了数值模拟研究,对煤岩在高压气体预裂爆轰作用下的裂隙演化过程和应力应变演化规律进行分析。数值模拟结果表明,煤岩在高压气体预裂作用下初始裂隙发生扩展,在高压气体预裂基础上发生爆轰时,爆轰冲击波沿预裂裂隙进入煤岩内部,在裂隙尖端位置生成了若干新裂隙。爆轰冲击对钻孔壁围岩的破坏与通常的炸药爆破相比明显要小,粉碎作用明显弱于普通的炸药爆破,与理论分析结果基本一致。针对坚硬顶煤的垮落困难问题,使用本文所述的技术在千树塔煤矿进行了坚硬顶煤弱化的工程实践。现场试验结果表明,本方法能够保证顶煤及时垮落,能够有效控制周期来压时间,煤炭回收率可以提高15%。针对南屯煤矿9309工作面煤尘生成量高并且具有爆炸性倾向的问题,采用高压气体预裂爆轰技术配合煤层注水,使工作面降尘率达到84.5%,有效解决了工作面的降尘问题。
段宏飞[9]（2012）在《煤矿底板采动变形及带压开采突水评判方法研究》文中指出煤矿底板采动变形问题的研究，不仅对于承压水上带压安全开采具有科学价值，而且可为采区巷道围岩变形控制维护提供关键依据。本文对采动底板应力分布特征、底板应力及其塑性区分布以及底板破坏深度等变形破坏规律进行了系统研究，研究发现：在前人对支承压力分布规律研究的基础上构建的采场完整支承压力作用下的底板应力分布模型能够得到底板内任一位置的应力分布解析解，通过杨村煤矿4602工作面的底板应力解析计算说明解析得出的底板下的应力分布规律具有实用性；从底板采动变形的角度厘定了底板破坏深度的概念，并采用FLAC3D数值模拟软件开展了底板破坏深度斜长、顶底板岩性组合、采深、采高、倾角的六因素五水平正交数值模拟试验，构建了首次考虑顶板岩性组合这一因素的斜长-顶底板岩性组合-采深-采高-倾角的底板破坏深度预测模型，通过10个煤矿相应的工作面底板破坏深度实测实例进行分析验证了该预测模型精度较高，可以满足工程使用。通过现场底板变形破坏综合实测深刻揭示了底板矿压显现过程及其分区特点、底板破坏深度分区特征以及底板变形与矿压显现的关联规律，具体表现为：采动矿压对底板的影响具有较远距离的采前“超前”显现和采后“滞后”延续的特点，且这种“超前”“滞后”影响具有分区特征；从采动底板变形与采动矿压的关联效应角度将底板所受采动矿压的扰动作用分为“超前聚压扰动”和“采后卸压扰动”两种类型，为合理解释底板采动变形破坏的力学机制提供了力学依据；底板破坏经历超前聚压破坏和采后卸压破坏两个过程，其破坏机制均为剪切破坏，前期为受压状态下的剪切破坏，后期为受拉状态下的剪切破坏，二者具有累进关系，即在采前聚压破坏基础上采后卸压破坏可导致破坏程度进一步加剧，但对于采动破坏深度不具有延伸效果。在70组底板破坏深度实测资料统计的基础上，探索了底板破坏深度与其影响因素的规律，构建了底板破坏深度预测的遗传-改进遗传算法优化BP神经网络模型（BP-GA、BP-GA-MOD）和PSO优化SVM模型（PSO-SVM）。基于MATLAB软件平台，编制了底板破坏深度非线性预测模型系统，能够实现底板破坏深度快速准确的预测。最后，首次明确建立了煤矿底板突水的三级评判模型，以此实现对煤矿底板突水由粗到细、由经验判别到力学分析的多级分布筛选递进评价预测。三级评判分别包括：煤矿底板突水初判、煤矿底板突水详判与煤矿底板突水精判。底板突水初判判据为P=0.0025M2-0.0865M-16.8534/M+2.2440临界方程，该方程是通过对华北七个矿区以及湖南涟邵矿区354个工作面突水点、202个巷道突水点以及318个安全回采工作面的调查分析，应用数学统计回归的方法所得。该临界方程形式与考虑动水压力作用下的底板均质裂隙弱板模型P-M临界方程形式一致；煤矿底板突水的详判，是在初判的基础上对可能发生突水的区域进行的进一步突水判别，综合指标法考虑了影响底板突水的诸多因素，以此判别将更为全面，考虑模型的简化，构建了基于膨胀界限抗渗强度的底板突水评判模型。煤矿底板突水精判，需要对底板岩体特性、含水层特性以及所赋存的地质条件进行更为详细的勘查，掌握突水评判区域非常精细准确的第一手资料，在此基础上，对底板进行力学稳定性分析，确定底板在采动矿压、水压作用下的潜在稳定性。
胡彦博[10]（2020）在《深部开采底板破裂分布动态演化规律及突水危险性评价》文中指出在全国煤炭资源开发布局调整阶段,为了保证国家煤炭供给安全,东部矿区仍需保持20年左右的稳产期,许多矿井进入深部开采不可避免。围绕深部煤层开采底板突水通道动态形成过程机理、水害评价防治的科学技术问题,以华北型煤田东缘代表矿井为例,采用野外调研、理论分析、原位测试、室内试验、数值模拟等多种方法,按照华北煤田东缘矿区的赋煤地质结构特征→深部煤层开采底板变形破坏的动态监测方法→深部煤层开采底板岩层变形破坏的时空演化特征和突水模式→深部煤层开采底板破坏深度预测方法和开采底板突水危险性评价方法→深部煤层开采底板水害治理模式和治理效果序列验证评价方法的思路开展研究。主要成果如下:（1）提出了利用布里渊光时域反射技术（BOTDR）对深部煤层开采底板变形破坏的动态监测方法。根据研究表明BOTDR系统监测的动态变形量及应变分布状态与煤层底板岩层应力应变特征具有一致性,是有效监测煤层底板岩层变形破坏的新方案。BOTDR系统对煤层底板岩层监测显示,在采动过程中煤层底板岩层从上向下是呈现压-拉-压的应变趋势;同时获得了有效的煤层底板岩层的最大破坏深度,为深部煤层开采底板破坏深度的精准预测研究提供了有效的原位测试数据。（2）揭示了深部煤层开采完整底板破坏的时空演化特征:a.采前高应力区超前影响范围大约在煤壁前方38 m附近;b.开采底板岩层第一破断点的位置在采煤工作面煤壁前方29.07 m,煤层下方垂距9.24 m处,煤层底板破坏是从脆性岩层开始破断;c.开采底板破断发展趋势是从第一破断点首先向上发展破断,然后再同步向下破断。d.煤层开采底板破断的最大深度处于采前高应力区内,并且最大破断深度在采前高应力区内的峰值应力传播线附近（一般情况下）。根据煤层开采底板破坏的时空演化特征,对比分析了完整底板和含断层底板两种条件下煤层开采底板岩层破坏特点;同时对煤层开采底板进行横向分区,区域名称依次为原岩应力平衡区、采前高应力区、采后应力释放区、采后应力再平衡区。（3）利用BP神经网络、煤层开采底板应力螺旋线解析、气囊-溶液测漏法、经验公式法、多因素回归及分布式光纤实测等方法进行研究分析,得到了对深部煤层开采底板破坏深度进行有效的预测模型及方法;研究表明,多因素回归中模型III预测值更接近分布式光纤监测和气囊-溶液测漏法等实测数据,预测误差较小的预测方法依次为新的数学理论模型解析法和BP神经网络预测模型。（4）利用层次分析法、熵权法、地理信息系统等手段结合深部煤层开采破坏后有效隔水层厚度和其他多种影响底板突水的因素,对深度煤层开采底板突水危险性进行综合评价研究,得到了层次分析和熵权法（AHP-EWM）综合算法评价模型和基于改进型层次分析脆弱性指数（IAHP-VI）法两种深部煤层开采底板突水危险性评价模型,两者都具有一定的实用价值,在实际运用过程中可以根据研究区的实际情况择优选其一,也可以根据两种模型的预测结果取并集,能够进一步提高评价安全程度。（5）基于华北型煤田东缘矿区深部煤层开采底板突水通道的形成机理和突水模式,提出了“充水含水层和导水构造协同超前块段治理”模式并进行了定义。在现有的深部煤层开采水害的治理技术上,根据注浆改造目的层的构造、区域地应力、原岩水动力场等因素对地面受控定向钻进顺层钻孔方位和钻孔展布间距的设定进行科学有效的优化研究。（6）提出了“深部煤层开采底板水害治理效果序列验证评价方法”,利用对改造目的层的渗透系数和透水率、煤层底板阻水能力、矿井电法检测、检查钻孔数据等结合GIS系统进行综合研究,建立了科学系统化的评价方法。（7）利用“充水含水层和导水构造协同超前块段治理”模式对华北型煤田东缘矿区深部煤层底板水害进行了治理,结果显示治理效果良好,研究矿区深部煤层工作面实现了安全回采。本论文研究成果可为华北型煤田东缘矿区下组煤开采底板水害防治提供参考。
二、岩石力学理论在煤矿的实践与研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、岩石力学理论在煤矿的实践与研究（论文提纲范文）
（1）采动底板构造活化灾变前兆信息辨识及突水机理试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状及存在问题 |
| 1.3 研究内容 |
| 1.4 研究方法及技术路线 |
| 2 底板裂隙区域性特征及构造突水灾变模式 |
| 2.1 底板采动岩体区域性裂隙渗流耦合机制 |
| 2.2 底板构造突水灾变模式及判据 |
| 2.3 本章小节 |
| 3 缺陷岩体单轴压缩强弱部分协同失稳特征 |
| 3.1 缺陷岩体失稳过程加速协同破坏机制 |
| 3.2 宏观尺寸缺陷岩体协同破坏特征 |
| 3.3 组合体强弱部分加速协同破坏特征分析 |
| 3.4 构造失稳致突过程简析 |
| 3.5 本章小节 |
| 4 大尺寸缺陷类岩石双向加载裂纹扩展及失稳信息分析 |
| 4.1 类岩石材料制作及力学性能测试 |
| 4.2 大尺寸含缺陷类岩石裂纹-应力-声发射特征分析 |
| 4.3 采场断层协同破坏实例应用分析 |
| 4.4 本章小节 |
| 5 裂纹扩展致通水通道形成数值模拟及案例分析 |
| 5.1 FRACOD~(2D)基本理论 |
| 5.2 耦合状态裂纹传播及流体流动过程模拟 |
| 5.3 煤矿开采构造突水数值模拟分析 |
| 5.4 本章小节 |
| 6 底板构造突水物理模拟试验及监测方法 |
| 6.1 物理模拟试验系统及固流耦合模拟材料选择 |
| 6.2 底板缺陷裂隙扩展型突水通道形成模拟 |
| 6.3 隐伏构造滑剪型突水通道形成模拟 |
| 6.4 构造导通型突水通道形成模拟 |
| 6.5 构造失稳监测可行性浅析 |
| 6.6 本章小节 |
| 7 主要结论与展望 |
| 7.1 论文的主要结论 |
| 7.2 论文的创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 致谢 |
| 学位论文数据集 |
（2）灾害系统与灾变动力学研究方法探索（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 灾害的含义和类型 |
| 1.2 研究目的与意义 |
| 1.3 灾害系统与灾变动力学 |
| 1.4 灾变动力学研究方法与主要结果 |
| 1.5 关于文献综述 |
| 参考文献 |
| 第二章 灾变与耗散结构理论 |
| 2.1 灾变系统耗散结构与非线性系统科学的复杂性概述 |
| 2.2 复杂开放系统的耗散特征 |
| 2.3 耗散系统的非平衡热力学理论 |
| 2.4 现代非线性理论基础 |
| 2.5 工程结构系统非线性动力学方程推导工具 |
| 2.6 耗散结构系统的动力学灾变特征分析 |
| 参考文献 |
| 第三章 系统灾变行为的协同学理论基础 |
| 3.1 协同学的基本理论 |
| 3.1.1 协同学的基本概念 |
| 3.1.2 一些典型系统的协同学数学描述 |
| 3.2 灾害发生的自组织特性 |
| 3.3 灾害自组织的幂分布律 |
| 3.4 灾变过程的随机扩散特征 |
| 3.5 灾害系统演化的沙堆动力学模型 |
| 3.6 工程系统灾变的自组织理论应用 |
| 3.7 岩石—岩体工程系统灾变的协同、分岔分析应用 |
| 3.8 电力系统大停电事故的协同学分析与预测 |
| 参考文献 |
| 第四章 系统灾变行为的突变论特征 |
| 4.1 突变论的基本概念 |
| 4.2 突变论理论基础与基本分析方法 |
| 4.3 事故和灾害的突变论预测与评价 |
| 4.4 突变理论在岩土工程灾变分析中的应用 |
| 4.5 突变理论在采矿工程灾变分析中的应用 |
| 4.6 突变理论在水利工程灾变分析中的应用 |
| 4.7 降雨裂缝渗透影响下山体边坡失稳灾变分析 |
| 4.8 灾变分析的燕尾型突变动力学模型 |
| 参考文献 |
| 第五章 灾变行为的模糊理论描述 |
| 5.1 模糊数学基础 |
| 5.2 灾害评估研究内容与方法 |
| 5.3 灾变问题的模糊分析及隶属度函数 |
| 5.4 灾变特征的模糊识别评价 |
| 5.5 灾变状态的模糊综合分析与评定 |
| 5.6 灾变信息熵的模糊性 |
| 5.7 基于模糊马尔可夫链状原理的灾害预测 |
| 5.8 工程系统灾变的多理论综合模糊分析应用 |
| 参考文献 |
| 第六章 系统生态环境灾变的链式的理论 |
| 6.1 自然灾害链式的理论体系 |
| 6.2 灾害链式结构的数学关系与模型分析 |
| 6.3 自然灾害链断链减灾模式分析 |
| 6.4 自然灾害链式理论的工程分析算例 |
| 参考文献 |
| 第七章 系统灾变的灰色预测 |
| 7.1 灰色分析的基本数学原理 |
| 7.2 灾害的灰预测 |
| 7.3 灰色预测理论的应用 |
| 7.4 灰色理论与其它理论的结合应用 |
| 7.5 灰色多维评估理论与应用 |
| 参考文献 |
| 第八章 系统灾变特征的信息熵表示 |
| 8.1 熵的概念与基础 |
| 8.2 各种熵间的关系与应用 |
| 8.3 最大熵原理及其在灾害分析中的应用 |
| 8.4 工程结构分析中灾变信息熵应用 |
| 8.5 灾变信息熵的非确定性描述 |
| 8.6 信息熵在系统安全、风险、灾变分析中的应用 |
| 参考文献 |
| 第九章 灾变演化的非线性动力学综合分析 |
| 9.1 工程灾变问题中的非线性动力学混沌分析 |
| 9.2 混沌的的识别与预测 |
| 9.3 非线性动力系统的相空间重构技术与应用 |
| 9.4 基于机理模型的工程灾变综合分析 |
| 9.5 工程灾变问题中的综合分析方法与模型 |
| 参考文献 |
| 结论与展望 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（3）深部岩体力学研究与探索（论文提纲范文）
| 1引言 |
| 2国内外深部岩体力学工程发展现状 |
| 2.1深部煤矿 |
| 2.2深部金属矿 |
| 2.3极深岩体工程 |
| 3深部岩体力学特征与响应 |
| 3.1深部地应力特征 |
| 3.2深部岩体赋存环境 |
| (1) 高地应力 |
| (2) 高地温 |
| (3) 高岩溶水压 |
| 3.3深部岩体工程响应 |
| (1)强流变性 |
| (2) 强湿热环境 |
| (3) 强动力灾害 |
| 4深部的概念与定义 |
| 4.1深部的概念与本质 |
| 4.2深部的力学定义 |
| 5工程扰动下的岩体力学——采动岩体力学 |
| 5.1传统岩石力学研究方法的不足 |
| 5.2采动岩体力学的提出 |
| 5.3基于采动响应应力路径的岩体力学实验方法与结果 |
| 5.4采动岩体力学的研究意义 |
| 6深部岩体超常力学行为与特征 |
| 6.1不同深部岩体性质的变化 |
| 6.2不同深部岩体弹性模量的非线性变化 |
| 6.3深部岩体动力失稳的能量特征与判别准则 |
| 6.4极深部岩体力学研究构想 |
| 7采动条件下深部岩体的裂隙场、应力场和渗流场的可视化 |
| 7.1深部非连续岩石结构的分形重构模型 |
| 7.2基于分形重构模型的非连续岩体介质应力场的可视化方法 |
| 7.3基于分形重构模型的采动条件下岩体渗流场演化的可视化方法 |
| 8结论与展望 |
（4）大埋深高承压水上采煤底板破坏演化及水害防治研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景与研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 存在的主要问题 |
| 1.4 研究内容和技术路线 |
| 2 研究区地质、水文地质概况及突水原因分析 |
| 2.1 地质条件分析 |
| 2.2 水文地质条件分析 |
| 2.3 矿井主要突水点及突水原因分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 基于大埋深煤层底板变形破坏演化特征的太原组灰岩裂隙型突水机理研究 |
| 3.1 典型试验工作面概况 |
| 3.2 大埋深煤层底板破坏演化特征研究 |
| 3.3 大埋深煤层底板太原组灰岩裂隙型突水机理 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 大埋深高承压条件下煤层底板太原组灰岩注浆充填效果研究 |
| 4.1 注浆层位确定及试验方案设计 |
| 4.2 注浆试验及结果对比分析 |
| 4.3 浆液扩散机理分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 大埋深高承压工作面太原组灰岩裂隙水治理应用研究 |
| 5.1 工作面底板改造的目的及原则 |
| 5.2 研究成果现场应用实例研究 |
| 5.3 工作面太原组灰岩裂隙型水害防治实证效果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 学位论文数据集 |
（5）“深部岩体力学与开采理论”研究构想与预期成果展望（论文提纲范文）
| 1 国内外深部资源开采发展现状 |
| 1.1 深部资源开采趋于常态 |
| 1.2 深部开采灾害频发,机理不明,难以预测 |
| 1.3 传统岩石力学和开采理论在深部适用性存争议 |
| 2 深部岩体力学与开采理论的学术思想 |
| 2.1 关键科学问题的凝练 |
| 2.2 重点研究内容 |
| 2.3 研究体系的构建 |
| 3 深部岩体力学与开采理论的基础理论探索 |
| 3.1 深部岩体原位力学行为研究 |
| 3.2 深部围岩长期稳定性分析与控制 |
| 3.3 深部地应力环境与灾害动力学 |
| 3.4 深部强扰动和强时效下多场多相渗流理论 |
| 3.5 深部采动应力场-能量场分析、模拟与可视化 |
| 3.6 深部高应力诱导与能量调控理论 |
| 4 深部资源开采基础理论转化与核心技术研发 |
| 4.1 深部采动岩层变形监测预警与控制技术 |
| 4.2 深部煤矿安全绿色开采理论与技术 |
| 4.3 深部金属矿协同开采理论与技术 |
| 5 结论 |
（7）煤矿巷道与采空区岩体结构地震动力灾变及地面建筑抗震性能劣化研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 煤矿采空区安全问题研究的紧迫性 |
| 1.2.1 煤矿采空区灾害的实际案例分析 |
| 1.2.2 煤矿采空区灾害的破坏特征及形成原因 |
| 1.2.3 煤矿采空区地震研究的紧迫性 |
| 1.3 煤矿采空区上覆岩层移动致灾的研究进展 |
| 1.4 矿区地下巷道结构动力灾变的研究进展 |
| 1.5 矿区复杂场地地震动力响应的研究进展 |
| 1.5.1 复杂场地地层应力波传递的研究进展 |
| 1.5.2 复杂场地地层地震响应的研究进展 |
| 1.6 煤矿采动区建筑物灾变与防护研究进展 |
| 1.7 论文的研究方案 |
| 1.7.1 研究目的与研究意义 |
| 1.7.2 研究方法与研究内容 |
| 1.7.3 研究技术路线与研究目标 |
| 2 煤矿采空区稳定性的理论分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 煤矿采空区的形成及基本特点 |
| 2.3 煤矿采空区的分类 |
| 2.3.1 基于煤矿采空区形成时间的划分方法 |
| 2.3.2 基于煤矿开采方法的煤矿采空区划分方法 |
| 2.3.3 基于采深采厚比的煤矿采空区划分方法 |
| 2.4 煤矿采空区稳定性的影响因素分析 |
| 2.4.1 矿区的工程地质因素 |
| 2.4.2 矿区的水文地质因素 |
| 2.4.3 矿区的工程环境因素 |
| 2.5 煤矿采空区失稳破坏的基本模式 |
| 2.6 扰动荷载作用下煤矿巷道围岩变形破坏的基本模式 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 煤矿采动覆岩移动变形破断的力学模型及沉陷致灾分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于弹塑性力学理论的煤矿采动覆岩移动变形破断的力学模型 |
| 3.3 煤矿采空区上覆岩层的移动变形破坏规律的理论分析 |
| 3.4 煤矿采动覆岩移动变形破断的相似材料模拟试验 |
| 3.4.1 相似材料模型设计 |
| 3.4.2 相似材料模型试验开采方案及监测 |
| 3.4.3 相似材料开采试验结果与分析 |
| 3.4.4 相似材料开采试验位移和应力监测结果分析 |
| 3.5 煤矿采动覆岩移动变形破断的有限元数值计算 |
| 3.5.1 煤矿采场覆岩移动的有限元数值计算模型 |
| 3.5.2 煤矿采动覆岩移动变形与应力场分布的对比分析 |
| 3.5.5 煤矿采动覆岩应力影响区域分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 地震作用下煤矿采空区煤柱动力灾变分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 地震波的选取与修正 |
| 4.2.1 地震波的输入 |
| 4.2.2 地震波的选择和修正 |
| 4.3 莫尔—库仑强度理论及其本构模型 |
| 4.3.1 莫尔—库仑强度理论 |
| 4.3.2 莫尔—库仑模型屈服方程 |
| 4.3.3 莫尔—库仑模型塑性流动势 |
| 4.4 地震作用下煤矿采空区煤柱动力响应分析 |
| 4.4.1 地震作用下煤矿采空区煤柱动力响应的理论分析 |
| 4.4.2 地震作用下煤矿采空区煤柱动力响应的有限元数值计算 |
| 4.5 煤矿巷道围岩体系失稳破坏的验证性试验分析与数值计算 |
| 4.5.1 试验材料与有限元数值计算模型 |
| 4.5.2 试验结果与有限元数值计算结果对比分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 煤矿地下巷道结构地震动力灾变影响因素分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 地下巷道结构的地震动力破坏的有限元分析模型 |
| 5.3 地震作用下煤矿巷道位移动力响应的影响因素分析 |
| 5.3.1 地震作用下煤矿巷道的埋置深度对位移响应的影响分析 |
| 5.3.2 地震作用下煤矿巷道的截面形式对位移响应的影响分析 |
| 5.3.3 地震作用下地应力对煤矿巷道结构位移响应的影响分析 |
| 5.4 地震作用下煤矿巷道结构应力演化的影响因素分析 |
| 5.4.1 地震作用下煤矿巷道结构的埋置深度对峰值主应力的影响 |
| 5.4.2 地震作用下煤矿巷道结构的截面形式对峰值主应力的影响 |
| 5.4.3 地震作用下煤矿巷道结构的应力分布 |
| 5.5 地震荷载对煤矿巷道结构动力响应的影响分析 |
| 5.5.1 地震荷载的峰值速度对煤矿巷道结构动力响应的影响分析 |
| 5.5.2 地震荷载的频率对煤矿巷道结构动力响应的影响分析 |
| 5.5.3 地震荷载的持续时间对煤矿巷道结构动力响应的影响分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 考虑围岩损伤效应的煤矿巷道结构地震灾变分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 扰动荷载作用下煤矿巷道结构围岩介质的损伤分析 |
| 6.3 地震作用下煤矿巷道动力响应分析 |
| 6.3.1 有限元数值计算分析模型 |
| 6.3.2 地震作用下平面巷道的安全性分析 |
| 6.4 地震作用下煤矿巷道围岩结构体系的损伤演化分析 |
| 6.4.1 地震作用下煤矿巷道围岩结构体系的损伤演化分析 |
| 6.4.2 地震作用下考虑围岩损伤效应的煤矿巷道动力响应分析 |
| 6.4.3 小结 |
| 6.5 考虑损伤效应的煤矿采动裂隙岩体的卸压耗能减震性能分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 地震作用下煤矿采空区的动力稳定性分析 |
| 7.1 前言 |
| 7.2 地震作用下煤矿采空区动力响应的理论分析 |
| 7.2.1 地震作用下煤矿地下巷道围岩结构动力响应分析 |
| 7.2.2 地震作用下考虑充填效应的煤矿采空区稳定性分析 |
| 7.3 煤矿浅埋采空区的地震动力稳定性分析模型 |
| 7.3.1 煤矿浅埋采空区地表的地震动力响应分析 |
| 7.3.2 煤矿浅埋采空区地表不同位置的地震动力响应分析 |
| 7.4 地震作用煤矿采空区场地条件对地表峰值加速度的影响 |
| 7.4.1 煤矿采空区的深度对地表峰值加速度的影响 |
| 7.4.2 煤矿采空区场地岩层刚度对地表峰值加速度的影响 |
| 7.4.3 煤矿采空区充填材料对地表峰值加速度的影响 |
| 7.5 煤矿采空区群的地震动力稳定性分析 |
| 7.5.1 煤矿采空区群对地表地震波加速度响应的影响 |
| 7.5.2 煤矿采空区群对地表地震波位移响应的影响 |
| 7.5.3 多遇地震作用下煤矿采空区群应力场演化分析 |
| 7.5.4 罕遇地震作用下煤矿采空区群应力场演化分析 |
| 7.6 本章小结 |
| 8 矿区复杂环境下建筑物抗震性能劣化分析 |
| 8.1 引言 |
| 8.2 矿区环境的特殊性、恶劣性与复杂性 |
| 8.3 矿区复杂环境下建筑物抗震性能劣化机制分析 |
| 8.3.1 矿区复杂环境下建筑物损伤破坏的现场调研 |
| 8.3.2 矿区复杂环境下建(构)筑物损伤劣化机理分析 |
| 8.4 煤矿多煤层重复采动影响下建筑损伤破坏分析 |
| 8.5 本章小结 |
| 9 煤矿采动损伤建筑物的地震动力灾变分析 |
| 9.1 引言 |
| 9.2 地震作用下煤矿采空区波动效应的理论分析 |
| 9.3 煤矿采动建筑物的抗震性能分析 |
| 9.4 煤矿采动建筑物的有限元分析计算模型 |
| 9.5 地震作用下煤矿采动建筑的动力响应分析 |
| 9.5.1 煤矿采动建筑自振周期及频率分析 |
| 9.5.2 地震作用下煤矿采动建筑的动力响应分析 |
| 9.5.3 地震作用下考虑土—结构相互作用的煤矿采动建筑动力响应 |
| 9.5.4 地震作用下煤矿采动建筑扭转振动效应分析 |
| 9.6 基于能量耗散的煤矿采动损伤建筑抗震性能评估方法 |
| 9.7 地震作用下煤矿采动建筑的能量耗散演化分析 |
| 9.8 本章小结 |
| 10 结论与展望 |
| 10.1 主要结论 |
| 10.2 创新点 |
| 10.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
| 附件 |
（8）高压气体预裂爆轰作用致裂煤岩机理及应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状及分析 |
| 1.3 课题的提出与主要研究内容 |
| 1.4 研究方法和技术路线 |
| 2 高压气体预裂爆轰作用致裂煤岩机理分析 |
| 2.1 煤岩结构特征与煤层内钻孔受力分析 |
| 2.2 高压气体预裂爆轰致裂煤岩过程分析 |
| 2.3 高压气体驱动裂纹扩展机理 |
| 2.4 爆轰冲击加强钻孔周边岩体裂隙发育机理 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 高压气体驱动裂纹扩展模拟试验研究 |
| 3.1 试验目的 |
| 3.2 试验系统设计 |
| 3.3 试件的制备 |
| 3.4 试验方案与试验结果 |
| 3.5 数据分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 基于高压气体预裂爆轰作用煤岩破坏数值模拟研究 |
| 4.1 数值计算模型设计 |
| 4.2 煤层高压气体预裂爆轰模拟结果分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 高压气体预裂爆轰技术致裂煤岩工程应用 |
| 5.1 井下高压气体预裂爆轰致裂煤岩工艺 |
| 5.2 综采工作面预裂注水试验 |
| 5.3 综放工作面坚硬顶煤预裂弱化工程试验 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 致谢 |
| 学位论文数据集 |
（9）煤矿底板采动变形及带压开采突水评判方法研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| Extended Abstract |
| 目录 |
| 图清单 |
| 表清单 |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景与研究意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.3 现存问题 |
| 1.4 研究方案 |
| 2 采动底板变形破坏规律特征分析 |
| 2.1 底板岩体应力状态分析 |
| 2.2 采动底板变形破坏规律分析 |
| 2.3 底板破坏深度研究 |
| 2.4 小结 |
| 3 底板变形破坏综合实测与采动效应机制 |
| 3.1 底板变形破坏应变实测法研究 |
| 3.2 典型工作面现场实测 |
| 3.3 底板变形实测结果综合分析 |
| 3.4 底板采动效应及其力学机制 |
| 3.5 小结 |
| 4 底板破坏深度非线性预测模型构建 |
| 4.1 底板破坏深度影响因素统计分析 |
| 4.2 底板破坏深度的非线性预测模型 |
| 4.3 小结 |
| 5 底板突水的三级评判预测 |
| 5.1 底板岩溶水害主控影响因素分析 |
| 5.2 煤矿底板突水的初判 |
| 5.3 煤矿底板突水的详判 |
| 5.4 煤矿底板突水的精判 |
| 5.5 小结 |
| 6 结论 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（10）深部开采底板破裂分布动态演化规律及突水危险性评价（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 研究内容及方法 |
| 1.4 技术路线 |
| 2 华北型煤田东缘区域地质及水文地质条件 |
| 2.1 区域赋煤构造及含水层 |
| 2.2 深部煤层开采底板突水水源水文地质特征 |
| 2.3 煤系基底奥陶系灰岩含水层水文地质特征 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 深部开采底板变形破坏原位动态监测 |
| 3.1 分布式光纤动态监测底板采动变形破坏 |
| 3.2 对比分析光纤实测与传统解析和原位探查 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 深部开采煤层底板破坏机理和突水模式研究 |
| 4.1 深部开采煤层底板破裂分布动态演化规律 |
| 4.2 深部煤层开采底板突水模式 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 深部开采底板突水危险性非线性预测评价方法 |
| 5.1 深部煤层开采底板破坏深度预测 |
| 5.2 下组煤开采底板突水危险性评价研究及应用 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 深部开采底板水害治理模式及关键技术 |
| 6.1 底板水害治理模式和效果评价方法 |
| 6.2 底板水害治理模式和治理效果评价的应用 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 结论 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 主要创新性成果 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
四、岩石力学理论在煤矿的实践与研究（论文参考文献）
- [1]采动底板构造活化灾变前兆信息辨识及突水机理试验研究[D]. 张士川. 山东科技大学, 2018
- [2]灾害系统与灾变动力学研究方法探索[D]. 王沙燚. 浙江大学, 2008(08)
- [3]深部岩体力学研究与探索[J]. 谢和平,高峰,鞠杨. 岩石力学与工程学报, 2015(11)
- [4]大埋深高承压水上采煤底板破坏演化及水害防治研究[D]. 史先志. 中国矿业大学, 2020(01)
- [5]“深部岩体力学与开采理论”研究构想与预期成果展望[J]. 谢和平. 工程科学与技术, 2017(02)
- [6]中国岩石工程若干进展与挑战[J]. 佘诗刚,林鹏. 岩石力学与工程学报, 2014(03)
- [7]煤矿巷道与采空区岩体结构地震动力灾变及地面建筑抗震性能劣化研究[D]. 魏晓刚. 辽宁工程技术大学, 2015(02)
- [8]高压气体预裂爆轰作用致裂煤岩机理及应用研究[D]. 俞海玲. 山东科技大学, 2019(02)
- [9]煤矿底板采动变形及带压开采突水评判方法研究[D]. 段宏飞. 中国矿业大学, 2012(06)
- [10]深部开采底板破裂分布动态演化规律及突水危险性评价[D]. 胡彦博. 中国矿业大学, 2020(01)