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基于声发射的采空区煤岩失稳预报研究

专 业: 采矿工程
关键词: 采空区 声发射 煤岩失稳预报 相似模拟实验 数值模拟 有限差分程序
分类号: TD313.1  TD325.3
形 态: 共 68 页 约 44,540 个字 约 2.131 M内容
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内容摘要


煤和岩石等脆性材料在受载荷变形与破坏过程中产生微破裂时伴有声发射acousticemission,AE现象,因此AE技术是用来对材料在受载情况下,对材料内部损伤进行实时检测的一种方法。

煤矿采空区内煤岩动态损伤、破裂并演化致失稳过程预报是灾害控制的前提之一。

本研究以神东矿区大柳塔煤矿1<’-2>煤6m煤层全厚开采形成的采空区上覆围岩动态破坏与失稳预报问题为研究对象,尝试利用声发射技术,完成了不同加载模式下的煤和岩石破坏过程的声发射特征实验,同时完成了基于声发射的物理相似模拟实验设计及实验,对采空区煤和岩石失稳的声发射特征参数总事件、能率与时间演化过程进行对比分析,同时综合分析应力S-stress、声发射AE和变形D-deformation之间蕴涵的物理、力学机制以及煤岩断裂与声发射之间的相关性,借助煤岩介质损伤与失稳的声发射理论定量地分析采空区煤岩介质的孕裂和失稳的规律及前兆。

然后采用三维非线性有限差分程序FLAC<’3D>对采空区覆岩宏观运动规律进行了数值模拟,深入分析开采过程中围岩应力和变形规律。

研究表明,声发射技术是解决采空区动力失稳预测及诱发灾变预报的有效手段之一,为采空区动力失稳及灾变行为预报提供线索..……

全文目录


文摘
英文文摘
1绪论
1.1问题的提出
1.2国内外研究现状及发展趋势
1.2.1采空区煤岩失稳国内外研究动态
1.2.2发展趋势
1.3研究内容、方法和关键技术路线
1.3.1研究内容
1.3.2研究方法
1.3.3研究关键技术线路
2煤岩介质失稳的声发射理论
2.1概述
2.2声发射技术的优点和类型
2.3声发射监测与预报原理
2.4声发射技术特点
2.5复合材料的声发射特性
2.6声发射装置及参数
2.7声发射现象的物理效应
2.7.1凯塞效应
2.7.2波型效应
2.8声发射波的基本特征
2.9煤岩介质破裂的声发射数理关系
2.10本章小结
3基于声发射的力学性质综合实验及分析
3.1概述
3.2煤岩力学实验
3.2.1煤样抗压实验
3.2.2煤样抗拉实验
3.2.3煤样抗剪实验
3.3煤岩介质失稳的声发射实验分析
3.3.1煤样单轴压缩实验分析
3.3.2煤样抗剪实验分析
3.4本章小结
4基于声发射的覆岩运动规律相似模拟实验及分析
4.1概述
4.2实验设计
4.2.1实验模型设计
4.2.2模拟实验支架的标定
4.2.3相似模拟实验设计布置
4.2.4模型上的观测内容
4.2.5工作面来压判据
4.3实验过程及分析
4.3.1直接顶初次垮落
4.3.2老顶初次来压
4.3.3工作面第一次周期来压
4.3.4工作面第二次周期来压
4.3.5工作面第三次周期来压
4.3.6工作面第四次周期来压
4.4老顶来压强度
4.5工作面支护阻力分析
4.6覆岩测点水平位移和下沉规律
4.7本章小结
5采空区覆岩运动规律数值模拟
5.1概述
5.2 FLAC3D构成
5.3 FLAC3D数值模拟理论
5.4 FLAC3D的特点
5.5数值模拟参数
5.6数值模拟结果
5.6.1数值模拟模型
5.6.2一次采5.5m数值模拟结果
5.6.3一次采6.0m数值模拟结果
5.7顶板破断特征分析
5.7.1一次采5.5m工作面顶板特征
5.7.2一次采6.0m工作面顶板特征
5.8本章小结
6结论
6.1本文的主要结论
6.2展望
参考文献
附 录

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中图分类: > TD313.1 > 工业技术 > 矿业工程 > 矿山压力与支护 > 矿山压力理论 > 岩石力学性质
其他分类: > TD325.3 > 工业技术 > 矿业工程 > 矿山压力与支护 > 矿山压力与岩层移动 > 岩层移动

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