復雜地質(zhì)賦存環(huán)境與沖擊地壓互饋機制

目錄
前言
第1章 復雜地質(zhì)賦存環(huán)境與沖擊地壓 1
1.1 沖擊地壓機理的研究背景及意義 1
1.2 地質(zhì)構(gòu)造與沖擊地壓相關(guān)性 3
1.2.1 煤巖沖擊傾向性對沖擊地壓的影響 3
1.2.2 高水平原巖應力場環(huán)境對沖擊地壓的影響 4
1.2.3 復雜地質(zhì)構(gòu)造與沖擊地壓相關(guān)性 5
1.2.4 巨厚頂板瞬時失穩(wěn)誘發(fā)沖擊地壓的機理 5
1.2.5 孤島工作面開采誘發(fā)沖擊地壓的機理 6
參考文獻 7
第2章 復雜地質(zhì)環(huán)境誘發(fā)沖擊地壓案例分析 11
2.1 義馬礦區(qū)沖擊地壓事故 11
2.1.1 義馬礦區(qū)沖擊地壓事故及特征 11
2.1.2 義馬礦區(qū)沖擊地壓誘因分析 14
2.2 雞西礦區(qū)沖擊地壓事故 16
2.2.1 雞西礦區(qū)沖擊地壓事故及特征 16
2.2.2 雞西礦區(qū)沖擊地壓誘因分析 17
2.3 京西礦區(qū)沖擊地壓事故 19
2.3.1 京西礦區(qū)沖擊地壓事故及特征 19
2.3.2 京西礦區(qū)沖擊地壓誘因分析 20
2.4 唐山煤礦沖擊地壓事故 23
2.4.1 唐山煤礦沖擊地壓事故及特征 23
2.4.2 唐山煤礦沖擊地壓誘因分析 24
2.5 龍鄆煤礦沖擊地壓事故 25
2.5.1 龍鄆煤礦沖擊地壓事故及特征 25
2.5.2 龍鄆煤礦沖擊地壓誘因分析 26
參考文獻 27
第3章 復雜地質(zhì)環(huán)境誘發(fā)沖擊地壓的內(nèi)因 29
3.1 高水平原巖應力環(huán)境特征 29
3.1.1 京西礦區(qū) 29
3.1.2 義馬礦區(qū) 32
3.1.3 雞西礦區(qū) 33
3.1.4 黃巖匯煤礦 34
3.2 沖擊傾向性煤體的細觀結(jié)構(gòu)特征 36
3.2.1 煤體礦物組分的X射線衍射分析 37
3.2.2 煤體細觀結(jié)構(gòu)的CT掃描分析 38
3.2.3 煤體細觀結(jié)構(gòu)的SEM分析 39
3.3 煤體的沖擊傾向性鑒定 41
3.4 煤體沖擊傾向性指標與力學參數(shù)的相關(guān)性 43
3.4.1 沖擊傾向性煤樣數(shù)據(jù)庫的建立 43
3.4.2 沖擊傾向性指標的數(shù)值分析方案 46
3.4.3 單軸抗壓強度和黏聚力的關(guān)系 57
3.4.4 彈性能量指數(shù)和黏聚力的關(guān)系 57
3.4.5 沖擊能量指數(shù)和黏聚力的關(guān)系 58
3.4.6 動態(tài)破壞時間和黏聚力的關(guān)系 58
3.4.7 非均質(zhì)煤體力學參數(shù)與沖擊傾向性的關(guān)系 59
3.4.8 基于Weibull分布的非均質(zhì)煤體沖擊傾向性 66
參考文獻 72
第4章 單體斷層滑移失穩(wěn)誘發(fā)沖擊地壓的機理 74
4.1 單體斷層滑移失穩(wěn)前兆信息的相似模擬實驗 74
4.1.1 相似模型的建立 74
4.1.2 斷層面初始強度分析 78
4.1.3 上覆巖層的運動規(guī)律 79
4.1.4 斷層面上的位移場演化特征 88
4.1.5 斷層面上的應力場演化特征 92
4.2 單體斷層滑移失穩(wěn)的聲發(fā)射特征 96
4.2.1 聲發(fā)射實驗方案 96
4.2.2 斷層滑移失穩(wěn)的能量變化特征 97
4.2.3 斷層面應力場與能量場之間的聯(lián)系 100
4.2.4 斷層面位移場和能量場之間的聯(lián)系 101
4.3 斷層失穩(wěn)誘發(fā)沖擊地壓的影響因素分析 102
4.3.1 數(shù)值模擬方案 102
4.3.2 斷層傾角對滑移失穩(wěn)的影響 103
4.3.3 斷層切向剛度對滑移失穩(wěn)的影響 104
4.3.4 側(cè)壓系數(shù)對滑移失穩(wěn)的影響 105
4.3.5 水平構(gòu)造應力對滑移失穩(wěn)的影響 106
4.4 不同地質(zhì)因素對斷層面應力場演化特征的影響 108
4.4.1 數(shù)值模擬方案 108
4.4.2 循環(huán)開采時工作面的應力場演化特征 110
4.4.3 側(cè)壓系數(shù)對斷層面應力場演化特征的影響 115
參考文獻 121
第5章 雙體斷層滑移失穩(wěn)誘發(fā)沖擊地壓的機理 123
5.1 雙體斷層區(qū)域巷道的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律 123
5.1.1 工程地質(zhì)背景 123
5.1.2 現(xiàn)場監(jiān)測方案 124
5.1.3 監(jiān)測結(jié)果及分析 125
5.2 雙體斷層賦存條件下相似模擬實驗方案 128
5.2.1 相似模型制作 129
5.2.2 相似模型監(jiān)測方案 130
5.2.3 相似模擬實驗開采過程及結(jié)果分析 131
5.3 工作面回采誘發(fā)雙體斷層失穩(wěn)的前兆信息 133
5.3.1 工作面回采誘發(fā)第一條斷層失穩(wěn)的前兆信息 133
5.3.2 工作面回采誘發(fā)第二條斷層失穩(wěn)的前兆信息 136
參考文獻 141
第6章 褶皺構(gòu)造不均勻應力場對沖擊地壓的影響機制 144
6.1 褶皺構(gòu)造賦存下工作面開采相似模擬實驗 144
6.1.1 相似模擬實驗 144
6.1.2 頂板垮落規(guī)律 146
6.1.3 上覆巖層位移場演化規(guī)律 148
6.1.4 頂板應力場演化規(guī)律 149
6.2 褶皺構(gòu)造數(shù)值模型的建立 151
6.2.1 數(shù)值模型概況 152
6.2.2 模擬方案的確定 153
6.2.3 褶皺構(gòu)造原巖應力場分布規(guī)律 154
6.3 工作面過褶皺軸部應力場分布規(guī)律 154
6.3.1 過向斜和背斜軸部應力場演化特征 154
6.3.2 工作面過褶皺軸部超前支撐壓力特征分析 157
6.4 工作面過褶皺翼部應力場分布規(guī)律 159
6.4.1 向斜仰采和背斜俯采階段應力場分布規(guī)律 159
6.4.2 不同推進方向超前支撐壓力特征分析 162
參考文獻 164
第7章 巨厚堅硬覆巖持續(xù)非穩(wěn)定運移誘發(fā)沖擊地壓機理 166
7.1 巨厚頂板失穩(wěn)區(qū)域的覆巖運移規(guī)律 166
7.1.1 相似模型的建立 166
7.1.2 相似模擬實驗覆巖垮落結(jié)果分析 168
7.1.3 巨厚堅硬覆巖采動應力分析 169
7.2 巨厚堅硬覆巖運移特征數(shù)值模擬 170
7.2.1 數(shù)值模型的建立 170
7.2.2 上覆巖層垮落模擬分析 173
7.2.3 巨厚堅硬覆巖采動應力對比 176
7.3 巨厚覆巖頂板沖擊失穩(wěn)區(qū)域的變形特征 176
7.3.1 工程背景 176
7.3.2 頂板失穩(wěn)區(qū)域的現(xiàn)場監(jiān)測布置 177
7.3.3 頂板失穩(wěn)區(qū)域的破碎區(qū)分布特征 181
7.3.4 頂板失穩(wěn)區(qū)域的巷道變形特征 183
7.3.5 頂板失穩(wěn)區(qū)域的頂板離層特征 185
7.4 巨厚覆巖頂板失穩(wěn)區(qū)域的應力特征 187
7.4.1 頂板失穩(wěn)區(qū)域地應力分布特征 187
7.4.2 頂板失穩(wěn)區(qū)域錨桿受力特征 187
參考文獻 188
第8章 孤島工作面異常礦壓顯現(xiàn)誘發(fā)沖擊地壓機理 190
8.1 典型孤島工作面工程地質(zhì)概況 190
8.1.1 唐山煤礦地質(zhì)條件 190
8.1.2 工作面地質(zhì)概況 191
8.2 孤島工作面煤巖沖擊危險性區(qū)域 193
8.2.1 孤島工作面超前支承壓力的監(jiān)測與分析 193
8.2.2 孤島工作面頂板活動規(guī)律的監(jiān)測與分析 194
8.2.3 孤島工作面電磁輻射的監(jiān)測與分析 196
8.3 孤島工作面應力場及能量場的演化規(guī)律 198
8.3.1 數(shù)值模型的建立 199
8.3.2 孤島工作面回采過程中應力場的分布規(guī)律 202
8.3.3 孤島工作面沖擊失穩(wěn)能量場的演化規(guī)律 204
參考文獻 210