孤岛区域开采冲击与突出危险性耦合规律答辩ppt-采矿工程博士论文课件

孤岛区域开采冲击与突出危险性耦合规律及其预测技术研究,答 辩 人： 导 师： 教授 中国矿业大学（北京） 2011年6月,矿大（北京）博士学位论文答辩,论文主要内容,1 绪论 2 影响冲击与突出耦合因素分析 3 冲击地压与突出耦合机理研究 4 孤岛区域煤岩冲击倾向性试验研究 5 巷道掘进冲击与突出危险性预测的数值模拟研究 6 孤岛区域冲击与突出危险性分区预测研究 7 孤岛区域冲击与突出危险的现场综合预测研究 8 结论与展望,表1-1 1978-2003年老虎台矿冲击地压与突出统计,1.1 1.2 问题的提出和选题的意义,1.3 1.4 国内外冲击地压与突出机理、预测技术研究现状,1.5 存在的问题及不足,1.6 论文研究的内容,1.6 论文主要创新点,目 录,1 绪论 2 影响冲击与突出耦合因素分析 3 冲击地压与突出耦合机理研究 4 孤岛区域煤岩冲击倾向性试验研究 5 巷道掘进冲击与突出危险性预测的数值模拟研究 6 孤岛区域冲击与突出危险性分区预测研究 7 孤岛区域冲击与突出危险的现场综合预测研究 8 结论与展望,2.1 开采深度,2.2 2.3 煤层厚度和地质构造,2.4 工作面推进速度,2.5 护巷煤柱,1掘巷前的应力分布；2掘巷后的应力分布； 破裂区；塑性区；弹性区应力增高部分；原岩应力区 图2.7 沿空掘巷引起煤帮应力重新分布,2.6 2.7 瓦斯压力、煤体结构和顶底板岩层的性质,2.8 本章小结,目 录,1 绪论 2 影响冲击与突出耦合因素分析 3 冲击地压与突出耦合机理研究 4 孤岛区域煤岩冲击倾向性试验研究 5 巷道掘进冲击与突出危险性预测的数值模拟研究 6 孤岛区域冲击与突出危险性分区预测研究 7 孤岛区域冲击与突出危险的现场综合预测研究 8 结论与展望,3.1 3.2 冲击地压与突出概述、耦合现象及结论,3.3 孤岛区域应力场分布规律与灾害诱发形式分析,3.3 孤岛区域应力场分布规律与灾害诱发形式分析,考虑原岩应力、采动应力和瓦斯作用力的力学模型,顶板作用力,瓦斯作用力,含瓦斯煤层,底板岩层,3.4 孤岛面冲击与突出耦合模型及机理分析,图3-4 能量释放计算图,3.4 孤岛面冲击与突出耦合模型及机理分析,表3.1 戊9.10-12160孤岛面灾害分类及对策表,3.4 孤岛面冲击与突出耦合模型及机理分析,图3.7 冲击与突出耦合关系,采矿扰动,煤体透气性,瓦斯压力,煤体强度,瓦斯流动特征,冲击地压,煤与瓦斯突出,地应力,3.4 孤岛面冲击与突出耦合模型及机理分析,目 录,1 绪论 2 影响冲击与突出耦合因素分析 3 冲击地压与突出耦合机理研究 4 孤岛区域煤岩冲击倾向性试验研究 5 巷道掘进冲击与突出危险性预测的数值模拟研究 6 孤岛区域冲击与突出危险性分区预测研究 7 孤岛区域冲击与突出危险的现场综合预测研究 8 结论与展望,4.1 冲击倾向性原理,表4-1 煤岩的冲击倾向性判别指标,图4-1 弹性能量指数计算图,图4-2 冲击能量指数计算图,冲击矿压的发生不仅与外部条件有关，而且还与煤岩的物理性质有关，这种决定产生冲击矿压的能力的物理性质是煤岩体固有的属性，称为煤（岩）体的冲击倾向。,4.2 煤岩的冲击倾向性试验,表4-3 戊9.10-12160孤岛面纯煤样冲击倾向性参数,4.3 煤岩冲击倾向性确定,表4-4 戊9.10-12160孤岛面组合煤岩样冲击倾向性参数,4.3 煤岩冲击倾向性确定,表4.5 纯煤样和组合煤岩试样冲击倾向性参数测定结果的平均值统计,从表4.5可以看出，平八矿戊9.10-12160孤岛面的戊9.10煤样为弱冲击倾向，戊9.10煤与顶板泥岩组合煤岩样为弱冲击倾向。由此可见，平八矿戊9.10-12160孤岛面具有诱发冲击地压的可能性。,4.3 煤岩冲击倾向性确定,图4.15 顶板占组合煤岩样比例与弹性模量关系,图4.16 顶板占组合煤岩样比例与冲击能指数关系,图4.17 顶板占组合煤岩样比例与弹性能指数关系,图4.19 顶板占组合煤岩样比例与动态破坏时间关系,结论：组合煤岩样平均冲击能指数、平均弹性能指数和平均抗压强度分别比纯煤样大69.4%、52.3%和54.3%，可见组合煤岩样中顶板岩样厚度越厚，则其冲击倾向性就越强。,目 录,1 绪论 2 影响冲击与突出耦合因素分析 3 冲击地压与突出耦合机理研究 4 孤岛区域煤岩冲击倾向性试验研究 5 巷道掘进冲击与突出危险性预测的数值模拟研究 6 孤岛区域冲击与突出危险性分区预测研究 7 孤岛区域冲击与突出危险的现场综合预测研究 8 结论与展望,5.1 5.2 矿井及戊9、10-112160孤岛区域概况,戊9.10-12160机巷,戊9.10-12160里风巷,戊9.10-12160外风巷,戊9.10-12160高位中间巷,戊9.10-12160高位抽排巷,戊9.10-12180高位抽排巷,采空区,采空区,5.3 模型的建立和模拟内容,图5-4 巷道围岩岩层分布图,表5-1 计算模型中岩层和煤体的力学参数,图5-6 采空区附近巷道开挖前铅垂应力分布曲线图,0,10,20,30,40,50,60,距离采空区的距离/m,垂直方向的应力分布/MPa,原岩应力线,应力降低区,塑性区,原岩应力区,合理的煤柱留设区域,5.3 模型的建立和模拟内容,5.4 数值模拟过程及结论,图5.9 风巷里段巷道围岩铅垂应力分布,图5.13 风巷外段巷道围岩铅垂应力分布,图5.17 机巷外段巷道围岩铅垂应力分布,图5.21 机巷里段巷道围岩铅垂应力分布,目 录,1 绪论 2 影响冲击与突出耦合因素分析 3 冲击地压与突出耦合机理研究 4 孤岛区域煤岩冲击倾向性试验研究 5 巷道掘进冲击与突出危险性预测的数值模拟研究 6 孤岛区域冲击与突出危险性分区预测研究 7 孤岛区域冲击与突出危险的现场综合预测研究 8 结论与展望,6.16.2 直觉模糊集的关联测度预测模型,直觉模糊集的概念： 设X是一个非空集合，A为直觉模糊集，其中A(x)和vA(x)为X中元素x属于A的隶属度和非隶属度。 直觉模糊集的关联测度： 2(A1，A2)为直觉模糊集A1和A2的关联系数。 其中 为权重向量。,6.3 熵函数预测模型,H(X)称为熵函数，它从平均意义上表示了信源的总体信息测度。H(X)具有两种含义：当信源输出前，信源的平均不确定性；当信源输出后，每个符号所提供的平均信息量。 在煤矿开采前，煤岩与内部积存的瓦斯处于一个相对稳定的状态，其熵值也保持一个定值。一旦井下进行采掘活动，煤岩（瓦斯）系统的稳定性将遭到破坏，其熵值将增加或减少。由此，我们可以判断煤岩（瓦斯）系统的安全性能是趋向恶化，还是趋向好转。,6.4 戊9.10-12160孤岛开采区域冲击与突出危险性预测,图6.1 戊9.10-12160工作面冲击与突出预测分区,表6.3 分区预测指标统计,表6.4 矿井煤岩动力灾害分级标准,6.4 戊9.10-12160孤岛开采区域冲击与突出危险性预测,目 录,1 绪论 2 影响冲击与突出耦合因素分析 3 冲击地压与突出耦合机理研究 4 孤岛区域煤岩冲击倾向性试验研究 5 巷道掘进冲击与突出危险性预测的数值模拟研究 6 孤岛区域冲击与突出危险性分区预测研究 7 孤岛区域冲击与突出危险的现场综合预测研究 8 结论与展望,7.1 围岩变形和矿压观测预测,图7-1 巷道变形观测测点布置,图7-11 工作面支架载荷随时间变化曲线图,7.1 围岩变形和矿压观测预测,7.2 电磁辐射法监测,图7-12 电磁辐射监测测点布置图,7.2 电磁辐射法监测,图7-14 8月16日至8月17日执行措施前后电磁辐射值变化曲线图,图7-16 8月2日风巷里段和机巷电磁辐射幅值变化曲线图,图7-15 7月23日风巷里段和机巷电磁辐射幅值变化曲线图,7.2 电磁辐射法监测,7.3 钻屑量、瓦斯涌出初速度监测,表7-7 戊9.10-12160工作面钻屑量统计表 单位：kg/m,表7-8 戊9.10-12160工作面瓦斯涌出初速度统计表 单位：L/min,7.2 钻屑量、瓦斯涌出初速度监测,7.4 预测指标临界值的确定,图7-19 工作面7号支架处电磁辐射幅值L、钻屑量S和瓦斯涌出初速度q变化曲线,7.5 钻屑量和瓦斯涌出初速度临界指标值,表7.9 钻屑量与瓦斯涌出初速度函数模型汇总表,7.5 电磁辐射幅值和脉冲数预测指标临界值,表7.10 钻屑量与电磁辐射幅值函数模型汇总表,7.5 电磁辐射幅值和脉冲数预测指标临界值,表7