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高地应力特厚煤层“蠕变型”冲击机理研究

岩土工程学报 2015年第10期37卷 1762-1768页

作者：姜福兴北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083 北京科技大学土木与环境工程学院北京100083

多起"蠕变型"冲击事故分析表明:该类冲击属于典型的隐蔽性灾害,具有自发性和时滞性的特点,发生机理的不明导致其防治极具挑战,给深部特厚煤层的安全开采造成了严重威胁。"蠕变型"冲击与不稳定蠕变密切相关,通过建立蠕变模型和三维蠕变方... 详细信息

多起"蠕变型"冲击事故分析表明:该类冲击属于典型的隐蔽性灾害,具有自发性和时滞性的特点,发生机理的不明导致其防治极具挑战,给深部特厚煤层的安全开采造成了严重威胁。"蠕变型"冲击与不稳定蠕变密切相关,通过建立蠕变模型和三维蠕变方程,得到高地应力与特厚煤层为不稳定蠕变的形成提供了有利的孕育条件;分析了巷道围岩不稳定蠕变破坏的过程,认为不稳定蠕变通过强度"腐蚀"和应力解除2方面实现启动冲击和减小阻抗,从而在受外部静态应力叠加影响的巷道薄弱区域形成"蠕变型"冲击,并提出了判别其发生可能性的评估公式。针对这类冲击的发生机理,提出了针对性的防治措施建议:合理布置巷道、加强主动支护、优化卸压参数和长期监测。

关键词：高地应力特厚煤层不稳定蠕变冲击地压自发性时滞性隐蔽性灾害

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采场上覆大厚度坚硬岩层破断规律的力学分析

岩石力学与工程学报 2004年第18期23卷 3066-3069页

作者：史红姜福兴山东科技大学资源与环境工程学院

利用两端嵌固梁考虑体积力的力学模型,对厚层坚硬顶板的破断规律进行分析。利用岩层中应力场的分布,提出了大厚度坚硬岩层3种破坏方式的力学判断方法,分别为(1)大厚度坚硬岩层中存在弱面和不存在弱面时两种状态下的剪开,从而导致其“关... 详细信息

利用两端嵌固梁考虑体积力的力学模型,对厚层坚硬顶板的破断规律进行分析。利用岩层中应力场的分布,提出了大厚度坚硬岩层3种破坏方式的力学判断方法,分别为(1)大厚度坚硬岩层中存在弱面和不存在弱面时两种状态下的剪开,从而导致其“关键性”下降;(2)全厚度范围内的压剪破坏;(3)紧靠端面的拉断破坏。从而为煤矿控制大厚度坚硬岩层的破断规律提供理论依据。现场实例检验表明,此方法可用于老顶初次断裂形态和步距的预测。

关键词：岩石力学煤层长壁工作面力学模型破断方式

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高地应力下圆形巷道临界冲击地压解析解

工程力学 2011年第2期28卷 118-122页

作者：郭延华姜福兴张常光北京科技大学土木与环境工程学院北京100083 河北工程大学土木工程学院河北邯郸056038 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092

基于统一强度理论和塑性应变损伤模型,合理考虑中间主应力效应和剪胀特性,对高地应力下的圆形巷道进行弹塑性分析,由冲击地压扰动失稳理论建立圆形巷道临界冲击地压解析解。经与模型试验和工程实测数据比较,验证了解析解的正确性,并得... 详细信息

基于统一强度理论和塑性应变损伤模型,合理考虑中间主应力效应和剪胀特性,对高地应力下的圆形巷道进行弹塑性分析,由冲击地压扰动失稳理论建立圆形巷道临界冲击地压解析解。经与模型试验和工程实测数据比较,验证了解析解的正确性,并得出统一强度理论参数、剪胀参数、支护力、升降模量比和内摩擦角对临界冲击地压的影响规律。结果表明:确定高地应力下圆形巷道临界冲击地压时,不能忽略中间主应力和剪胀的影响。

关键词：采矿工程冲击地压统一强度理论中间主应力剪胀

煤岩体中储存能量与冲击地压孕育机理及预测方法的研究

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煤炭学报 2004年第2期29卷 159-163页

作者：邹德蕴姜福兴山东科技大学资源与环境工程学院山东泰安271019

应用能量传递原理和能量守恒定律,结合对岩体性状组织损伤弱化的分析,提出了煤岩体发生冲击效应的理论,导出了冲击效应方程.结合冲击效应学说与能量方程,以不同的认识方法分析论述了冲击地压的形成机理,在此基础上进一步揭示和讨论了关... 详细信息

应用能量传递原理和能量守恒定律,结合对岩体性状组织损伤弱化的分析,提出了煤岩体发生冲击效应的理论,导出了冲击效应方程.结合冲击效应学说与能量方程,以不同的认识方法分析论述了冲击地压的形成机理,在此基础上进一步揭示和讨论了关于冲击地压的认识理念和预测装备的研发技术路线.

关键词：能量积聚冲击地压应力场传递性冲击效应方程

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深部长壁工作面动态支承压力极值点的求解

煤炭学报 2002年第3期27卷 273-275页

作者：姜福兴马其华山东科技大学资源与环境工程学院山东泰安271019

采用力学方法研究了非充分采动阶段随工作面推进覆岩破坏过程与支承压力的动态关系 ,从理论上证明了在一般地层条件下 ,当长壁工作面的开采尺寸达到 1 2 7倍采深时支承压力达到极大值的结论 .这一结论验证了长期以来岩层移动观测的统计... 详细信息

采用力学方法研究了非充分采动阶段随工作面推进覆岩破坏过程与支承压力的动态关系 ,从理论上证明了在一般地层条件下 ,当长壁工作面的开采尺寸达到 1 2 7倍采深时支承压力达到极大值的结论 .这一结论验证了长期以来岩层移动观测的统计结果 (开采尺寸达 1 2～ 1 4倍采深时岩层进入充分采动阶段 ) .研究结果为区段煤柱设计、冲击地压和煤与瓦斯突出的预测等提供了更为准确的理论依据 .

关键词：长壁工作面覆岩结构支承压力力学方法冲击地压瓦斯突出煤突出

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长壁采场动、静支承压力演化规律及应用研究

岩石力学与工程学报 2015年第9期34卷 1815-1827页

作者：刘金海姜福兴朱斯陶华北科技学院安全工程学院北京101601 北京科技大学土木与环境工程学院北京100083

采场支承压力分布特征是煤矿支护设计、冲击地压防治的重要依据。在列举采场矿压显现异常案例的基础上,基于采场应力演化及顶板岩层运动的观测结果,提出长壁采场动、静支承压力的观点,阐述该观点的工程意义,并根据形成特征建立相应的计... 详细信息

采场支承压力分布特征是煤矿支护设计、冲击地压防治的重要依据。在列举采场矿压显现异常案例的基础上,基于采场应力演化及顶板岩层运动的观测结果,提出长壁采场动、静支承压力的观点,阐述该观点的工程意义,并根据形成特征建立相应的计算模型。研究结果表明,长壁采场存在动态和静态2个支承压力,动态支承压力形成和演化是采场顶板破裂带岩层运动的结果,以煤体屈服为主要特征,静态支承压力是破裂带上方岩层载荷转移的结果,以关键层载荷转移为主要特征,两者在形成根源、形成特征、形成时间、可监测性、影响距离等方面存在不同。最后,展望了长壁采场动、静支承压力学术观点在采矿工程设计及冲击地压防治等方面的应用前景。研究为解释采场矿压显现异常和解决该领域的工程问题提供理论依据。

关键词：采矿工程冲击地压动态支承压力静态支承压力长壁采场

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爆炸冲击载荷作用下岩石的损伤实验

爆炸与冲击 2009年第3期29卷 275-280页

作者：颜峰姜福兴北京科技大学土木与环境工程学院北京100083

基于声波测试原理,利用RSM-SY5智能型声波仪,对某露天矿围岩在爆破冲击荷载作用下产生的损伤进行了现场实验研究。研究结果表明:爆破冲击荷载对距离爆源7 m范围内的岩石会造成损伤破坏,其损伤程度随着岩石与爆源距离的增大而减小;岩体... 详细信息

基于声波测试原理,利用RSM-SY5智能型声波仪,对某露天矿围岩在爆破冲击荷载作用下产生的损伤进行了现场实验研究。研究结果表明:爆破冲击荷载对距离爆源7 m范围内的岩石会造成损伤破坏,其损伤程度随着岩石与爆源距离的增大而减小;岩体声波速度随着爆破次数的不断增加而逐渐降低,多次爆破对岩石具有损伤累积效应;多次爆破的累积损伤不是单次爆破损伤的简单叠加,具有非线性特性,且距离爆源越近爆破累积损伤效应越明显。

关键词：爆炸力学损伤爆炸载荷岩石损伤度声速累积损伤

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煤矿冲击地压防治体系中的关键问题探讨

煤炭科学技术 2023年第1期51卷 203-213页

作者：姜福兴张翔朱斯陶北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 山东能源集团有限公司山东济南250014

针对我国煤矿冲击地压的防治现状,对煤矿冲击地压防治体系中的几个关键问题进行了探讨,得到以下主要结论:从灾害控制的角度界定了冲击地压与矿震及其相互关系,通过主导力源与煤层-围岩结构的分类组合,提出了32类冲击地压和5类矿震的分类... 详细信息

针对我国煤矿冲击地压的防治现状,对煤矿冲击地压防治体系中的几个关键问题进行了探讨,得到以下主要结论:从灾害控制的角度界定了冲击地压与矿震及其相互关系,通过主导力源与煤层-围岩结构的分类组合,提出了32类冲击地压和5类矿震的分类,明确了冲击地压以消除灾害为治理目标,而矿震则需要根据致灾程度分级治理;提出并量化了基础应力影响指数、附加应力影响指数、冲击倾向性影响指数和支护强度影响指数4项冲击危险性评价指标,设计了包含应力条件、冲击倾向性条件和支护条件的冲击危险性多参量耦合评价方法;探讨了震动场、应力场和位移场3级冲击危险监测预警机理,提出了单参量特殊预警与多参量常规预警相结合的预警机制,设计了掘进影响区、回采影响区和不受采掘影响区的分区联合监测方法;根据多元评价指标中降低各因素冲击危险性的要求,提出了“低应力”“低扰动”“低倾向”“强支护”的冲击地压防治路线,设计了基于应力和围岩结构分类的局部卸压和解危措施的组合技术;针对矿震诱发井下冲击地压和地面震动损害的动力灾害,将此类灾害的治理等级划分为预防治理、对症治理和源头治理3级,设计了源头减震、分类治灾、卸压抗震的多级防控技术体系。

关键词：冲击地压矿震评价方法监测预警卸压解危

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微震监测技术在矿井岩层破裂监测中的应用

岩土工程学报 2002年第2期24卷 147-149页

作者：姜福兴 XUN Luo 山东科技大学资源与环境工程学院山东泰安271019 澳大利亚联邦科学工业研究院勘探采矿局

介绍了澳大利亚联邦科学工业研究院勘探采矿局 (CSIRO)开发的用于岩层破裂监测的微震监测系统 ,为能将之应用于中国深井灾害的监测 ,提出了对软硬件改造和开发井下智能化、自动化和可视化微震监测系统的初步方案。

关键词：煤矿微地震岩层破裂微震监测矿井