用突变理论分析矿山冒落型地震机理

矿山冒落型地震是一种破坏性最为严重的地质灾害之一。研究其成因机理 ,对矿山安全生产具有重大的现实意义。笔者根据矿山冒落型地震的特征 ,应用突变理论和能量守恒原理 ,建立了一个简单的力学模型 ,提出由地下开采引起采空区顶板突然破坏和冒落—释放能量—诱发地震的观点 ,并结合现场实例进行分析 ,得到顶板冒落和所释放出来的能量表达式 ,这为研究矿山冒落型地震成因机理提供了一种新的方法。     

冒落型矿震成因机理的研究

冒落型矿震属于塌陷地震的范畴 ,其形成和演化受到区内自然因素和人为因素的作用。笔者研究了顶板冒落的前兆特征、发展过程、运动形式和致崩原因 ,探讨了冒落型矿震的成因机理 ,提出了由于地下开采引起采空区顶板冒落 ,释放能量 ,诱发矿震的观点。     

非等值冒落采空区“三带”考察及其模拟验证

为提高高位裂隙钻孔抽采采空区瓦斯的效果,必须掌握采空区"三带"特征。在理论分析的基础上,现场考察黄陵2号煤矿107工作面冒落带分布,结果表明:冒落带呈拱形分布,并且沿采空区横向对称,最大冒落高度为19 m。通过Fluent数值模拟方法,得出采空区瓦斯抽采的最佳区域,验证了现场考察冒落带非等值高度的正确性。这表明,在分析采空区"三带"特征时,应考虑冒落高度的非等值性,进而通过理论分析、现场考察、数值模拟等手段得出采空区抽采的最佳区域。     

石膏矿采空区上覆岩层冒落规律与危险性评价

为对上覆岩层冒落的危险性进行有效评价,在工程实勘的基础上,将石膏矿上覆岩层的自然冒落作为一个逐级发展的过程来处理,并根据普氏平衡拱理论对各级拱形作出2点假定,即冒落拱顶部弧线为抛物线,矿柱按θ角剥蚀。提出以临界松散系数K作为其危险性评价因子,并根据所建立的一般冒落拱模型,分别推导得到条带矿柱及间隔点柱区域关于K的计算公式。最后,将该评价因子用于工程实际,实现对邵东石膏矿采空区的危险性分级。该评价体系,即可对石膏矿地表塌陷作出有效预测,也可对石膏矿地表危险程度进行合理分级。     

深部大跨度泥质顶板剪切冒落失稳区预测研

为了预测深部大跨度泥质顶板剪切冒落失稳区范围,基于泥岩峰后黏聚力软化-内摩擦角硬化的力学特性,获得了基于Mohr-Coulomb理论的泥岩峰后黏聚力软化-内摩擦角硬化的力学模型及参数,构建了深部大跨度泥质巷道数值模型,提出了泥岩峰后各强度参数变化对巷道顶板剪切破坏区的影响范围。结果表明:泥岩在峰后剪切破坏过程中具有明显的黏聚力软化-内摩擦角硬化特性;基于泥岩峰后黏聚力软化-内摩擦角硬化计算获得的巷道顶板剪切冒落高度小于黏聚力软化-内摩擦角软化的计算高度;巷道顶板潜在剪切破坏区位置及范围与泥岩峰后黏聚力软化-内摩擦角硬化计算结果十分接近。     

大面积顶板失稳诱发空气冲击波灾害时程特性研究

采空区大面积顶板冒落可在瞬间产生破坏力极强的空气冲击波。介绍了空气冲击波的形成及危害形式,指出了传统冲击模型的缺陷,通过建立新的冲击模型,深入分析了空气冲击波从形成到消亡过程中的速度和能量变化特征,结合香炉山钨矿大面积采空区的实际情况,选取典型参数进行分析计算,结果表明:空气冲击波速度与冒落块体尺寸,顶板冒落的高度,可供逸出气体巷道的总断面积,巷道的通风阻力等因素有关;下落块体受压缩空气阻力作用,下降时间略微增加,整个冒落过程持续时间为2.89s,当下落时间为2.1s时,风速达到极值,为508.1m/s,冲击影响范围在距离事发空区的370m以内;块体下落的起始阶段受空气阻力较小,飓风速度急剧升高,下降中间阶段,飓风速度先是缓慢爬升,然后达到峰值,块体下降的后期受空气阻力作用最为明显,风速急剧下降,巷道内飓风流迅速趋于平缓;建议对香炉山钨矿采空区尽快实施充填,并采取疏堵结合、设置缓冲垫层、加强地压活动监测等措施降低冲击危险,减小冲击危害。     

重晶石冒顶事故危险因素分析及防范措施

本文总结了重晶石多年来地下开采的顶板管理经验 ,分析了重晶石矿体地质构造、矿体倾角、巷道宽度、空气流动等主观因素对顶板维护影响的大小 ,为预防顶板冒落事故、消除危险因素发生的可能性 ,还提出了防止顶板事故发生的预防措施。     

采空区渗透率对瓦斯运移影响的模拟研究

根据计算流体力学基本理论,利用Fluent软件,对采空区渗透率为均匀分布、分段均匀分布、连续分布、"O"型连续分布4种不同分布情况下采空区瓦斯运移规律进行数值模拟。当渗透率均匀分布时采空区漏风较少,高浓度瓦斯分布靠近工作面;当渗透率分段均匀分布时,在采空区中有2条跳跃的瓦斯沟壑;当渗透率连续分布时,采空区漏风较多,高浓度瓦斯分布靠近采空区深部;当渗透率"O"型连续分布时,采空区漏风最多。结果表明,当渗透率不同分布情况下采空区漏风和瓦斯分布有很大差别。因此,为了得到更符合现场实际情况的瓦斯运移规律,在模拟采空区瓦斯运移规律时需要描述更能如实反映采空区煤岩冒落规律的渗透率分布。