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主办单位：煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
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“煤矿冲击地压灾害治理”专题

来源：煤矿安全

专题来自于《煤矿安全》2023年07期，共13篇研究成果。

行业视野

安全

类别

54个

关键词

54位

专家

13篇

论文

1785IP

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  • 基于物理信息神经网络的煤体黏滑冲击动力学分析

    作者(Author)： 王民华, 闫永敢

    摘要：目前物理信息神经网络成为工程力学数值计算的新范式，其可以在无标签样本数据的情况下，通过融入神经网络物理机理进行偏微分方程的逼近求解，使用较小计算代价快速进行求解。阐明了物理信息神经网络（PINN）计算原理及进行煤体黏滑冲击控制方程求解框架，并通过算例与显式有限差分求解方法进行求解结果的对比，证实了其求解结果的有效准确性。以晋华宫矿12号煤层工作面为研究背景，进行了煤体黏滑冲击动力数值模拟，从数值模拟的手段得到了煤体黏滑变形过程出现时间间隔和波动性规律。通过数值模拟结果可知：当采场支承压力集中系数为2时，煤体黏滑位移（形变）的最大值有明显的增加；当采场支承压力集中系数为3时，采场煤体发生典型的黏滑现象，位移出现准周期性的变化，煤体黏滑系统储存弹性能逐渐增大以及出现煤岩黏滑过程的强度损伤；动摩擦因数对煤体黏滑动力学特性影响较大，当动摩擦因数变化时，煤体黏滑系统位移场数值变化明显。
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    煤矿安全
    2023年第07期
    115
    89
  • 不规则工作面开采矿震活动规律及其致冲风险控制研究

    作者(Author)： 曹安业, 赵书宁, 孙伟, 郭伟, 刘延俊, 桑成辛

    摘要：针对不规则工作面开采期间矿震频繁问题，以陕西某矿21306工作面为工程背景，采用理论分析、数值模拟和现场实践等方法，分析了21306工作面上覆岩层破断特征及开采期间围岩应力分布特征，研究了不规则工作面开采矿震活动规律，优化了降载释能的矿震致冲风险控制方案。结果表明：35 m的区段煤柱可一定程度上制约两工作面覆岩协同运动，21306工作面开采期间覆岩结构呈“O-X”型破断结构，与相邻采空区形成对称长臂T型结构；工作面推进过程超前区域及运输大巷侧应力影响范围不断扩大，以区段煤柱区域应力集中程度最大，回采至480m时垂直应力最大，已达到54.67 MPa，约是回采前垂直应力的1.41倍；随着工作面推进形成“刀把型”不规则结构，工作面缩面拐角区域应力集中程度明显较高，工作面缩面后降低了对运输大巷的影响；工作面开采期间震源事件主要分布于回采工作面前方，强矿震主要集中在工作面开采缩面区域、见方区域，且强矿震主要发生在工作面前方50 m及底板上方22～74 m范围内；强矿震诱发力源主要由关键层破断引起；实施了降载释能的矿震致冲风险控制优化方案，有效降低了强矿震的发生频次，保障了工作面后期的安全回采。
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    煤矿安全
    2023年第07期
    138
    140
  • 不同能级矿震波对深部盘区大巷围岩扰动效应

    作者(Author)： 任文涛, 郭鹏慧, 曲柱, 李家卓

    摘要：进入深部开采，巷道围岩承受高静载，在局部复杂地质构造区域高水平应力的加持下，微小的动载产生的扰动效应即可诱发巷道冲击地压，不同能级矿震波对巷道产生不同的扰动效应，可以诱发巷道围岩不同位置的不同程度破坏。针对彬长矿区某煤矿一盘区大巷频繁发生冲击地压的问题，在分析巷道冲击微震监测能量特征的基础上，进行了数值模拟研究，通过应力、能量、位移表征了不同能级矿震矿震波对巷道围岩的扰动效应。结果表明：冲击地压发生前，微震监测偶有大能量事件出现，但是其余时间总频次和总能量处于较低水平，总能量往往小于105J，发生时，微震监测总频次和总能量骤增，总能量达到105J以上，发生后，微震监测总能量和总频次骤减，一段时间内处于静默状态；静载条件下，底板相比较顶板离层现象更显著，矿震扰动下，顶板相比较底板更易发生离层，105J及以下能级矿震扰动下，对巷道围岩产生的影响是顶板>底板>两帮，105J以上能级矿震扰动下，对巷道围岩产生的影响是顶板>两帮>底板。
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    煤矿安全
    2023年第07期
    116
    63
  • 富水冲击地压煤层区段煤柱等效宽度研究

    作者(Author)： 朱广安, 石志贤, 蒋启鹏, 苏勃如

    摘要：受采空区积水浸泡影响，工作面区段煤柱承载能力降低，不利于灾害防治。为研究富水煤层区段煤柱的等效宽度，以某矿4-2302工作面为例，采用理论计算、数值模拟及工程实践等方法，分析了浸水与自然含水条件下区段煤柱的应力分布特征及其演化规律。理论计算结果表明：相较于浸水条件，自然含水煤柱宽度减少了5.66 m，塑性区宽度减少了2.69 m，弹性核区宽度减少了3.53 m。通过数值模拟对比分析36 m浸水和26、28、30、32 m未浸水煤柱应力峰值和范围，发现30 m未浸水煤柱和36 m浸水煤柱应力分布曲线类似。
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    煤矿安全
    2023年第07期
    98
    69
  • 水分对煤力学性能及冲击能量指数的影响研究

    作者(Author)： 张俊杰, 袁新立, 张汉桥, 陈毅, 韩国庆, 年国兴

    摘要：煤的破坏是能量驱动下的一种失稳现象，为探究水分对煤破坏过程中能量积聚与耗散的影响，开展了不同含水状态煤样的单轴压缩试验，并基于此对煤的力学性能及冲击能量指数进行分析。结果表明：随含水率的增加，煤样单轴抗压强度和弹性模量显著降低；煤样的初始压密阶段、塑性变形破坏阶段及峰后破坏阶段在全应力-应变过程中的占比均增大，线弹性阶段占比减小；煤样峰前积聚变形能减小，峰后损耗变形能升高，冲击能量指数降低；含水率增加使煤样由劈裂破坏转变为剪切破坏，在破坏时崩落的碎块粒径变大，碎块数量减少，破坏声响减弱；饱水状态下煤样较干燥状态煤样单轴抗压强度、冲击能量指数及冲击能量速度指数分别下降35.32%、86.07%、99.63%；采用煤层注水工艺能有效降低煤层冲击倾向性。
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    煤矿安全
    2023年第07期
    105
    120
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