神经网络在冲击地压危险性预测预报研究中的应用

分析了影响冲击地压危险性的主要因素,首次利用神经网络模型模拟各个因素之间的复杂的非线性关系,消除了传统预测方法中的人为确定冲击危险指标的影响。检验结果表明 :模型可靠,预测精度高。为冲击地压与人工智能等高新技术的进一步结合奠定了基础。     

伊通盆地莫里青断陷地温地压系统与油气成藏关系

基于地温和地压实测数据及声波测井资料等,利用地温-地压系统的原理,对伊通盆地莫里青断陷的地温场、压力场及温压系统特征进行了剖析,并从油气生成、保存及分布角度探讨了温压系统与油气成藏的关系。研究表明,断陷内各区带地温梯度较高,有利于有机质的成熟与烃类生成;泥岩欠压实段主要出现在双阳组,强化了油气的封闭作用;斜坡带泥岩不发育异常压力,以毛细管压力封闭为主;莫里青断陷发育弱高压型复式温压系统,上下2套温压系统流体能量相差较小,油气垂向运聚活动很少,深部弱高压型温压系统内部最有利于油气富集成藏,双阳组含油气系统是最重要的勘探对象。     

冲击地压预测的煤岩变形局部化方法

针对煤矿冲击地压引起的采掘安全问题,以山西晋中左权五里堠煤矿3号煤层开采地质条件为工程背景,提出一种基于钢锥冲击煤层的卸压方法。根据通电线圈间产生电磁互感斥力原理,获得磁力驱动绕线钢锥撞击煤层的冲击力函数式,并结合弹性力学理论,分析冲击力作用下煤体应力场分布特征、裂隙类型、破裂范围及程度。结果表明：(1) 冲击力与交流电电压及线圈级数呈正相关关系,与交流电频率及每米线圈匝数呈负相关关系。其中,电压是调控冲击力的最主要因素,综合考虑认为电压取660 V为宜。(2) 计算显示钢锥长度与直径仅需1 cm和1.28 cm,与之匹配的2级加速线圈总长为2 cm,可实现冲击装置的微型化,便于在钻孔内灵活布置。(3) 冲击力使钻孔横截面围岩出现集中系数为4.0~16.7的叶状极高应力区,其延伸长度为5倍钻孔半径,区内发育张拉裂隙;叶状区之外为集中系数1.7~3.3的高应力区,发育压剪裂隙,其范围可达50倍钻孔半径,据此得到卸压钻孔间距为2.5 m。(4) 按卸压段长度,每孔内设置2个间距2 m的冲击装置,冲击力使钻孔纵截面围岩呈现针状极高应力区,相邻针状区间分布椭圆形压剪裂隙区,两者一起贯通2 m厚煤层,实现有效破煤卸压。研究成果为探索基于磁力钢锥冲击的煤层卸压技术奠定初步理论基础。

     

深部土K0参量在井壁稳定性验算中的研究

水平地压计算方式考虑了土的天然特性,利用自行设计的高压K0蠕变试验系统试验得到深部土的K0参量,作为研究山东省巨野矿区埋深近700m的巨厚土层中煤矿立井水平地压大小计算参数,模拟实际状况.分析表明,在厚表土地区进行井筒建设中,由于含水层失水造成井壁竖向附加应力的存在,所以在该类地区进行井筒建设时,不但要进行环向稳定性验算,还应该进行竖向稳定性验算,该妹类地区井筒破坏主要是由于竖向附加应力引起的.     

中条山胡家峪铜矿床深部地压活动特征的认识及防治措施

通过中条山胡家峪铜矿床深部地压活动的地质因素和原岩应力的分析，找出了导致地压活动加剧的生成因素和基本参数，提出并实施了避免或减轻地压活动危害的三项预防措施。     

岩石峰值后注浆加固实验与巷道稳定性控制

首先根据围岩强度进行了围岩稳定性分类;提出并实施了以巷道围岩锚注为核心的复合支护方案;实验表明在分别采用聚胺脂、425#水泥进行岩石注浆加固时,岩石强度比其残余强度可以提高0.7-1.1倍、1.3-2.0倍;最后,进行了反底拱支护能力的力学分析。     

单轴加载煤体破坏特征与电荷规律研究及应用

为了完善电荷感应方法用于冲击地压的预测预报,利用自主研制的电荷监测系统开展了室内单轴压缩条件下煤样破裂电荷监测试验。重点分析了煤样的破坏类型、力学特性以及不同破坏类型下电荷时-频域信号规律,并对试验结果进行了工程验证。研究结果表明：煤样变形破坏特征可分为单剪型、共轭剪切型和破碎型;单剪型煤样电荷时域信号仅在峰后破坏初期,应力跌落至97% 左右时产生,前兆信息难以捕捉,信号具有孤立性,幅值较高,电荷频率分布离散,主频为250 Hz。此特征电荷信号预示着相应工程煤体可能发生局部化破坏,将集聚的能量瞬间释放,冲击危害程度较大;共轭剪切型煤样电荷时域信号在强化损伤后期,应力达到(85%～100%) 时开始产生,信号具有间隔突发性,主频为150 Hz。预示着煤体可能发生分区化破裂,能量间断释放,冲击危害程度次之;破碎型煤样电荷时域信号在强化损伤初期,应力达到(70%～85%) 时就开始产生,前兆信息易于捕捉,信号具有群发性,幅值较低,主频为0 Hz。预示着煤体可能发生均匀型破碎,能量缓慢释放,冲击危害程度较小。现场监测结果表明,在工作面煤体破碎区和发生煤炮时监测到的电荷信号特征,与试验室煤样发生均匀型破碎和单剪型破裂而产生的电荷信号特征具有高度相似性,验证了试验室结果的可靠性。     

煤矿采掘过程中煤岩体电磁辐射特征及应用

运用研制的KBD5矿用本安型电磁辐射监测仪测试了煤矿采掘过程中工作面煤岩体的电磁辐射，分析了电磁信号与采掘工艺及煤岩动力灾害危险性等的关系。研究表明，煤矿采掘过程伴随产生电磁辐射，电磁辐射是煤岩体受到采动影响后应力重新分布或变形破裂趋向新平衡的结果；有煤与瓦斯突出和冲击地压危险时，有明显的电磁异常前兆；采取防治措施后，电磁辐射显著下降。电磁辐射技术在煤矿可以用于预测煤与瓦斯突出、冲击地压等煤岩动力灾害。