深部煤岩动力扰动响应特征及数值分析

理论分析了动力扰动引起的应力波在煤岩空间内的传播规律;探讨了动力扰动引起的煤岩附加能量场特征规律;采用LS-DYNA软件进行数值模拟,分析了煤岩系统对扰动频率与幅度的响应特征及能量变化规律.结果表明:扰动幅度和频率对深部围岩稳定性具有较大影响,由动力扰动引起的附加能流密度与扰动幅度的平方成正比,扰动促使围岩应力集中区前移;最大反射能流密度峰值位置离自由面距离与扰动频率符合幂函数关系,扰动频率的增大加快了能量流动的速度,降低了单位时间流入煤岩单元的能量,表现为"高频低能,低频高能",扰动伴随着能量流的不均衡发展并相互促进.     

深部工作面采动应力场分布变化规律实测研究

为防止深部较软煤层发生动力灾害,以平煤股份二矿为工程背景,采用应力实时监测系统测试了深部工作面采动应力场,研究了工作面走向和倾向应力分布及变化规律,分析了应力对煤体稳定性及动力现象的影响,并探讨了工作面可能发生的动力灾害。结果表明,工作面上部(靠近采空区)超前采动影响距离、煤帮内应力集中范围、应力集中系数及应力峰值较大,工作面两端应力规律差异较大。应力峰值和应力梯度变化显著影响煤体的稳定性;通过监测工作面应力变化,可对工作面动力现象进行预测预报;工作面可能发生的动力灾害是应力起主导作用的压出灾害。     

煤样破坏应变局部化与表面电位分布规律研究

为研究煤样表面电位分布与破坏局部化之间的关系,进行了煤样受载应变场及表面电位分布规律的测试,研究分析了表面电位场与煤样应变局部化和煤样破坏的对应关系。结果表明,煤样变形破坏过程中表现出明显的应变局部化特征,应变局部化集中区域是煤样损伤和破坏剧烈区域,应变局部化带往往是煤样出现破坏的位置。煤样变形破坏的表面电位场具有与应变场相似的分布特征,在损伤局部化区域表面电位场也具有集中化特征,煤样表面电位高、低电位点的连线反映了煤样的断裂面位置。     

干冰粉气动破岩振动时频能量分析

为研究干冰粉气动破岩的冲击振动危害效应,试验测试了干冰管内气体压力变化和地表的振动速度,用希尔伯特-黄变换方法研究了干冰粉气动破岩振动衰减规律。研究结果表明：干冰粉气动破岩最大振动速度在11 m时下降至2.5 cm/s以下,是一种振动很小的新型破岩方式;经测量致裂管内压力峰值达到50.85 MPa,计算能量的TNT当量符合萨道夫斯基公式;使用HHT对干冰粉气动破岩振动信号进行时频分析,能量在频域上主要分布于0～100 Hz,振动持续时间0.3 s。     

不同受力状态裂纹表面电位对比分析

对含45°预制裂纹的花岗岩板进行单轴压缩实验,对比分析翼形裂纹和二次裂纹的表面电位,从而分析研究不同受力状态裂纹开裂扩展过程中表面电位的差异性。研究结果表明:当压剪作用产生的二次裂纹呈现为1条破碎带时,压剪作用产生的二次裂纹的表面电位比张拉应力产生的翼形裂纹的表面电位更加复杂;当压剪作用产生的二次裂纹也呈现为单一裂纹时,2种受力状态产生的裂纹的表面电位在变化趋势上没有明显的差异性;裂纹开裂扩展过程中表面电位的复杂程度与裂纹产生时的受力状态没有直接关系,而是与裂纹形态有直接关系。     

起爆位置对煤岩体深孔爆破的影响

基于岩石断裂力学和爆炸力学原理,分析了起爆位置对深孔爆破效果的影响。并运用有限元软件ANSYS/LS-DYNA,对不同起爆位置下柱状药包在煤岩体中产生的应力场及其传播规律进行三维数值模拟研究。研究结果表明:起爆位置对深孔爆破有显著影响,孔口起爆形成的爆炸高能区指向煤岩体内部,有利于炮孔底部深部岩体的瞬时脆性断裂,孔底起爆在煤岩体内形成的应力有效冲量是孔口起爆1.5倍左右,有利于塑性区内应力集中区煤岩体的破碎和裂纹扩展。     

考虑变形破坏的煤层钻孔瓦斯流场分布特征数值分析

基于弹塑性理论与渗流机理,采用Comsol Multiphysics的应力场和渗流场耦合功能,考虑煤层钻孔变形破坏,模拟了单孔状态和多孔布置形式下煤层钻孔瓦斯渗流,分析了变形破坏成因和瓦斯流场分布特征。     

巷道断面积对井下测风站位置影响的数值模拟研究

文章设置了不同巷道断面的巷道模型,模拟了风流流动,对不同位置的断面速度分布进行了分析,研究了巷道断面积对煤矿井下测风站位置设置的影响。数值模拟结果表明:巷道断面越大,在巷道转弯处,风流发生紊乱后,越不易达到稳定流动,巷道断面的水平方向比竖直方向更难达到稳定流动,且进口方向对出口方向影响更大,使出口方向达到稳定流动的距离更远。在确定的模型下,经最小二乘法拟合,测风站位置与巷道断面积满足线性关系:y=a+bx。