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顶板垮塌激励下多中段空区底板响应特征研究 被引量:2
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作者 姜立春 李金柱 +1 位作者 李萍丰 陈俊豪 《岩土力学》 北大核心 2025年第3期916-929,共14页
为预防空场法空区顶板垮塌诱发其结构灾变响应问题,在现场调研的基础上,综合采空区顶板垮塌对底板的冲击扰动行为,构建采空区冒落冲击底板结构响应模型,建立动力响应控制方程,研究采空区群底板结构响应特征及衰减规律,分析节理密度、厚... 为预防空场法空区顶板垮塌诱发其结构灾变响应问题,在现场调研的基础上,综合采空区顶板垮塌对底板的冲击扰动行为,构建采空区冒落冲击底板结构响应模型,建立动力响应控制方程,研究采空区群底板结构响应特征及衰减规律,分析节理密度、厚跨比等因素对底板位移、应力响应的作用,揭示其结构响应特征。结果表明:在冲击荷载作用下,底板位移、应力均随距离的增加而衰减,衰减速率递减,响应大小受冒落位置、距离及围岩的共同影响,冒落空区越靠近中心,底板位移、应力衰减速率越小,对周边空区的影响及破坏范围越广;随节理密度的增加,底板刚度、振动频率、能量耗散速度均减小,位移及拉应力峰值呈递增趋势,抗冲击变形能力降低,稳定性下降;底板位移、拉应力峰值随厚跨比的增加均呈指数型递减,当厚跨比为0.6时出现明显的拐点,递减速率相差10倍以上,增加底板厚跨比,可缩短响应时间,减小位移、拉应力,提高底板稳定性。利用数值方法对比验证理论方法的可靠性。研究成果可为空场法矿山安全生产及灾害防控提供一定的理论支撑。 展开更多
关键词 采空区群 顶板垮塌 多中段空区 结构响应 冲击荷载
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基于扩展多参量的液压支架立柱载荷预测方法研究
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作者 王云飞 李冉 +2 位作者 赵继云 陈世其 席云熠 《工矿自动化》 北大核心 2025年第8期109-116,共8页
为了建立液压支架立柱载荷与其动态响应特性之间的映射关系,实现立柱载荷的动态预测,提出一种基于扩展响应特征参量的液压支架立柱载荷预测方法。利用滑模微分器滑模面的高频切换滤除立柱位移和压力信号中的测量噪声,通过导数提取将其... 为了建立液压支架立柱载荷与其动态响应特性之间的映射关系,实现立柱载荷的动态预测,提出一种基于扩展响应特征参量的液压支架立柱载荷预测方法。利用滑模微分器滑模面的高频切换滤除立柱位移和压力信号中的测量噪声,通过导数提取将其动态响应参数扩展成位移、速度、加速度、压力和压力变化率5种响应特征参量;将5种参量输入基于BP神经网络的液压支架立柱载荷预测模型进行立柱载荷预测;搭建了液压支架立柱的AMESim−Simulink联合仿真模型,分析不同程度冲击动载荷作用下立柱的动态响应特性、立柱载荷与其扩展参量间的对应关系及基于扩展多参量的BP神经网络预测模型的性能。仿真结果表明:滑模微分器对立柱的测量位移和压力信号的估计精度分别为98.73%和92.95%;在5次载荷预测测试中,基于扩展多参量的BP神经网络预测模型的平均预测精度为97.2%,平均预测误差为34.39 kN,较基于测量信号的BP神经网络预测模型降低了31.97%。 展开更多
关键词 液压支架立柱 顶板冲击载荷 立柱载荷 滑模微分器 BP神经网络
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覆岩垮落冲击下采场底板动载响应特征研究
3
作者 刘一洪 王爱文 +4 位作者 赵洪宝 于健洋 代连朋 施天威 王伟男 《采矿与安全工程学报》 北大核心 2025年第6期1360-1371,共12页
为了揭示顶板垮落冲击动载对采场底板稳定性的影响机制,基于采掘扰动对覆岩强度的劣化作用,提出了一种预测覆岩垮落特征的新方法。采用该模型计算了不同开采阶段顶板垮落岩块重量、作用面积及冲击应力时程曲线,并结合数值模拟分析了底板... 为了揭示顶板垮落冲击动载对采场底板稳定性的影响机制,基于采掘扰动对覆岩强度的劣化作用,提出了一种预测覆岩垮落特征的新方法。采用该模型计算了不同开采阶段顶板垮落岩块重量、作用面积及冲击应力时程曲线,并结合数值模拟分析了底板在7类典型冲击荷载下的动载响应特征。结果表明:采空区“见方”后,单次垮落岩块重量和作用面积趋于稳定,冲击荷载持时和波形差异减小;底板垂直应力经历快速加载、卸载和恢复3阶段;剪切应力则呈现正向—负向—正向加载及卸载4阶段,浅部应力响应显著强于深部;动载导致底板经历压缩-膨胀变形,底鼓量显著增加,并加剧破坏,底板最大张拉破坏深度增幅显著,而最大剪切破坏深度增幅有限。 展开更多
关键词 顶板垮落 冒落拱 冲击荷载 底板破坏 底鼓
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深埋薄基岩顶板来压与底板破坏深度关系 被引量:15
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作者 李春元 张勇 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2016年第8期74-79,共6页
为解决现场顶板频繁剧烈来压造成的底板突水问题,根据实测深埋薄基岩采场矿压显现特征及关键层垮断失稳判别方法,分析了顶板来压时冲击载荷的作用机理,应用弹性理论及摩尔-库仑准则推导了顶板冲击载荷和支承压力叠加作用下的采场底板破... 为解决现场顶板频繁剧烈来压造成的底板突水问题,根据实测深埋薄基岩采场矿压显现特征及关键层垮断失稳判别方法,分析了顶板来压时冲击载荷的作用机理,应用弹性理论及摩尔-库仑准则推导了顶板冲击载荷和支承压力叠加作用下的采场底板破坏深度计算公式,研究得出了顶板来压与底板破坏深度的关系,提出了相应的底板破坏深度控制技术,现场应用生产效率提高约91.7%。结果表明:顶板来压步距越大,冲击载荷越大;顶板冲击载荷及支承压力的叠加作用导致底板破坏深度增加;随来压步距增大,底板破坏深度先增加后又趋于稳定;顶板剧烈来压的周期性造成了底板破坏和底板出水的周期性。 展开更多
关键词 底板破坏深度 顶板来压 薄基岩 来压步距 冲击载荷
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坚硬老顶对支架的冲击规律 被引量:3
5
作者 缪协兴 茅献彪 胡光伟 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第1期35-38,共4页
研究了坚硬老顶岩块与支架的相互作用机理,建立了老顶岩块的滑落运动微分方程,分析了支架所承受的冲击载荷与支架刚度和安全阀溢流速度的关系.
关键词 采场支架 冲击载荷 刚度 顶板 冲击规律
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采场飓风冲击灾害分析 被引量:9
6
作者 顾铁凤 《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》 EI CAS 北大核心 2007年第1期11-14,共4页
针对矿山开采过程中突然性的、大规模的、顶板垮落所引起的飓风对煤壁、巷道及采场工作人员的冲击灾害问题,采用理论分析及工程实践方法,用能量守衡观点和气体动力学理论,推出了飓风冲击周围煤壁及巷道时的冲击载荷及总压力,建立了飓风... 针对矿山开采过程中突然性的、大规模的、顶板垮落所引起的飓风对煤壁、巷道及采场工作人员的冲击灾害问题,采用理论分析及工程实践方法,用能量守衡观点和气体动力学理论,推出了飓风冲击周围煤壁及巷道时的冲击载荷及总压力,建立了飓风对煤壁及巷道的冲击破坏的评价体系。为预防矿山顶板大规模垮落所引起的飓风冲击灾害及采场工作人员抗灾能力的提高提供了理论依据。工程实际证明,在防灾工程设计中将顶板大规模垮落及伴随的飓风冲击作为关联的灾害系统分析,防灾效果更好。 展开更多
关键词 顶板垮落 飓风灾害系统 冲击载荷 防灾工程设计
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液压支架单伸缩立柱瞬态动力学分析 被引量:7
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作者 郭永昌 廉自生 《煤矿机械》 2015年第8期130-132,共3页
在国标和欧标规定的重锤加载情况下,利用机械振动原理建立320型单伸缩立柱的冲击模型,计算在冲击载荷下立柱内的乳化液压力变化方程,结果表明当重量为10 t的重锤从2 m高处自由落体冲击320型单伸缩立柱后,立柱的压力在12.15 ms内从31.5 ... 在国标和欧标规定的重锤加载情况下,利用机械振动原理建立320型单伸缩立柱的冲击模型,计算在冲击载荷下立柱内的乳化液压力变化方程,结果表明当重量为10 t的重锤从2 m高处自由落体冲击320型单伸缩立柱后,立柱的压力在12.15 ms内从31.5 MPa上升到89.297 MPa;建立立柱的ANSYS有限元模型,进行瞬态动力学仿真,分析结果表明320型单伸缩立柱在此冲击过程中产生的最大应力为746.32 MPa。为立柱在动载荷下的冲击强度分析提供一种可行的计算分析方法。 展开更多
关键词 液压支架 单伸缩立柱 瞬态动力学 冲击载荷 应力分析
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不同介质组成的粗放型绿色屋面降雨出流水质 被引量:16
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作者 李田 陈昱霖 顾俊青 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期1722-1727,共6页
构建5个绿色屋面中试设施,考察不同介质组成的设施在实际降雨条件下出水水质状况并与降雨、沥青屋面径流、空白对照设施出水水质进行对比.结果表明,常用屋顶绿化复合介质设施的出流中,TP,NH4+-N和COD的平均质量浓度分别达到0.95,1.66,11... 构建5个绿色屋面中试设施,考察不同介质组成的设施在实际降雨条件下出水水质状况并与降雨、沥青屋面径流、空白对照设施出水水质进行对比.结果表明,常用屋顶绿化复合介质设施的出流中,TP,NH4+-N和COD的平均质量浓度分别达到0.95,1.66,115mg·L-1,高于沥青屋面径流和空白对照设施的出水水质,使用无机复合介质和废弃物利用介质的设施出水水质优于对照屋面;从出水污染物质量负荷角度分析,使用上述3种类型介质的绿色屋面设施都不是TN,TP,TSS和COD的污染源,并能够减少雨水带来的NH4+-N负荷;绿色屋面设施植被层生长状况和出水中营养物质浓度呈现相关性,长势较好的设施出流中营养物质浓度较高;介质中添加给水厂污泥能够有效控制介质层P的淋失且不影响植物生长. 展开更多
关键词 绿色屋面 出流水质 污染负荷 介质层 低影响开发
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轻型木结构用定向秸秆板集中静载和冲击荷载性能试验研究 被引量:1
9
作者 席飞 刘芯彤 +2 位作者 阮雪君 孙友富 杨晓林 《林产工业》 北大核心 2017年第8期12-16,26,共6页
基于中国国情的轻型木结构屋面板的应用研究对于轻型木结构建筑在中国的发展有着重大的推动作用。以适于中国国情的定向秸秆板作为轻型木结构建筑的屋面板,通过试验研究其作为屋面板的集中静载和冲击荷载性能。研究结果表明:定向秸秆屋... 基于中国国情的轻型木结构屋面板的应用研究对于轻型木结构建筑在中国的发展有着重大的推动作用。以适于中国国情的定向秸秆板作为轻型木结构建筑的屋面板,通过试验研究其作为屋面板的集中静载和冲击荷载性能。研究结果表明:定向秸秆屋面板干湿状态下,集中静载的平均挠度分别为5.56mm和6.23mm,极限荷载分别为2821N和2778N,在冲击荷载达到规定的102N·m(即冲击高度达到760mm)的情况下其平均挠度分别为5.46mm和6.09mm,极限荷载分别为3257N和3094N。与国内外常用的轻型木结构屋面板相比,定向秸秆板作为屋面板其集中静载和冲击荷载性能均优于相关标准要求。 展开更多
关键词 轻型木结构 定向秸秆板 屋面板 集中静载性能 冲击荷载性能
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超重型消防车地下室顶板荷载等效取值研究 被引量:1
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作者 陈悦 刘光七 +1 位作者 沈培文 李畅 《四川建筑科学研究》 2024年第5期28-34,共7页
目前国内各大城市均有采购多辆101 m登高平台消防车(63 t),其重量远远超过了《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2012)中原型消防车的重量(30 t),《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2012)未对此类消防车给出具体的等效均布荷载取值。以101 m... 目前国内各大城市均有采购多辆101 m登高平台消防车(63 t),其重量远远超过了《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2012)中原型消防车的重量(30 t),《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2012)未对此类消防车给出具体的等效均布荷载取值。以101 m登高平台消防车(63 t)为研究对象,首先通过绘制板的跨中弯矩影响面来确定其最不利位置,然后利用ABAQUS计算出2种荷载工况下板的跨中弯矩值,最后再等效出101 m登高平台消防车(63 t)分别在7 m×7 m、8 m×8 m、9 m×9 m双向板的荷载取值。结果表明:板跨大于6 m的地下室双向板消防车荷载不建议直接取规范值,可按照设计需要采用相应流程进行等效;若对地下室顶板设计精度要求不高,当双向板板跨大于8 m时,63 t级消防车可参照规范要求进行荷载等效。 展开更多
关键词 超重型消防车 地下室顶板 影响面 荷载等效
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深孔预裂爆破坚硬顶板提高初采采出率的研究 被引量:9
11
作者 沈玉旭 康天合 杨永康 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2021年第2期188-193,共6页
针对某矿3407工作面初采期坚硬顶板难以垮落易造成支架冲击载荷、顶板冲击矿压、有毒有害气体异常涌出等难题,通过测定工作面煤层及其顶底板岩石力学参数,检测基本顶细砂岩的矿物成分并对其做饱水风干实验;使用ANSYS/LS-DYNA软件模拟爆... 针对某矿3407工作面初采期坚硬顶板难以垮落易造成支架冲击载荷、顶板冲击矿压、有毒有害气体异常涌出等难题,通过测定工作面煤层及其顶底板岩石力学参数,检测基本顶细砂岩的矿物成分并对其做饱水风干实验;使用ANSYS/LS-DYNA软件模拟爆破后岩石裂隙发展情况,制定深孔预裂爆破方案;利用岩层钻孔探测仪对爆破后的炮眼进行窥视,观测初采期间工作面液压支架载荷变化情况。结果表明:水对基本顶细砂岩的破坏作用非常小;LS-DYNA软件爆破数值模拟3.5 m炮眼间距可以形成顶板贯穿裂缝;3407工作面初采期顶板深孔预裂爆破切顶后,基本顶初次来压步距21.6 m,比上个工作面减少9.6 m,多采5600 t煤,采出率提高14.4%,不仅解决了初采期坚硬顶板大面积悬顶的难题,同时提高了初采期煤炭采出率。 展开更多
关键词 深孔预裂爆破 坚硬顶板 冲击载荷 冲击矿压 初采采出率
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大范围顶板岩体垮落冲击动载对采场底板破坏的影响研究 被引量:9
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作者 黄琪嵩 程久龙 +2 位作者 丁厚成 冯俊军 胡新成 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第6期1228-1233,1239,共7页
为研究大范围顶板岩体垮落产生的冲击载荷对采场底板的破坏作用及其对底板突水的影响,本文基于动力基础半空间理论,将底板岩层等效为半空间无限体,建立顶板岩体垮落冲击采场底板的理论分析模型,推导出最大冲击动载应力的计算公式;并利用... 为研究大范围顶板岩体垮落产生的冲击载荷对采场底板的破坏作用及其对底板突水的影响,本文基于动力基础半空间理论,将底板岩层等效为半空间无限体,建立顶板岩体垮落冲击采场底板的理论分析模型,推导出最大冲击动载应力的计算公式;并利用FLAC3D模拟分析了顶板垮落产生的冲击动载在底板中的传递规律以及底板岩层的动力响应特征。研究结果表明:顶板岩体垮落撞击采场底板,会产生远大于垮落岩体静态自重的冲击动载应力作用在底板上;冲击动载荷以应力波的形式在底板中传播,与采动应力叠加产生动态应力集中现象,会导致采场底板发生二次破坏,造成底板破坏深度显著增大,有效隔水层厚度减小,从而增加底板突水的危险性。 展开更多
关键词 大范围顶板垮落 冲击载荷 动态应力集中 底板破坏
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房柱式采空区顶板垮落冲击对下层煤开采的影响评估研究 被引量:2
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作者 孙万明 于秋鸽 刘贵 《中国矿业》 2023年第12期147-152,共6页
为了研究上层煤房柱式采空区顶板失稳垮落后对下煤层开采的影响,以某矿3-1煤层房柱式采空区下5-2煤层长壁综合机械化开采条件为研究背景,采用理论分析、数值模拟、实测数据对比等手段,分别对房柱式采空区顶板垮落冲击荷载及其在底板内... 为了研究上层煤房柱式采空区顶板失稳垮落后对下煤层开采的影响,以某矿3-1煤层房柱式采空区下5-2煤层长壁综合机械化开采条件为研究背景,采用理论分析、数值模拟、实测数据对比等手段,分别对房柱式采空区顶板垮落冲击荷载及其在底板内的影响深度、下层煤开采覆岩破坏高度进行分析,并以上层煤顶板垮落冲击荷载影响范围是否波及下层煤开采覆岩破坏范围为判据评价上层煤对下层煤开采的影响程度。研究方法及判据可为类似条件房柱式采空区下煤层下行开采影响评估提供有益借鉴。 展开更多
关键词 房柱式采空区 顶板垮落 冲击荷载 下行开采 下层煤 开采影响
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顶板断裂产生的冲击载荷对深井巷道围岩变形的数值计算研究 被引量:6
14
作者 张时伟 翟新献 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2015年第1期32-34,共3页
针对义马矿区煤层顶板巨厚砾岩层垮落引起的动载荷,通过FLAC3D数值计算,研究动载荷幅值的大小对静压巷道围岩应力场、位移场及塑性区范围的影响。模拟结果表明:随着动载荷幅值的增加,巷道顶板下沉量和煤壁位移量迅速增大,但变形速率逐... 针对义马矿区煤层顶板巨厚砾岩层垮落引起的动载荷,通过FLAC3D数值计算,研究动载荷幅值的大小对静压巷道围岩应力场、位移场及塑性区范围的影响。模拟结果表明:随着动载荷幅值的增加,巷道顶板下沉量和煤壁位移量迅速增大,但变形速率逐渐减小,最终趋于零。随着动载峰值增大巷道围岩塑性区范围增大。 展开更多
关键词 顶板破断 冲击载荷 深井巷道 动载荷幅值 扰动应力波
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无巷旁充填切顶卸压沿空留巷矿压显现规律及关键支护技术 被引量:34
15
作者 杨森 周冰川 +1 位作者 李迎富 华心祝 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2018年第8期222-225,230,共5页
为系统研究无巷旁充填切顶卸压沿空留巷矿压规律及关键支护技术,理论分析了无巷旁充填切顶卸压沿空留巷矿压显现规律,基于恒源煤矿Ⅱ632机巷工程实践,在巷道内布设位移观测点和顶板恒阻锚索测力计对巷道变形及恒阻锚索工作阻力进行连续... 为系统研究无巷旁充填切顶卸压沿空留巷矿压规律及关键支护技术,理论分析了无巷旁充填切顶卸压沿空留巷矿压显现规律,基于恒源煤矿Ⅱ632机巷工程实践,在巷道内布设位移观测点和顶板恒阻锚索测力计对巷道变形及恒阻锚索工作阻力进行连续观测,得到巷道在留巷期间巷道变形量、变形速率及恒阻锚索受力的变化规律。结果表明:切顶之后,由于顶板快速下沉所产生的冲击载荷,留巷围岩变形剧烈,尤其是强烈的底鼓现象;留巷段围岩变形受动压影响,变形更加剧烈;无巷旁充填切顶卸压沿空留巷顶部恒阻锚索总体平均受力为259.721 k N,最大受力达到275.76 k N,当工作面推过测点后,恒阻锚索受力趋于稳定;提出了"强化恒阻锚索配合锚杆(索)支护以增加顶板支护强度"、"当底板较软时,适当强化底板支护"和"注意留巷阶段的加强支护"的无巷旁充填切顶卸压沿空留巷关键支护技术。 展开更多
关键词 切顶卸压沿空留巷 变形速率 冲击载荷 恒阻锚索 支护
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厚硬顶板弱化前后垮落致灾数值模拟研究 被引量:1
16
作者 吕闹 汪海波 《黄金科学技术》 CSCD 2019年第2期257-264,共8页
针对采空区大面积顶板垮落对采区机械设备及工作人员造成的冲击灾害问题,采用ANSYS/LSDYNA有限元软件,建立顶板弱化前后块体冲击地面的三维计算模型,研究顶板弱化前后垮落体引起巷道内飓风风速的变化规律及冲击载荷对工作面煤层的影响... 针对采空区大面积顶板垮落对采区机械设备及工作人员造成的冲击灾害问题,采用ANSYS/LSDYNA有限元软件,建立顶板弱化前后块体冲击地面的三维计算模型,研究顶板弱化前后垮落体引起巷道内飓风风速的变化规律及冲击载荷对工作面煤层的影响。结果表明:在顶板下落过程中,由采空区到巷道口处,飓风速度呈增大趋势,且在巷道口处风速急剧增大,但风速在巷道内随着距巷道口距离的增大而衰减;随着顶板下落时间的增加,巷道内的风速整体呈上升趋势,但巷道内风速的衰减速率逐渐降低,且风速峰值随着所在位置与巷道口距离的增大呈对数衰减;大面积顶板垮落使工作面煤层出现应力集中现象,顶板弱化放顶循环步距控制在30 m以下可显著降低飓风的影响范围及冲击载荷对工作面煤层的影响。 展开更多
关键词 顶板垮落 飓风 冲击载荷 风速 距离 数值模拟 厚硬岩层 采空区
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基于震波CT探测的工作面冲击危险性评价及防治
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作者 徐景果 张向阳 陈星 《陕西煤炭》 2023年第2期95-99,共5页
为了提高工作面冲击地压防治效率,鉴于集中静载荷在冲击启动过程中的基础作用,以陕西某矿为工程背景,采用震波CT对工作面开展集中静载荷原位探测和冲击危险性评价,划分冲击危险区域,制定针对性防治方案。结果表明,煤层强冲击倾向性、开... 为了提高工作面冲击地压防治效率,鉴于集中静载荷在冲击启动过程中的基础作用,以陕西某矿为工程背景,采用震波CT对工作面开展集中静载荷原位探测和冲击危险性评价,划分冲击危险区域,制定针对性防治方案。结果表明,煤层强冲击倾向性、开采深度大、上方厚硬顶板以及相邻工作面采空区顶板悬而不垮使工作面冲击危险性升高;工作面探测区域内煤层总体处于中等冲击危险等级,并准确划分了冲击危险区域。采用顶板爆破、煤层帮部及底板大直径钻孔卸压技术,切断力源,转移应力,由原来的“防治全巷道”转变为“防治重点危险区域”,提高冲击地压防治效率,得以保障工作面的安全回采。 展开更多
关键词 震波CT 冲击地压 集中静载荷 冲击危险性 顶板爆破 大直径钻孔卸压
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