深部开采煤岩动静载耦合冲击危险性动态评价

"本文主要探讨了深部开采中煤岩冲击地压灾害的动态评价技术，强调了动静载荷在诱发冲击地压中的关键作用。通过霍普金森压杆试验和数值模拟，研究了动载如何影响煤岩的破坏和应力场的变化，建立了基于多场耦合的冲击危险性动态评价方法。该方法结合静态的原岩应力场和动态的采动应力场、震动场，利用波速和应力的异常指数作为评价指标，能够实时评估煤岩的冲击危险性。研究发现，动载可能导致应力的分区传递和煤岩的损伤破坏，而煤层是能量的主要耗散和释放点。该技术在实际工作面的应用显示，能有效预测冲击危险性的变化，验证了其准确性。" 在深部煤炭开采中，冲击地压灾害的预防和控制是关键的安全问题。传统的评价方法往往忽视了动态因素，如动载荷（如覆岩断裂、井下爆破）对煤岩稳定性的影响。邓志刚的研究指出，动静载荷共同作用是诱发冲击地压的重要因素，需要综合考虑。为了实现快速、精确的冲击危险性评价，作者通过实验和数值模拟深入研究了动载荷对煤岩破坏机理和应力场的影响。 在霍普金森压杆试验中，动载荷导致煤岩体内部能量以震动波的形式传递，进而引起应力场的重新分布。这种能量传递导致煤岩的应力分区和可能的损伤破坏。值得注意的是，尽管动载可能直接作用于岩石，但能量主要通过岩石传递至煤层，煤层则成为能量耗散和释放的主要区域，因此煤体成为冲击破坏的主要发生部位。 基于这些发现，邓志刚提出了多场耦合的冲击危险性动态评价技术。该技术将静态的原岩应力场视为煤岩孕育灾害的基础，动态的采动应力场和震动场反映灾害发展的动态变化。通过监测波速和应力的异常变化，使用波速异常指数、波速梯度指数、应力异常指数和应力梯度指数作为评价指标，可以实时评估煤岩的冲击危险性。 现场应用表明，这种动态评价技术在实际工作面中有效，能够随着工作面揭露断层的过程，准确地从强冲击危险性降至中等冲击危险性，与现场监测数据吻合，证明了其在冲击地压预警中的实用性和准确性。 关键词涉及的内容包括动静载荷的作用、冲击危险性的评估以及震动场和多场耦合在这一过程中的重要性。这项研究对于深化理解煤岩冲击地压的发生机制和提升防治措施的科学性具有重要意义。