深厚表土煤层冲击地压特征及模式研究

"冲击地压是煤矿开采中的一种严重灾害，主要由外部力源导致围岩结构失稳或系统平衡状态的突然变化引起。在不同类型的冲击地压中，深厚表土煤层冲击地压具有独特性，尤其在巨野矿区表现突出。这种类型的冲击地压与地层结构密切相关，其特征可以通过案例分析和现场监测数据来揭示。在深入研究中，通过煤层应力的演化分析，科学家们区分了深厚表土煤层的瞬时冲击和延时冲击过程。瞬时冲击是由覆岩整体失稳导致煤层应力迅速达到临界值引发的大能量冲击，而延时冲击则是由于表土层持续变形和移动使煤层应力缓慢积累到临界点所致。此外，离层发育的高度与回采距离有关系，但存在明显的“平台效应”，即在一定范围内，离层发育并不随回采距离线性增加。煤层应力与离层发育之间存在滞后性，显示了煤层内部复杂的应力分布和应变演化。通过相似材料模拟试验，这些模式得到了验证，为深厚表土煤层冲击地压的监测提供了策略。研究结果对于预防和控制深厚表土煤层的冲击地压问题具有重要指导意义。" 本文涉及的关键知识点包括： 1. 冲击地压：是煤矿开采过程中的一种地质灾害，表现为围岩结构的突然失稳，通常与应力水平升高相关。 2. 深厚表土煤层冲击地压：是特定矿区的特有现象，与地层结构紧密关联，具有瞬时和延时两种冲击形式。 3. 应力演化：煤层内的应力变化是冲击地压发生的关键因素，可由覆岩运动和地层变形引起。 4. 平台效应：离层发育与回采距离的关系表现出一种非线性特征，存在一个相对稳定的阶段。 5. 滞后性：煤层应力的累积与离层发育之间存在时间差，反映了应力释放的复杂动态过程。 6. 瞬时冲击地压加载机理：“覆岩结构运动→煤层应力演化→冲击地压”，即覆岩的整体失稳迅速引发冲击。 7. 延时冲击地压加载机理：“地层变形→煤层应力增长→冲击地压”，表土层的长期变形导致渐进式冲击。 8. 监测对策：为有效应对深厚表土煤层冲击地压，需要建立相应的监测和预警系统。 另一篇"复合煤岩在变形破裂过程中，其温度场、应力场和电磁场的演变相当复杂。研究人员运用损伤力学和电磁场理论，构建了复合煤岩的多物理场耦合数学模型，建立了仿真模型来模拟这三个物理场在煤岩受载破坏过程中的变化规律。通过实验验证，发现煤岩内部在受到应力作用时，会经历微观分子链的断裂和重组，产生热量，并伴随电磁辐射。在宏观层面，煤体的抗压强度低于岩体，导致煤岩内部出现裂隙，煤体的应力、温度和电磁场能量显著高于岩体，且裂隙尖端的应力和温度达到最大，磁场能量随时间增强。实验结果显示，复合煤岩内部的红外辐射温度随着应力的增加呈阶梯式上升，电磁辐射在应力峰值附近出现峰值，随后在煤岩破裂时急剧衰减。这些研究结果表明，利用力电热耦合模型能有效地研究复杂条件下煤岩受载的特性，为深部煤岩开采的动力灾害预测预报提供了理论依据和新方法。" 该研究中涉及的关键知识点包括： 1. 复合煤岩：由不同矿物组成的煤岩结构，其物理特性和力学行为更为复杂。 2. 温度场、应力场、电磁场耦合：在煤岩变形破裂过程中，温度、应力和电磁场相互影响，共同作用于煤岩的破坏过程。 3. 数学模型和仿真：用以描述和模拟煤岩在受载情况下的多物理场变化规律。 4. 实验验证：通过实验观察到的温度、应力和电磁辐射变化与仿真结果相符，证实了模型的有效性。 5. 力电热耦合模型：结合力学、电学和热力学的模型，用于研究煤岩在复杂环境下的受载行为。 6. 煤岩动力灾害预测：基于这些模型和机制，可以预测深部开采时可能发生的动力灾害，如冲击地压和煤岩破裂。