静动叠加冲击矿压失稳机制与发生模式详解

本文主要探讨了冲击矿压在矿井开采过程中的一种复杂现象——静动叠加失稳机制及其发生模式。冲击矿压是由地下开采活动引起的煤炭和岩层瞬间破裂释放能量的现象，它对矿井安全构成重大威胁。作者陈国祥和郭兵兵基于静动叠加冲击矿压的黏弹脆性体突变模型，以及黏弹性介质中震动波的传播规律，深入研究了煤体在静载（长期缓慢加载）和动载（瞬间冲击）同时作用下的失稳过程。 他们首先构建了一个理论框架，将静态压力与动态冲击相结合，以理解煤体在两种不同加载条件下的响应。研究发现，冲击矿压主要有两种基本发生模式：一是高静载低动载模式，即煤体在长期承受较高静态压力后，受到较小的动态冲击触发失稳；二是高静载高动载模式，即煤体在静态压力较大时，同时经历强烈的动态冲击，导致失稳。 文章着重分析了震动波频率和结构弱面的刚度对震动波传递的影响。高频率的震动波和结构中较弱的层面会减弱震动波的传递效率，使得冲击失稳的可能性降低。此外，文中还指出，动载产生的瞬时动应力增量与静载阶段的静应力叠加共同作用，可能导致煤体达到临界状态，引发冲击失稳。 研究者强调，了解这些发生模式有助于矿工更准确地预测和控制冲击矿压的发生，从而采取相应的预防措施，如优化采矿方法、改善支护结构设计，以及实施有效的监测系统，以便在冲击矿压发生前及时预警和减缓其影响。 该研究成果对于矿产行业的安全管理和技术进步具有重要的实践意义，特别是对于冲击矿压频发的地区，通过理解并应用这些理论，可以提升矿井的安全生产水平，保障矿工的生命安全。因此，静动叠加冲击矿压的研究成果对于提升煤炭开采的可持续性和稳定性具有深远的影响。