顶板-煤层结构体冲击倾向性研究：试验与力学特性分析

"顶板-煤层"结构体冲击倾向性演化规律及力学特性试验研究是关于煤炭行业中冲击地压防治的重要课题。通常情况下，单纯依赖煤层或顶板岩层的特性来评估冲击倾向性可能存在误差，可能导致对冲击危险性的低估。因此，该研究以一个具有典型冲击危险的矿井为研究对象，结合实际地质条件和冲击地压的表现特征，构建了一个包含煤层和顶板岩层的综合结构体模型。 实验主要分为两部分：首先，对比了纯煤层、顶板岩层以及两种不同高度比的"顶板-煤层"结构体的冲击倾向性。其次，通过数值模拟，探讨了顶板的强度、厚度、均质性以及接触面角度对结构体冲击倾向性的影响。研究结果显示，"顶板-煤层"结构体的整体冲击倾向性高于单独煤层或顶板岩层的测试结果，更加准确地反映了实际矿井中的情况。 进一步的研究发现，顶板的物理特性对结构体的冲击倾向性有着显著的影响。随着顶板的强度、厚度和均质性增加，结构体的冲击倾向性也随之增强。而接触面的角度变化则影响了结构体的单轴抗压强度，角度增大时，单轴抗压强度下降，且峰后塑性变形阶段变得更为显著，这表明结构体的稳定性受到挑战。 此外，在接触面角度保持不变的情况下，顶板岩石的强度增加会使得"顶板-煤层"结构体的声发射累计释放能量减弱。这表明，顶板强度的提高可能减小了结构体内部的能量积累，但同时也可能加速了能量的释放过程。有趣的是，随着结构体冲击倾向性的增强，其峰后的声发射累积能量呈现下降趋势，这可能意味着能量释放的速度加快，预示着冲击事件的可能发生。 这些研究成果对于理解矿井中冲击地压的发生机制以及制定预防措施具有重要意义。它们提醒我们，在评估和预测冲击地压风险时，必须考虑煤层与顶板岩层的综合效应，以更准确地评估矿井的安全状态，并制定出更有效的防冲策略。同时，这些研究也为未来的煤矿设计、开采技术和安全规程提供了理论依据。