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第1章 绪论1

1．1冲击倾向性煤岩体非线性动力失稳机理的研究目的及意义1

1．2煤岩冲击失稳国内外研究现状2

1．2．1煤岩冲击失稳现有理论及研究方法2

1．2．2煤岩冲击失稳研究目前的问题及研究趋势4

1．3本书的主要内容5

第2章 煤岩冲击失稳灾害分布、发生特征及诱因分析8

2．1煤岩冲击失稳灾害的分布规律8

2．1．1煤岩冲击失稳平面分布规律8

2．1．2煤岩冲击失稳深度分布规律11

2．2煤岩冲击失稳灾害的破坏特征12

2．3煤岩冲击失稳灾害的分类16

2．4煤岩冲击失稳诱发因素分析18

2．5放炮震动诱发冲击失稳机理分析23

2．5．1震动诱发冲击失稳的机理分析23

2．5．2一维震动波诱发煤层巷道围岩变形破坏机理24

第3章 煤岩冲击失稳机理的非平衡热力学分析28

3．1煤岩冲击失稳孕育过程的耗散结构及熵的变化28

3．1．1煤岩冲击失稳孕育过程的耗散结构28

3．1．2煤岩冲击失稳孕育过程中有序结构及熵的产生29

3．2基于非平衡热力学及耗散结构的煤岩冲击失稳过程分析30

第4章 煤岩冲击失稳孕育、产生模型分析及实验38

4．1引言38

4．2 Lippmann煤岩冲击失稳基本理论39

4．3煤岩冲击失稳孕育过程二维力学模型分析40

4．3．1模型的建立40

4．3．2扰动区长度和巷道两侧的应力分布41

4．4发生冲击的临界荷载、临界深度及其应用50

4．4．1发生冲击的临界荷载50

4．4．2发生冲击的临界深度52

4．4．3赵各庄矿12＃煤层冲击倾向性理论分析53

4．5二维模型与Lippmann基本理论“冲击失稳”模型的比较55

4．6基于稳定性理论的冲击三维临界状态分析56

4．6．1煤层巷道平动式冲击失稳三维模型构建56

4．6．2参与冲击煤层长度及冲击失稳临界状态下煤层应力分布57

4．6．3模型参数分析及算例59

4．7煤岩冲击失稳机理的损伤力学模型分析61

4．7．1损伤变量的建立62

4．7．2基本方程64

4．7．3考虑损伤的煤层冲击失稳的扰动区长度和巷道两侧的应力分布65

4．7．4 考虑煤层损伤的临界荷载和临界深度69

4．7．5有损伤冲击失稳模型和无损伤冲击失稳模型的比较71

4．8煤层冲击失稳的结构失稳实验研究73

4．8．1煤岩组合体结构失稳实验设计73

4．8．2煤岩组合体结构失稳特征分析75

第5章 冲击倾向性煤体的细观结构特征81

5．1冲击倾向性煤体的细观结构特征的X射线衍射分析82

5．1．1样品采集及实验设备82

5．1．2实验结果和讨论83

5．2煤体显微组分对冲击倾向性影响分析87

5．2．1实验方法及数据87

5．2．2冲击倾向性与煤体微观组分含量的关系89

5．2．3煤体冲击倾向性与显微组分结构及分布的关系91

5．3煤体细观结构对冲击倾向性影响的SEM分析93

5．3．1不同冲击倾向性煤体表面微观形貌特征分析94

5．3．2冲击倾向性煤体内微裂隙特征及冲击能量对煤体中微结构的影响98

5．4所研究煤层的冲击倾向性测定100

5．4．1赵各庄矿煤岩体力学参数实验103

5．4．2冲击倾向性实验方法104

第6章 冲击倾向性煤体内裂纹非稳定扩展宏细观实验研究114

6．1冲击倾向性煤层煤样三点弯曲冲击加载动态断裂实验114

6．1．1试样规格及制备115

6．1．2实验设备及实验方法115

6．1．3煤样三点弯曲冲击断裂实验结果分析118

6．2煤样中波速的测量121

6．3冲击倾向性煤层煤样准静态三点弯曲细观破坏实验122

6．3．1实验样品及设备122

6．3．2实验结果及分析123

6．4冲击倾向性煤层煤样准静态三点弯曲宏观破坏实验128

6．4．1采样和试件制备128

6．4．2实验设备及方法129

6．4．3实验结果及分析129

6．5冲击倾向性煤体不同加载条件断裂断口形貌分析133

6．6断口分形维数分析135

6．6．1扫描仪器及其方法135

6．6．2基于改进立方体覆盖法的计算结果136

6．7煤岩冲击失稳机理的断裂动力学分析142

第7章 基于能量释放的煤、岩体失稳前兆信息研究145

7．1实验样品、设备及方法146

7．1．1样品规格及实验设备146

7．1．2实验系统及实验方法148

7．1．3实验数据处理方式150

7．2冲击倾向性煤体冲击失稳破坏前兆信息的实验研究150

7．2．1冲击倾向性煤层煤样单向受压破坏过程及前兆信息监测实验151

7．2．2冲击倾向性煤层煤样循环加载破坏过程及前兆现象监测实验154

7．3煤、岩组合体失稳破坏特征及前兆信息研究159

7．3．1“砂岩-煤”组合体冲击失稳破坏特征及前兆信息研究160

7．3．2“砂岩-煤-泥岩”组合体冲击失稳破坏特征及前兆信息研究168

7．3．3组合体接触面性质分析178

7．3．4组合体受压破坏特征及前兆信息总结分析180

7．4煤岩组合体冲击失稳判据分析182

第8章 深部煤岩冲击失稳主要影响因素数值模拟分析185

8．1不同地质条件下采场应力场及能量场分布规律185

8．1．1采场模型建立及计算方法186

8．1．2计算结果及分析188

8．2基于FLAC3D模拟的围岩能量积聚特征与突出危险性能量判据193

8．2．1几何建模193

8．2．2深部开采条件下采动应力诱发突出灾害模拟196

8．2．3采动诱发煤体突出（位移）特征分析205

8．2．4冲击倾向性的能量密度判据208

8．3地质因素诱发煤层巷道失稳的数值模拟209

8．3．1数值建模209

8．3．2模拟方法及结果分析210

8．4震动诱发煤层巷道失稳及合理支护方式选取的数值模拟分析212

8．4．1不同架型的U型钢支架动力性能的动力分析213

8．4．2柔性支护抗冲击失稳效果数值模拟分析219

8．4．3数值模拟及结果分析221

第9章 煤岩冲击失稳现象的现场实例调查224

9．1开滦赵各庄矿煤岩冲击失稳现场调查224

9．1．1赵各庄矿煤岩冲击失稳事故及生产地质条件224

9．1．2赵各庄矿煤岩冲击失稳诱发因素分析227

9．2开滦唐山矿煤岩冲击失稳现场调查231

9．2．1唐山矿煤岩冲击失稳事故及生产地质条件231

9．2．2唐山矿煤岩冲击失稳诱发因素分析233

9．3抚顺老虎台矿煤岩冲击失稳现场调查239

9．3．1老虎台矿煤岩冲击失稳事故及生产地质条件239

9．3．2老虎台矿冲击失稳事故及原因分析241

9．3．3老虎台矿煤岩冲击失稳诱发因素243

9．4忻州窑矿煤岩冲击失稳现场调查244

9．4．1忻州窑矿的地质条件与灾害概述244

9．4．2忻州窑矿煤岩体冲击失稳诱发因素分析245

第10章 煤岩冲击失稳的多参量预警技术与综合防治247

10．1煤岩冲击失稳发生的诱发条件及防治对策247

10．1．1煤岩冲击失稳发生的诱发条件及预防的基本思路247

10．1．2煤岩冲击失稳发生的预警和防治对策249

10．2以复合型能量转化为中心的煤岩冲击失稳控制理论251

10．2．1煤岩冲击失稳的能量转化型分类251

10．2．2煤岩冲击失稳发生的能量分析257

10．3煤岩冲击失稳灾害的多参量监测预警技术258

10．3．1现场概况258

10．3．2 T2193下工作面概况及生产技术条件259

10．3．3煤岩冲击失稳的多参量预警技术及其应用260

10．3．4 T2193下工作面煤岩冲击失稳灾害预警技术总结271

10．4煤岩冲击失稳的综合治理272

10．4．1冲击失稳区域性防范措施273

10．4．2老虎台矿冲击失稳局部解危措施277

10．4．3冲击失稳防护措施283

参考文献285