- 作者: 王珂、杨博
- 定价: 2800.0元
- 装帧: 视频
- 出版社: 中国矿业大学出版社有限责任公司
- ISBN: 978-7-900785-90-9
煤矿安全生产三维仿真库通过使用最新三维动画模拟技术制作，以影视动画方式再现煤矿职工井上、井下作业过程和生活场景。“煤矿安全生产三维仿真库之事故案例集一”高精度、高仿真性直观展示最近几年来煤矿职工井下生产过程中发生的机电事故（共7起）、顶板事故（共9起）、通风事故（共2起）、瓦斯事故（共4起）、水害事故（共5起），系统的总结了煤矿易发、常见事故的产生原因和发展规律，对如何遏制煤矿各类事故的发生提出了有效的防治对策。
- 作者: 王珂、杨博
- 定价: 2800.0元
- 装帧:
- 出版社: 中国矿业大学出版社有限责任公司
- ISBN: 978-7-900785-91-3
煤矿安全生产三维仿真库通过使用最新三维动画模拟技术制作，以影视动画方式再现煤矿职工井上、井下作业过程和生活场景。“煤矿安全生产三维仿真库之事故案例集二”高精度、高仿真性直观展示最近几年来煤矿职工井下生产过程中发生的机电事故（共10起）、爆破及爆炸事故（共4起）、火灾事故（共4起）、其他事故（共5起），系统的总结了煤矿易发、常见事故的产生原因和发展规律，对如何遏制煤矿备类事故的发生提出了有效的防治对策。
本片通过最鲜明的实例和最直观的教育，来提高煤矿从业人员的安全生产意识，可作为煤矿企业区队班组在班前、班后会上进行安全事故警示教育的生动视频教材，也可作为煤矿安全培训教学的课件使用。
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复杂煤岩体结构动力失稳预报与控制
本书主要包括研究不同特性煤岩体的结构特征及裂纹孕育、扩展、演化、失稳的动态演化规律，建立复杂煤岩体类断层结构下动力失稳判据，提出复杂煤岩体结构动力失稳多参量动力失稳预测方法，形成煤岩体结构稳定性控制方法。 本书主要介绍的是急倾斜特厚煤层水平分段高阶段综放科学高效开采的岩石力学和工程应用基础方面全新内容，可供采矿工程、安全技术及工程、矿业工程、岩石力学、工程力学和岩土工程等专业的科技人员、大学本科生和研究生参考，也可作为相关研究方向的博硕士研究生和高年级本科生用教材。
复杂煤岩体结构动力失稳是制约安全高效开采的世界性难题之一。
我国西部地区的急倾斜(45°~87°)特厚煤层(群)储量占世界同类煤层30%以上。在急倾斜、特厚和复杂赋存条件下,存在顶煤冒放性差、煤岩动力失稳、开采工艺与装备适应性及可靠性、灾害防治等系列难题。研究解决复杂煤岩体安全开采方法与工艺、煤岩弱化和灾害控制等采矿科学和工程技术难题,对实现复杂煤岩体的整体安全高效开采具有科学性、必要性和现实性,也是促进西部开发、保证矿山经济社会整体安全稳定的需要。
急倾斜煤层赋存条件独特,强弱岩层的组合影响断裂韧度重构与受力变形,导致局部敏感区——剪切变形局部化带应力/应变与结构损伤变形畸变,这是诱发顶板或顶煤动力灾害的前兆。强卸荷作用下煤岩体结构畸变,大变形和大面积冒顶概率凸显。应力蜕变向采空区卸载并通过上方煤层传递演化致灾,这是一个典型的弹性拱在周期荷载作用下的共振屈曲和支座坍塌引起的非线性动力学问题。顶煤结构载荷传递距离、拱侧向宽度、覆层厚度和采放比等与局部化带结构畸变和致灾密切关联。科学合理的力学模型构建和数值计算已成为揭示综放开采顶煤破碎机理、散体顶煤运动规律、顶煤与矸石覆层不同块度结构的力学特性和运移规律及动力灾害预测的有效方法。急倾斜煤层地质力学环境独特,多尺度问题突出,开采扰动区内顶板煤岩性差异和强弱岩层的组合,影响顶煤局部化带结构受力与变形,部分煤岩层沿着先存倾斜层理面或局部化剪切变形带向下有限滑动,其尺度、速度和致灾概率均与层理面倾斜度密切关联,已被不同尺度室内与现场测试以及模型实验所证实。由于复杂煤岩体综放开采形成的非对称斜拱结构的畸变频率有分组特性,在尺度上存在时空关联性,因此增大模型尺寸可提高预测精度。本研究涵盖不同覆层尺度结构的多尺度物理力学模型与计算方法,为灾害孕育演化与时空预测提供必要的理论模型。此外,采动影响下局部化带对顶煤结构与应力畸变作用的多场耦合物理与数值模拟也是必不可少的,这对建立破碎煤岩体强卸荷-结构控制型大变形孕育演化致灾机制和实现科学开采具有必要性与现实性。
复杂煤岩体结构动力灾害预测预警是实现安全开采的重要保障。无论是研究复杂煤岩体的静力还是动力屈曲,单一手段在综放覆层结构、顶煤顶板结构动力屈曲和灾害预测预警及动态调控具有局限性,必须以现代高精度地球物理探测与分析方法等多手段联动,探求复杂煤岩体结构动力灾害发生规律和传递机理,发展地面地下立体监测技术与方法,提高灾害预报水平。基于变形、应力、声发射、微震、地质雷达、光学扫描和钻孔摄像等不同空间层位的多元监测指标信息辨识,为复杂煤岩体开采顶板结构参数确定、力学模型构建、结构与应力畸变发生的临界条件和演化致灾预测预报提供定量方法与科学手段,为复杂煤岩体结构动力灾害预测预警系统开发提供科学基础。
毋庸置疑,研究解决复杂煤岩体结构动力失稳控制理论基础和科学开采难题,对西部大型煤炭基地复杂难采煤层安全开采理论与技术创新、矿山经济社会发展和整体稳定等促进作用举足轻重。
本书前言和第一章由来兴平撰写,第2章至第8章由曹建涛撰写,全书由曹建涛统稿。
在本书成稿之际,衷心感谢研究过程中作出贡献的所有专家和学者,并对所参考文献作者一并致谢。
感谢科技部973计划项目(2015CB251600)、科技部973计划前期专项目(2014CB260404)、国家自然科学基金煤炭联合基金重点项目(U1361206)、国家自然科学基金青年科学基金项目(51504184、51504183)、陕西省自然科学基础研究计划重点项目(2011JZ010)、陕西省重点科技创新团队计划(2013KCT-16)等资助。
本书秉承基础研究支撑工程应用,主要包括复杂煤岩体结构形成、结构形态、结构动态演化、系统研究不同特性煤岩体的结构特征及裂纹孕育、扩展、演化、失稳的动态演化规律,建立煤岩体结构特征与动力失稳之间的关系,揭示复杂煤层开采强卸荷作用下煤岩体失稳演化过程与宏观力学特性的关系,分析煤岩体结构对动力失稳发生的控制作用。并对动力失稳进行分类,建立复杂煤岩体类断层结构下动力失稳判据,分析煤岩体结构动力失稳、结构畸变致灾机制。基于能量积聚和释放的围岩结构动力失稳前兆信息研究,提出复杂煤岩体结构动力失稳多参量动力失稳预测方法,建立复杂煤岩体结构体动力失稳危险等级评价指标体系和预报理论,提出具有针对性的复杂煤岩体结构动力失稳控制措施,形成煤岩体结构稳定性控制方法。并在具体工程中进行验证,丰富了复杂难采煤层科学采矿理论与技术基础,旨在起到抛砖引玉的作用。
本书是作者基于多年主持的国家和省级相关项目研究成果以及为研究生开设的矿业工程导论、实验岩石力学、岩土工程测试技术、智能岩石力学导论以及本科大学生课外科技创新实验实践等课程讲授内容的系统凝练,可作为采矿工程、安全技术及工程、矿业工程、岩石力学、工程力学、岩土工程、地质和测量工程等专业的科技人员、大学本科生和研究生的参考资料,亦也可作为相关研究方向的研究生和高年级本科生教学用书。
书中如有错误或不妥之处,敬请批评、指正。
作 者
2016年1月
1 绪论 1
1.1 背景和意义1
1.2 复杂煤岩体结构动力失稳研究动态及发展趋势3
1.3 研究内容、研究方案及技术路线9
2 煤岩体结构力学参数形态特征测定12
2.1 煤岩体材料力学性能测试12
2.2 复杂煤岩体结构形成21
2.3 复杂煤岩体结构特征24
3 基于变尺度平-立物理相似模拟类断层结构演化规律38
3.1 基于平面物理相似模拟复杂煤岩体结构运动演化特征38
3.2 基于立体物理相似模拟复杂煤岩体结构活化特征47
4 基于三维数值模拟的复杂煤岩体结构动力作用特征分析63
4.1 复杂煤岩体结构物理与力学模型构建63
4.2 模型计算参数确定64
4.3 模型计算本构方程65
4.4 类断层结构应力分布特征分析65
4.5 类断层结构塑性区分布特征分析85
5 复杂煤岩体结构畸变致灾机制89
5.1 复杂煤岩体结构畸变特征89
5.2 复杂煤岩体结构动力失稳特征101
5.3 复杂煤岩体结构失稳能量耗散特征103
5.4 复杂煤岩体结构动力失稳综合影响因素分析107
6 复杂煤岩体结构动力失稳预报108
6.1 开采扰动动力显现预报109
6.2 结构动力失稳声发射信号预报114
6.3 基于钻孔窥视结构演化内部变形预报115
6.4 复杂煤岩体结构动力失稳综合指标预报116
7 复杂煤岩体结构动力失稳控制应用119
7.1 工程概况119
7.2 结构动力失稳综合控制方法119
7.3 应用效果监测132
7.4 应用效果170
8 结语177
8.1 总结177
8.2 展望179
参考文献180
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