复杂开采条件下冲击地压及其防治技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:326

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出版时间:2009-4

价格:35.00元

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isbn号码:9787502448745

丛书系列:

图书标签:

• 冲击地压
• 深部开采
• 矿山工程
• 岩石力学
• 地质灾害
• 安全生产
• 防治技术
• 矿井压力
• 工程地质
• 矿业工程

《深部采矿岩爆动力学及灾害控制》 本书简介 本书深入探讨了在现代深部矿井开采过程中，由高地应力、高地温和岩石蠕变等复杂因素共同作用下引发的岩爆（Rock Burst）现象的机理、动态过程及其有效的防治技术。本书聚焦于岩爆从孕育、萌生到失稳的整个动力学过程，并结合了最新的数值模拟方法和现场监测数据，构建了一个多尺度的、多因素耦合的岩爆风险评估与控制体系。 第一部分：深部开采环境的物理特性与应力状态 第一章：深部矿岩体的本构关系与应力演化 本章首先界定了“深部开采”的工程地质学概念，阐述了地应力场在垂直和水平方向上的分布规律，以及构造应力与开采卸荷共同作用下的初始应力场重建。重点分析了在极高围压下，煤岩体（包括坚硬围岩如石英岩、花岗岩）的非线性、塑性变形特征。引入了粘弹性、粘塑性本构模型，描述了岩石在长时间高应力作用下的蠕变行为及其对应力集中和能量积累的贡献。讨论了温度梯度对岩石强度和变形模量的影响，特别是在高地温环境下的热力耦合效应。 第二章：能量累积与释放机制 详细阐述了岩爆的能量来源——弹性应变能、耗散能（如裂纹扩展能、摩擦能）以及热能。通过弹性波理论和断裂力学原理，建立了能量守恒与耗散的动态平衡模型。分析了能量在岩体微裂隙网络中如何逐步积累，并讨论了临界应力状态下能量释放的突变性。引入了基于能量密度的岩爆危险性指数计算方法，指导现场的能量判识。 第三章：岩爆孕育与微观损伤演化 本章从微观尺度揭示岩爆的内在机理。重点研究了岩石内部孔隙、微裂隙在应力作用下的萌生、扩展和汇聚过程。引入了声发射（AE）技术在监测岩石损伤演化中的应用，通过分析声发射事件的频率、能量和波形特征，区分岩石的稳定损伤和失稳前兆。讨论了不同岩性（如富含高岭石、泥质的岩层）在应力作用下，水岩作用如何加速损伤的累积。 第二部分：岩爆的动力学过程与失稳模式 第四章：岩爆失稳的动态过程模拟 本章侧重于岩爆失稳的动态演化。基于有限元、离散元（DEM）和无网格法（SPH）等数值方法，对采掘工作面卸荷引发的应力波传播和动态破坏过程进行了高精度模拟。分析了不同开采参数（如工作面推进速度、留矿柱尺寸）对诱发岩爆动力响应的影响。详细描述了冲击波的传播速度、衰减规律及其对人员和设备的破坏效应。 第五章：不同类型岩爆的动力学特征区分 系统区分了“煤岩冲击”与“岩石抛出”两种主要岩爆模式。对于煤岩冲击，着重分析了高应力下煤体瞬间失稳的流变特性和大规模抛射的运动学模型。对于坚硬围岩的岩石抛出，探讨了岩体结构面、节理面与主控裂隙的耦合作用对冲击强度的影响。利用高速摄像和冲击传感器记录的现场数据，校核了理论模型。 第六章：耦合作用下的动力失稳判据 探讨了多因素耦合对岩爆失稳的临界条件的影响。建立了考虑应力、能量和损伤程度的岩爆综合失稳判据。讨论了温度对岩石动态强度的影响，以及瓦斯（或CO2、CH4）在裂隙中高压充注对岩体动态响应的加速作用。 第三部分：深部冲击地压的工程防治技术 第七章：采场动力灾害的预测与超前控制 本章构建了基于“三区”理论（应力高应力区、动态卸荷区、能量积累区）的岩爆风险空间预测体系。详细介绍了地质（断层、褶皱）、应力（地应力测量）和动力学（地质钻孔、微震监测）指标的集成化分析。重点阐述了超前钻孔卸压、超前注水（针对干性岩体）等主动减灾措施在释放应力应变能方面的工程效果和技术规范。 第八章：工作面支护与缓冲技术 深入研究了适应高冲击载荷的支护系统设计。比较了超高承载力液压支架、锚杆/锚链与钢带组合支护的动态响应特性。针对采场“来压”阶段的冲击荷载，提出了基于新型阻尼材料和结构的缓冲支架技术，旨在吸收和耗散冲击能量，保护关键设备。 第九章：环境调控与致灾因素削弱 本章关注通过改善工作面环境来削弱岩爆诱发因素的工程方法。详细介绍了钻孔充水降水对岩体应力集中和瓦斯解吸速率的影响。讨论了针对高地温矿井的热力耦合控制策略，包括通风降温和注浆固化等技术在稳定岩体结构方面的应用。 第十章：冲击地压的应急响应与监测系统 系统介绍了现代矿井冲击地压监测网络的设计与应用，包括分布式光纤传感技术、地电阻率监测以及高频次微震定位系统。阐述了基于实时监测数据的预警阈值设定、人员疏散路径优化以及冲击发生后的快速抢险与救援技术流程。 总结与展望 本书总结了深部采矿冲击地压研究的当前挑战，展望了利用人工智能和大数据技术进行岩爆实时、精准预测的发展方向，强调了多学科交叉融合在保障深部安全开采中的重要性。本书旨在为矿山工程地质学家、采矿工程师以及安全管理人员提供系统、深入的理论指导和实用的工程解决方案。

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