近年來(lái),由于淺部煤炭資源面臨日益枯竭,煤礦的開采深度及強(qiáng)度將繼續(xù)增大,由此帶來(lái)的高應(yīng)力問題愈發(fā)突出。而地應(yīng)力在煤礦安全開采中又扮演著重要的角色,井下巷道的支護(hù)設(shè)計(jì)、沖擊地壓以及煤與瓦斯突出等災(zāi)害與地應(yīng)力密切相關(guān)。所以,準(zhǔn)確獲取開采范圍內(nèi)的應(yīng)力場(chǎng)特征,是避免煤巖動(dòng)力災(zāi)害發(fā)生的基礎(chǔ)性工作。因此,研究地應(yīng)力實(shí)時(shí)測(cè)量技術(shù)對(duì)煤礦安全生產(chǎn)具有實(shí)際指導(dǎo)意義。基于此背景,實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析了三向應(yīng)力傳感器的應(yīng)力傳感性能;推導(dǎo)了三維地應(yīng)力解算公式;并在河南平寶煤業(yè)有限公司首山一礦進(jìn)行地應(yīng)力測(cè)試實(shí)驗(yàn);最后針對(duì)首山一礦深部開采存在發(fā)生煤與瓦斯突出的高危險(xiǎn)性,結(jié)合礦區(qū)特有的地質(zhì)構(gòu)造,探討了地應(yīng)力在煤與瓦斯突出中的作用。主要成果及結(jié)論如下:（1）三向應(yīng)力測(cè)量裝置應(yīng)力傳感性能實(shí)驗(yàn)表明,傳感器所測(cè)應(yīng)力可以反映真實(shí)加載應(yīng)力,傳感器彈片工作時(shí)相互獨(dú)立,可滿足實(shí)際工程需求;利用自主研發(fā)的兩個(gè)三向應(yīng)力傳感器組成一個(gè)測(cè)試單元可測(cè)量并求解空間某點(diǎn)的主應(yīng)力大小及方向,方法簡(jiǎn)單便捷。（2）采用三向應(yīng)力傳感裝置現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量得到首山一礦地應(yīng)力場(chǎng)特征,實(shí)際測(cè)量結(jié)果與前人研究成果相吻合,表明該裝置能夠較準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)對(duì)地應(yīng)力的原位測(cè)量。（3）首山礦區(qū)靈... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)江蘇省211工程院校教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：64 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

研究技術(shù)路線圖

2三向應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)性能實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)72三向應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)性能實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)2LaboratoryExperimentonthePerformanceofThree-dimensionalStressMonitoringSystem2.1三向應(yīng)力實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(ThreeDirectionStressRealTimeMonitoringSystem)該三向應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由課題組自主研發(fā)，其主要結(jié)構(gòu)如圖2-1。1-應(yīng)力傳感器；2-高壓油管；3-三通閥；4-安裝導(dǎo)桿；5-壓力表顯示器；6-1-X向彈片；6-2-Y向彈片；6-3-Z向彈片；7-定向栓；8-定向標(biāo)線；9-高壓油泵；10-安裝桿接頭；11-固定螺絲圖2-1三向應(yīng)力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖Figure2-1Thestructurediagramofthree-directionalstresssensor傳感器包括三個(gè)可以在油壓力下伸縮且兩兩相互垂直的拱形彈片、從而保證了其與煤體主動(dòng)有效地耦合；傳感器系統(tǒng)還包括接收測(cè)試數(shù)據(jù)并進(jìn)行實(shí)時(shí)保存的本質(zhì)安全型數(shù)據(jù)采集儀及高壓油泵、油管、手持遙控器、定向裝置等，各部件實(shí)物圖如圖2-2所示。圖2-2各儀器實(shí)物圖Figure2-2Physicaldrawingofeachinstrument1482106-36-11153976-2YZX

2三向應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)性能實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)9圖2-3定向裝置示意圖Figure2-3Diagramofdirectionaldevice2.4三向應(yīng)力測(cè)量裝置性能測(cè)試(PerformanceTestofThree-dimensionalStressMeasuringDevice)為了驗(yàn)證三向應(yīng)力測(cè)試裝置的應(yīng)力傳感性能及各向應(yīng)力感應(yīng)的獨(dú)立性，對(duì)該裝置的應(yīng)力傳感性能進(jìn)行了可重復(fù)性及獨(dú)立性等的系統(tǒng)測(cè)試。測(cè)試裝置包括：三向應(yīng)力傳感器、數(shù)據(jù)采集儀及高壓油管、手持高壓油泵、手持遙控器、壓機(jī)系統(tǒng)、應(yīng)力傳感系統(tǒng)等，應(yīng)力傳感系統(tǒng)如圖2-4。圖2-4應(yīng)力傳感系統(tǒng)圖Figure2-4Stresssensingsystemdiagram2.4.1三向應(yīng)力測(cè)量裝置傳感性能測(cè)試本文以X向彈片為例，選取2塊鋼質(zhì)較好的材料作為測(cè)試介質(zhì)，其尺寸均為155mm×100mm×80mm，測(cè)試介質(zhì)的155mm長(zhǎng)邊一側(cè)的中部設(shè)置一個(gè)半徑為38mm、高為80mm的凹槽，應(yīng)力傳感器放置于由兩個(gè)凹槽對(duì)方所形成的空間內(nèi)，

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]特厚煤層超前采動(dòng)原位應(yīng)力演化規(guī)律研究[J]. 高明忠,劉軍軍,林文明,鄧光迪,彭高友,李聰,何志強(qiáng).  煤炭科學(xué)技術(shù). 2020(02)
[2]近直立特厚煤層應(yīng)力演化規(guī)律研究[J]. 馮攀飛,張玉良,何生全.  煤炭工程. 2019(10)
[3]基于三向應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置的地應(yīng)力測(cè)量方法研究[J]. 沈榮喜,侯振海,王恩元,孫英豪,楊瑞鵬,韓旭,李紅儒,歐建春.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2019(S2)
[4]基于曲梁理論的褶皺構(gòu)造中覆巖變形與應(yīng)力分析[J]. 卜萬(wàn)奎,徐慧,趙玉成.  采礦與安全工程學(xué)報(bào). 2019(04)
[5]超千米深部礦井采動(dòng)應(yīng)力顯現(xiàn)規(guī)律[J]. 呂有廠,何志強(qiáng),王英偉,代志旭,王玉杰.  煤炭學(xué)報(bào). 2019(05)
[6]沖擊型煤與瓦斯突出力學(xué)機(jī)制及危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)技術(shù)研究[J]. 尹永明,張興凱,姜福興,于正興.  采礦與安全工程學(xué)報(bào). 2018(04)
[7]基于實(shí)測(cè)地應(yīng)力的綜放工作面采動(dòng)應(yīng)力分布及演化特征研究[J]. 劉欽節(jié),楊科,陳貴,成榮發(fā),史厚桃.  采礦與安全工程學(xué)報(bào). 2016(01)
[8]基于CSIRO模型的煤與瓦斯突出模擬系統(tǒng)與試驗(yàn)應(yīng)用[J]. 王漢鵬,張慶賀,袁亮,薛俊華,李清川,張冰.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2015(11)
[9]三向壓力盒的嵌入效應(yīng)及其應(yīng)力測(cè)量特性模擬[J]. 朱元廣,劉泉聲,蔣景東,薛俊華.  巖土力學(xué). 2015(09)
[10]鹽膏巖DRA-Kaiser地應(yīng)力測(cè)試方法初探[J]. 葛偉鳳,張飛,陳勉,金衍,盧運(yùn)虎,侯冰.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2015(S1)

博士論文
[1]地質(zhì)構(gòu)造對(duì)平頂山礦區(qū)煤與瓦斯突出的主控作用研究[D]. 閆江偉.河南理工大學(xué) 2016
[2]含瓦斯煤巖本構(gòu)模型與失穩(wěn)規(guī)律研究[D]. 王登科.重慶大學(xué) 2009

碩士論文
[1]煤與瓦斯突出孔洞形成機(jī)理及突出能量源的實(shí)驗(yàn)與理論研究[D]. 鄭權(quán).重慶大學(xué) 2013
[2]立井掘進(jìn)過(guò)程中的煤與瓦斯突出動(dòng)力現(xiàn)象研究[D]. 程建圣.安徽理工大學(xué) 2006



本文編號(hào)：3615068