冯俊军[1]2016年在《应力波产生机制及对冲击地压影响研究》文中指出煤矿冲击地压灾害具有显着的动力学特征,其发生演化过程往往受到动载扰动因素的影响,包括顶板断裂、断层滑移、工程爆破和天然地震等。目前针对扰动因素对冲击地压的影响研究侧重于动载的冲击破坏作用,对于应力波的产生及传播特性研究仍然存在不足。本文采用理论建模、实验室实验和数值模拟手段,分别对煤岩体破裂震源模型及关键影响因素、煤体应力波传播衰减规律及主导机制、煤体冲击破坏动力学特性及失效准则展开了深入研究,综合分析了应力波对冲击地压的影响,主要结论如下基于位错震源理论和动态断裂力学,建立了采场空间顶板张性断裂和煤体压剪破裂震源模型,开发了煤岩体破裂叁维应力波数值计算程序,模拟分析了顶板断裂和煤体破裂震源产生的应力波动态速度场,确定了两类震源模型关键影响因素为断裂尺度和介质强度。结果显示,顶板断裂震源和煤体破裂震源产生的应力波持续时间、动态速度幅值分别随着断裂尺度和介质强度的增大而增大。这表明采场顶板厚度越大、强度越高,则顶板断裂产生的应力波强度就越高;煤体破裂尺度越大、强度越高,产生的应力波强度也越高。开展SHPB实验研究了无轴压和施加轴压后煤体应力波传播衰减规律,建立了应力波作用下煤体裂纹闭合模型,揭示了煤体裂隙结构变化对应力波传播衰减的影响机制。应力波造成煤体裂隙闭合或扩展时,其传播衰减的主导机制为裂纹面摩擦效应和裂纹扩展耗能,可分别采用裂纹闭合模型和脆性损伤模型描述煤体中应力波传播衰减规律。大尺度数值模拟结果与现场煤层巷道爆破应力波传播衰减规律一致,验证了该模型用于分析现场煤层冲击应力波传播衰减的可行性。应力波强度不足以改变煤体裂隙结构时,应力波传播衰减主导机制为散射效应、流动效应和基质摩擦效应。实验研究了应力波作用下煤体冲击破坏产物的断口微观形貌特征,揭示了应力波作用下煤体裂纹起裂扩展汇聚机制与脆性断裂机理,建立了煤体冲击破坏失效准则。应力波作用下煤体冲击破坏过程以张性裂纹起裂扩展为主,冲击破坏模式包括横向拉伸破坏和轴向拉伸破坏,两类破坏模式下煤体断口微观形貌存在明显的河流状花样、人字形花样和台阶状花样,证实煤体冲击破坏属于脆性断裂所致,脆性断裂机理为不同平面内大量I型张性裂纹扩展汇聚形成大尺度III型裂纹。根据煤体的横向和轴向拉伸破坏模式,分别建立了两类破坏模式对应的裂纹组模型,确定了裂纹扩展临界长度对应的损伤阈值,提出了煤体冲击破坏失效准则。综合考虑应力波的产生、传播与破坏叁个阶段,以千秋煤矿21141工作面上覆巨厚砾岩层顶板断裂活动为例,模拟了应力波致灾过程并进行了现场验证,在此基础上分析了地应力、应力波幅值、持续时间和传播距离对冲击地压的影响规律。结果表明,随着地应力的增大、应力波幅值和持续时间的提高以及传播距离的缩短,巷道中监测的应力波能量与巷道变形量就越大,发生冲击地压的危险性越高。最后结合叁河尖煤矿92201工作面地质条件,分析了其采场应力波产生来源,解释了工作面轨道巷冲击动力现象的发生原因。本文研究成果对于进一步揭示采场应力波致灾机理、完善冲击地压动力学理论、促进冲击地压动力灾害防治技术的发展具有重要的理论意义和实践价值。
王官宝[2]2006年在《石膏矿冒顶引发冲击地压机理及防治措施研究》文中研究指明根据国家安全生产监督管理局2005年的统计资料，矿山顶板冒落、采空区垮塌造成的人员伤亡和经济损失，仅次于煤矿瓦斯突出灾害，已经超过了道路交通事故跃升为第二位。而在非煤矿山事故中，这类事故造成的人员伤亡和经济损失占第一位，尤其是石膏矿山发生的采空区顶板大面积冒落垮塌灾难性事故，造成的人员伤亡、财产损失和严重后果触目惊心。目前对冲击地压的研究工作主要集中在煤矿和金属矿山，在非金属矿山中的研究工作相对滞后。非金属矿山在井工开采过程中，不可避免地会出现矿山压力和岩层移动问题，出现采动动力损害问题，石膏矿山发生的采空区大面积垮塌灾害性事故充分说明了这一事实。通过对石膏矿山发生典型的冲击地压事故的调查研究，特别是顶板大面积垮塌引发冲击地压发生前、后的显现特征，从分析石膏矿山开采特点和采场结构参数入手，结合分析研究石膏矿山矿柱—顶板井下工程结构失稳破坏的机理，运用冲击地压的基本理论和分析方法，基本查明石膏矿山冲击地压发生的类型、发生条件和主要影响因素。运用FLAC-3D叁维有限差分数值分析工具，研究了矿柱、顶底板的应力状态，查明了石膏矿山井下矿柱—顶板支撑系统的破坏过程和破坏模式。石膏矿山顶板大面积冒落是因为矿柱破坏失去支撑能力后，使顶板悬露面积扩大受拉破坏而发生的，是顶板断裂引起的顶板冲击。根据冲击地压的发生是自然地质条件和开采技术条件相互作用的结果的观点，通过对石膏矿山采矿技术条件和自然地质条件的研究认为：石膏矿山使用的采矿方法、采场结构参数不合理和采空区不处理，是造成石膏矿顶板垮落事故的物质条件，采空区的存在是矿山安全生产的极大隐患，是矿山的重大危险源。鉴于该类矿山的数量较多，潜在的危害极大，运用安全科学的理论和方法提出“采空区危害矿山”的概念，并提出该类矿山的分类和危险性分级方法。根据石膏矿床的赋存特点，提出使用改进的无底柱分段崩落采矿法，以此来提高矿山的回采率和消除因采矿形成的地下采空区；结合矿山开采的实际情况，推荐使用无底柱分段崩落采矿法在下分层处理上分层遗留的采空区处理方法，已经通过当地安监部门组织的专家评审，正在实施。
代高飞[3]2002年在《岩石非线性动力学特征及冲击地压的研究》文中研究表明冲击地压是矿井开采中发生的一种动力现象，它严重威胁着矿井的安全生产。随着矿井开采活动逐渐向深部延伸，冲击地压将越来越严重。许多学者对冲击地压的发生机理、预测预报和防治等进行了大量的研究，但目前仍然有许多问题没有得到根本解决。由于煤岩体材料的非线性特征，决定了冲击地压系统是一个高度复杂的非线性系统。在该系统中，非线性和不确定性是其主要特征。采用传统的确定性理论难以从本质上解释冲击地压系统复杂的非线性行为。而现代非线性科学的分叉与混沌理论、突变理论、自组织理论、神经网络方法等为这一难题的解决提供了新的思路和方法。因此，采用现代非线性科学的相关理论来研究岩石的失稳破坏和冲击地压有望取得新的突破。本文基于前人的研究基础，对煤岩进行了无损伤CT检测实时实验，采用分叉与混沌理论、突变理论、自组织理论和神经网络方法对煤岩的非线性动力学特征和冲击地压进行了研究，主要工作如下：1） 采用无损伤CT检测实时实验对单轴压缩荷载作用下煤岩破坏全过程损伤扩展特性进行了实验研究，并对其分叉、混沌和自组织特征进行了分析。2） 根据煤岩无损伤CT细观实时实验结果和损伤变量的定义，提出了单轴压缩荷载作用下煤岩损伤演化方程和损伤本构模型。3） 提出了冲击地压的粘滑失稳机理。采用单状态变量本构模型和双状态变量本构模型对煤岩失稳和冲击地压的非线性动力学行为和演化过程进行了研究，得到了冲击地压系统的相图，探讨了冲击地压及其演化过程的混沌特征。4） 根据砚石台煤矿冲击地压的实际情况，通过建立相应的地质力学模型，采用现代非线性科学的突变理论对冲击地压的发生过程进行了突变分析，得出了系统发生冲击地压时受力的临界值及顶底板变形量和能量释放的表达式。5） 根据砚石台煤矿的实际情况，采用分形理论和自组织理论对冲击地压进行了分析。研究结果表明，可根据分形维数对冲击地压的强度进行分析；冲击地压发生的规模与频率符合幂律规则，具有明显的自组织特征。6） 采用人工神经网络和遗传算法相结合的方法，结合砚石台煤矿的实际情况，对冲击地压的预测预报进行了研究，开发了BPAGA TOOLS预测软件。实际应用表明，该方法具有较高的可信度，从而为冲击地压的预测预报探索了一条新的途径。
刘少虹[4]2013年在《动载冲击地压机理分析与防治实践》文中研究说明按照载荷的来源和加载形式，可将冲击地压分为静载冲击地压和动载冲击地压。动载冲击地压是在动、静载荷迭加作用下发生的突然失稳现象。现有的冲击地压发生机理研究主要从煤自身性质或煤岩体结构特性角度展开，而对煤及煤岩体结构特性受动静载荷影响的研究较少。基于此，本文根据动载冲击地压的发生特点，首次提出并设计了改进的霍普金森杆实验，并与分形断裂力学、波动力学、突变理论和混沌理论相结合，分析了动静载荷下煤及煤岩体结构的破坏特性、机制以及应力波传播规律，探讨了煤及煤岩体结构特性在动静加载下发生显着改变而导致动载冲击地压发生的机理；建立了动载冲击地压的分源防治体系，并在古山煤矿生产实践中得到有效验证。论文的主要研究内容及成果如下：(1)进行了煤的改进霍普金森杆实验，并基于分形断裂力学，探讨了动静加载下煤的破坏特性及冲击倾向性。分析认为，在动静加载下煤的冲击倾向性比静载下的更强，且煤中的裂隙数目和静载大小对动载的作用效果具有显着影响。(2)通过分析动载冲击地压的发生特点，并结合量纲分析方法，获得了动载冲击地压的9个主要影响因素。进行了煤岩组合试样的改进霍普金森杆实验，分析了动载加载下组合煤岩样的破坏特性，进而探讨了煤岩体结构特性对动静载荷的破坏效果的影响。(3)将突变理论和时效损伤本构模型相结合，推导了动静加载下煤岩组合模型的失稳判据、突跳位移以及释放总能量的数学表达式；在此基础上，探讨了煤岩体结构特性对动载冲击地压的发生条件、顶板下沉量和冲击强度的影响。通过建立组合煤岩体的非线性动力学模型，分析了动载冲击地压发生过程中的混沌机制。(4)将煤岩组合试样的改进霍普金森杆实验与波动力学相结合，探讨了动静加载下组合煤岩样中应力波的传播机制和能量耗散规律，分析了动静载下煤岩体破坏对动载的传播和耗散的影响。分析表明，当动、静载荷均较大时，才会有较多的动载参与到煤岩体结构的破坏失稳，否则动载将以反射或透射为主；并且随着动载能量的增大参与破坏的动载比重逐渐增大。动静载下煤岩体结构失稳可分为动载主导型和动载诱发型。(5)在总结上述理论和实验结果的基础上，提出了动载冲击地压的扰动失稳机理。并依据扰动失稳机理，初步建立了动载冲击地压的分源防治体系。通过对古山煤矿东069-2工作面动态防治实践可知，动载冲击分源防治体系有效的促进工作面的安全生产。
胡大江[5]2002年在《煤岩损伤特性及冲击地压的研究》文中指出本文采用无损伤CT检测实时实验对单轴压缩荷载作用下煤岩破坏全过程损伤扩展特性进行了实验研究，并对其分叉和混沌特性进行了研究；根据煤岩无损伤微观实时实验结果和损伤变量的定义，提出了单轴压缩荷载作用下煤岩损伤演化方程和损伤本构模型。在分析目前国内外提出的冲击倾向性指标基础上，选择了弹性能指标WET、弹性变形能指标、冲击能指标WCF和刚度比指标KCF等四项指标，并提出了修正的冲击能指标，对煤岩冲击倾向性进行了定量的研究。采用叁维有限元方法，运用3D—σ程序软件对工作面地应力场进行了数值模拟和分析计算。最后根据白皎煤矿的实际情况，通过建立相应的地质力学模型，采用现代非线性科学的实变理论对冲击地压的发生过程进行了突变分析，得出了系统发生冲击地压时受力的临界值及顶底板变形量和能量释放的表达式。
向鹏[6]2014年在《深部高应力矿床岩体开采扰动响应特征研究》文中研究指明随着采深增加和开采强度不断加大,我国煤矿冲击地压日趋严重和复杂。与浅部开采相比,深部开采时岩体处于高地应力、高地温、高承压水体及爆破、机械开挖动力扰动(“叁高一扰动”)的特殊复杂力学环境。深部岩体在高应力状态下具有高储能特性,受开挖扰动后积聚的高能量突然释放易造成动力灾害。深部岩体所处的应力、能量状态对于其扰动所产生的响应有关键影响。因此,论文以深部岩体原位状态分析为基础,以应力、能量演化为主线来分析深部高应力岩体的开采扰动响应特征及其致灾机理,取得以下成果：1.深部工程岩体是一个多场、多相、多状态的复杂地质体,通过对现有的研究理论和工程现象总结分析,提出以应力、温度、熵等状态函数来表征岩体的原位状态,并结合实际工程特点与需要,重点分析了应力场和能量场的特征。在应力场中着重分析了构造应力场的特性及其影响因素与分布特征,构造应力场是势场,非独立场、不稳定场以及变形力场,在我国目前煤矿开采深度1000-1500m范围内,构造应力以水平应力为主,随着深度的增加增长显着,且大小分布较为分散,但是其方向性明显。同时针对应力应变状态空间分析深部动力灾害响应所存在的一些不足,探讨了构建应力应变梯度与能量密度梯度状态空间体系,通过现有状态空间的映射来建立相应的本构和准则的可能。2.通过设计室内岩石加卸载扰动与声发射联合试验,对高应力荷载岩石的加卸载扰动响应特征进行分析,获得以下结论：岩石单轴加卸载扰动试验分析发现选取弹性模量、声发射、变形比为响应的加卸载响应比均表现出随应力水平的变化,特别是岩石处于高应力状态快要破坏时,加卸载响应比会突然增大到一定的值,虽然岩石的岩性和极限强度不同,但是在临界失稳前,加卸载响应比急剧增大的现象却是共同存在的,可以通过扰动加卸载响应比来衡量岩体的稳定状态,从而绕开对深部不同岩体的强度,所处应力水平等条件难以准确获知的困难,单纯的以一个统一的无量纲量值来表征岩体的稳定状态。通过叁轴加卸载试验对岩体的扰动能量响应进行分析,发现岩石弹塑性能比曲线在破坏前存在一个拐点,当岩石达到这一应力状态之后,岩石将快速发生破坏,拐点处的应力状态对于岩石失稳预测有重要意义。针对能量在现场难以直接获取的困难,提出建立岩体能量耗散与声发射特征的关系,试验分析显示岩体能量耗散与声发射能存在一个正相关的关系,可以拟合出二者关系公式。最后根据以上扰动响应特征分析提出岩体冲击发生的危险性应该是一个动态的“材料参数”,以此定义了扰动冲击危险势和冲击强度,强调对于某种材料其冲击危险性是由所处应力、能量状态所决定的,可以用加卸载响应比等扰动响应特征来定量分析岩体的冲击危险势和冲击强度。3.近断层开采扰动造成断层及附近岩体内的应力和能量重新分布,易引发诸如断层矿震、冲击地压等较大的地质灾害。通过引入地震学和地球物理方面的一个重要概念-应力触发,建立了开采扰动引起断层面库仑应力变化的动态模型,提出了开采对断层的扰动效应特征判据,即基于库仑扰动应力变化的断层扰动破坏应力判据,面积判据和梯度判据。库仑扰动应力水平越高,分布范围越大,应力梯度越高,失稳时释放能量就越多越激烈,则潜在的诱发动力灾害的危险性就越大。据此理论结合数值模拟综合分析了鲍店矿近断层开采对断层的扰动致灾效应,分析结果与矿区实际情况基本吻合,为矿井邻近断层开采过程中动力灾害的预测和控制提供科学依据。4.由于实际工程中某一原位状态的岩体系统,可能包含有不同储能特性的岩体。当这一原位状态受到某一扰动时,不同储能体产生的响应不一样,相互作用时的机制也不同,造成系统发生动力冲击的条件和冲击的强度也不同。在对两种不同储能岩体组合系统相互作用的机制及其动力失稳的条件分析基础上,建立了开采扰动冲击源模型,即在同一时间参与同一力学过程的释能体和破裂体的组合,冲击源在时间上是动态的,空间上是变边界的。分析了冲击源的力学机制与冲击条件及此过程中的能量演化特征,并以华亭煤矿开采扰动冲击事件为实例对冲击源冲击强度、空间尺度及应力降问的相关性进行了分析,得出华亭矿区冲击源尺度在公里级范围。对巷道冲击源释能体应力降模式进行了探讨,提出在冲击源不同位置其应力降大小与其到破裂体中心的距离存在一个指数关系。最后提出了根据两体相互作用的耦合响应特征通过监测冲击源应力相关区域来构建冲击灾害监测系统的构想。
宋大钊[7]2012年在《冲击地压演化过程及能量耗散特征研究》文中认为冲击地压对煤矿安全和高效生产造成严重威胁。随着采深增加和开采强度不断加大，我国煤矿冲击地压日趋严重和复杂。冲击地压是煤岩地层受采动影响而发生的动力灾害现象，是煤岩体在外部应力作用下快速破裂的结果，是典型的能量释放与能量耗散过程。为此，本文实验研究了煤岩变形破坏过程能量耗散的时域特征；分析了冲击地压活动域系统（RADS）的时-空演化过程，建立了MRADS的动压型冲击地压演化模型；结合模型研究了MRADS在卸压条件下应力场、能量场的演化规律，并进行了现场验证。分析了煤岩破坏过程中的能量类型及转化规律，研究了煤岩单轴压缩破坏能量耗散的时域特征，并探讨了能量耗散的影响因素。结果表明，煤岩体变形破坏对应其内部能量的变化，外力做功通过能量的积累、释放与耗散进行自组织调节；电磁辐射能量累计与对应的耗散能累计服从y=alnx+b的关系，电磁辐射能够较好的反映煤岩内部能量耗散规律；受载煤岩破坏过程的能量耗散表现出显着的阶段特征，可以作为煤岩破坏状态及稳定性的有效判据；煤岩体能量耗散的主要影响因素包括材料强度、均质度及能量输入效率。提出了冲击地压活动域系统（RADS）的概念，分析了系统时-空二维的熵变及能量耗散特征；建立了冲击地压活动域系统主体（MRADS）中煤体体元的能量平衡及熵平衡方程，并对其进行了稳定性分析。结果表明，RADS中熵流与熵产生反映了系统内部结构的时-空演化，其代数关系可判定冲击地压是否发生；能量耗散路径不畅导致的弹性储能的大量聚集，是冲击地压的能量来源。MRADS煤体体元内能的变化主要取决于热量的流动和内力的变化，其内部始终自发进行着利用率低的能量类型替代利用率高的能量的不可逆过程；随着该过程的发展，MRADS将进入远离平衡态的非线性区域，成为冲击地压的潜在发生区域；系统的稳定性可通过煤体内热力学过程中某一状态下的超熵产生来判定。基于能量耗散建立了RADS动压型冲击地压演化模型。计算得到了MRADS内平行于最大主应力方向周期裂纹的起裂强度及有限区域内的损伤应变能；分析了层状储能结构的形成及稳定性，计算得到了结构失稳的最小临界载荷及失稳之前内部积聚的弹性能；分析了不同动力扰动下储能结构的失稳破坏及冲击地压的最终显现。利用老顶来压与卸压爆破两种典型动力扰动对模型进行了数值模拟验证，基于该模型利用现场煤岩电磁辐射数据分析了RADS演化特征规律。研究了MRADS在水射流卸压条件下应力场、能量场的演化规律，并以电磁辐射为主要技术手段进行了现场验证。结果表明，水射流割缝卸压破坏了煤体的储能结构，大幅减小了应力集中、能量积聚的程度和范围，从而使煤层有效卸压并耗散能量，使高应力区向煤体深部转移，保证了系统区域的稳定性。研究成果对深入认识冲击地压发生机理、提高冲击地压预测及防治的有效性等具有重要的理论意义及应用价值。
郝福坤[8]2011年在《鸡西矿区深部开采矿压显现规律及冲击地压机理研究》文中研究说明开采深度的增加使得煤岩性质、开采环境进一步复杂化,进而导致采场周围应力状态及相关力学现象发生变化,其中深部矿压显现规律及冲击地压发生机理对于安全高效开采具有重要意义。本文以鸡西矿区典型深采矿井城山矿为研究对象,总结了深采矿压显现规律,利用微震、电磁辐射、常规矿压监测等手段对典型深采工作面矿压显现特征进行了分析,探讨了典型冲击地压灾害发生规律,基于能量理论,利用数值模拟对于不同因素影响下的冲击弹性能积蓄特征进行了模拟和对比研究,分析发现采空区影响是该矿区发生冲击地压的主控因素；采用综合指数法对城山矿中、深部开采冲击危险性进行对比分析。研究成果对于现场施工具有重要的指导意义,为巷道布置和围岩的安全控制提供了技术支持。
陶慧[9]2013年在《基于监测时间序列的冲击地压混沌特性分析及其智能预测研究》文中指出冲击地压是一种较为典型的矿山灾害动力现象，随着开采规模的扩大和深度的增加，其危害也日趋严重，已成为矿山开采中亟待解决的重大课题。冲击破坏过程十分复杂，很难建立精确的数学模型，但目前具有冲击危险性的矿井都采取了多种监测措施，可以获得大量冲击地压监测数据。本论文以获取的冲击地压监测历史时间序列数据为基础，在相空间重构出的动力学空间中分析其混沌特性，基于混沌预测理论，采用智能算法对多个冲击地压监测变量进行预测研究，并采用集成分类方法对冲击危险性进行识别预测研究。首先，对冲击地压监测数据进行分析和预处理，获取能表征煤岩体断裂破坏动力学特性的监测数据，包括微震累计能量、最大能量、频次和电磁辐射幅值、脉冲数指标等时间序列。基于单变量相空间重构，通过功率谱方法和主分量分析法定性判定各个冲击地压监测时序均具有混沌特性。接下来，针对多变量时序相空间重构时重构变量和参数确定的相关性以及重构效果评价目标的多维性，提出改进的多目标免疫优化算法来确定重构变量和重构参数。两个标杆混沌系统仿真实验验证了该方法的有效性；用于冲击地压监测时间序列，结果表明能够同时求出多组最优重构变量和重构参数的组合，为基于多变量监测时序的冲击地压混沌特性分析和智能预测打下基础。其叁，考虑到多变量时序重构可以弥补数据长度的不足和噪声的影响，基于多变量时序重构来求解冲击地压监测时序的混沌几何不变量：采用改进G-P算法求解多变量时序的关联维数d2，并提出了计算含噪多变量时序的最大Lyapunov指数（LLE）的非线性最小二乘方法。将改进G-P算法先用于对Lorenz系统的d2求解，验证其鲁棒性强、精确度高；求解冲击地压监测时序的d2为分数维，说明其具有混沌特性，并根据d2研究了不同情况下监测数据的复杂程度。将LLE求取方法用于Rossler耦合系统验证了该算法对小数据量含噪多变量时序的适用性，求得冲击地压监测时序的LLE均大于0，再次说明其具有混沌特性，可进行短期预测。其四，将多变量时序重构的状态相量作为输入变量，基于GRNN模型来预测多个冲击地压监测变量的未来值，以间接识别冲击危险性。GRNN预测结果表明，在一定的数据长度下，基于多变量重构的GRNN模型可以提前预测出多个监测变量的未来值，而且用于重构的监测数据类型和变量个数越多，嵌入维数越大，预测精度越高。然后，在LSSVM的基础上构建MLSSVM模型，用于小数据样本下冲击地压监测变量的预测。MLSSVM为不同输出设置不同模型参数，并基于所有输出的整体拟合误差和各个输出的单一拟合误差最小化，采用免疫算法来优化其模型参数，从而得到各个输出的整体最优预测模型。将MLSSVM模型用于叁个矿井（工作面）冲击地压监测变量的预测，结果表明MLSSVM模型具有较强泛化能力，在训练样本有限时，也能达到较小的预测误差。最后，考虑到由多源监测时序重构得到的状态相量能够更好地描述系统，将其作为输入来直接识别预测冲击危险性。由于状态相量各个分量间存在一定的互补性和冗余性，提出基于特征聚类的子空间选择性集成学习算法进行预测。实验结果表明：这种集成学习算法，在不同实验数据集上都能有效提高分类准确率；可利用多源监测时序的历史数据提前直接预测出冲击地压危险性。作者以混沌动力学为研究基础，从混沌时间序列的角度研究了冲击地压监测数据的复杂特性，并基于混沌预测理论对冲击地压监测数据和冲击危险性进行了智能预测研究，对混沌理论和智能预测算法进行了有益的探索和尝试，为基于开采过程中的监控数据实现冲击地压的短期预测提供一定的理论基础与实用价值。
曾鹏[10]2016年在《冲击性岩石应力状态与声发射信号频率特征相关性研究》文中研究指明岩爆、冲击地压的发生是由岩体本身的物理力学性质、岩体所处的应力环境等因素综合决定的。冲击倾向性是岩石的固有属性,是岩石发生冲击动力灾害的内因,也是必要条件。声发射(AE)技术是岩爆、冲击地压等这系列冲击性动力灾害监测预警的一种重要手段。通过分析冲击性岩石在不同受力变形破坏过程中的AE特征,推断岩石内部的性质变化,反演岩石的破坏机制及破坏程度,可进一步为岩爆、冲击地压等冲击性动力灾害源的识别、预警提供重要的技术途径。论文采用不同频率的AE检测通道,对不同冲击性岩石在不同受力方式下的AE信号频率及基本参数特征进行了试验研究,主要研究内容与成果包括：(1)通过对冲击性花岗岩进行了单轴压缩、叁轴压缩、单轴加卸载、叁轴加卸载的试验研究,分析了围压对岩石冲击危险性的影响,得到了岩石损伤能量释放率与损伤变量之间的关系,确定了冲击性花岗岩具备发生冲击危险的最低轴向应力水平。(2)基于单轴加卸载扰动AE试验,研究了冲击性粉砂岩AE、弹性模量及变形响应比值随轴向相对应力水平变化规律,提出了在实际应用中,可综合利用多种因素响应比值的变化规律进行联合预判来提高岩体失稳破坏预测的准确性。(3)通过对冲击性花岗岩在不同围压下的循环加卸载AE试验,得到了岩石加卸载损伤破坏过程中高、低两种频率的AE通道中AE累计振铃计数、岩石应力与时间的关系。基于此,研究了AE的不可逆性特征。同时,运用了快速傅里叶逆变换对Kaiser点的AE信号进行消躁,并采用FFT分析了消躁后信号的频谱特征,得到了冲击性花岗岩发生主破裂前Kaiser点的主频特征及变化规律,为进一步反演冲击性岩石的损伤破坏机制及破坏程度提供了依据。(4)在冲击性花岗岩不同围压下循环加卸载AE试验的基础上,运用小波包频段分解法和G_P算法对Kaiser点信号及其相邻点的频段能量分布特征与AE能量关联维数进行了研究,得到了Kaiser点特征频段变化规律及Kaiser点AE关联维数均小子其相邻点的结论,为进一步揭示冲击性岩石的损伤破坏机制提供参考依据。(5)研究了不同冲击倾向性岩石在单轴压缩和叁轴压缩下的AE频率和基本参数特征,得到了较强冲击性岩石、较弱冲击性岩石和非冲击性岩石在不同受力及变形破坏阶段的AE频率、优势频率、振铃计数、能量、撞击数等相关参数的变化特征及规律,进一步为岩爆、冲击地压等冲击性动力灾害源的AE技术识别、预警提供了基础依据。(6)建立了基于AE信号频段与岩石力学参数间关系的多频段AE信号频率识别模式,在此基础上,研究了冲击性花岗岩在单轴和叁轴压缩下频率分布特征,得到了冲击性花岗岩在单轴和叁轴压缩下破坏失稳及临界破坏状态的频率组合识别模式。
参考文献：
[1]. 应力波产生机制及对冲击地压影响研究[D]. 冯俊军. 中国矿业大学. 2016
[2]. 石膏矿冒顶引发冲击地压机理及防治措施研究[D]. 王官宝. 武汉理工大学. 2006
[3]. 岩石非线性动力学特征及冲击地压的研究[D]. 代高飞. 重庆大学. 2002
[4]. 动载冲击地压机理分析与防治实践[D]. 刘少虹. 煤炭科学研究总院. 2013
[5]. 煤岩损伤特性及冲击地压的研究[D]. 胡大江. 重庆大学. 2002
[6]. 深部高应力矿床岩体开采扰动响应特征研究[D]. 向鹏. 北京科技大学. 2014
[7]. 冲击地压演化过程及能量耗散特征研究[D]. 宋大钊. 中国矿业大学. 2012
[8]. 鸡西矿区深部开采矿压显现规律及冲击地压机理研究[D]. 郝福坤. 中国矿业大学（北京）. 2011
[9]. 基于监测时间序列的冲击地压混沌特性分析及其智能预测研究[D]. 陶慧. 中国矿业大学. 2013
[10]. 冲击性岩石应力状态与声发射信号频率特征相关性研究[D]. 曾鹏. 北京科技大学. 2016