金属矿山

作者：张帅,来兴平,曹建涛,辛畅张文

单位：1. 西安科技大学能源与矿业工程学院,陕西西安710054;2. 教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室,陕西西安710054

关键词：采动围岩, 能量系统, 协同演化, 韧性调控, 减灾评估 ,

基金：陕西省博士后科研项目(编号:2023BSHEDZZ313);陕西省教育厅专项科研计划项目(编号:24JK0545)。

目前以能量转换为理论基础的冲击地压形成机理被众多学者所广泛接受。 通过研究不同改性调控措施能量演化全过程响应规律,可为针对性研究调控减冲机理,进而提出适配调控方法提供有效途径。 首先构建室内试验与现场围岩跨尺度关联全过程能量演化理论基础。 其次,结合现场常用的注水软化与钻孔卸压防治方法,遵循工程简化逻辑并过渡到实验室层面,揭示调控联动响应机制。 最后,考虑煤岩自身能量演化规律与能量调控系统的协同性,引入韧性理念建立能量调控减冲新方法,并结合案例分析。 研究结果表明:①承载试样应力应变曲线与能量演化曲线具有显著共性特征,均经历了初始压实、弹性变形、塑性变形、屈服破坏和破坏后期 5 个阶段;且注水卸压和钻孔卸压均能显著影响试样力学参数,自然状态和饱水状态试样相较于完全干燥状态试样,注水平均峰值强度分别降低 28. 7%和 34. 4%,平均峰值应变分别降低了 21. 5%和 19. 0%;小孔径和大孔径试样相较于自然完整状态试样,钻孔平均峰值强度分别降低 13. 1%和 24. 8%,平均峰值应变分别减小了 5. 0%和增大了 226. 1%。 ②采动围岩能量系统可视为以荷载(应力)与结构(应变)为协同变量的整体系统,其在采动过程中的演化遵循能量守恒规律,深部煤岩体失稳灾变实质上是系统能量演化失衡的结果。 ③明确了冲击地压灾变过程的阶段性特征,并针对不同调控措施的能量响应差异,提出了自适应能量调控策略。 构建的“四因素”能量调控评估模型和韧性调控体系,可有效实现围岩能量的可控转化,为韧性型冲击地压防治工程提供理论依据与技术支撑。

来源：2025年第8期

《金属矿山》期刊编辑部

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