冲击地压危险动态评价方法及应用

摘要

冲击地压因源头多样性和过程瞬时性，一直是矿业安全作业的世界性难题，并长期制约着煤炭安全高效智能开采.本文以动静载叠加诱冲理论为基础，构建了冲击地压从孕育、启动、显现至结束的全过程力学解释，包括一种广义刚度启动准则以及塑性变形与载荷增量两种动载诱冲效应；提出了基于先验知识与数据驱动相结合的冲击地压危险动态评价方法，可对冲击地压全过程内在驱动过程中的静载启动机制和动载诱冲效应进行定量刻画.其中，先验知识驱动涵盖经验、数值模拟等方法的采场应力与地质构造环境等信息，并综合考虑多因素耦合分析方法中的区域划分范围及危险等级，采用Weibull分布和正态分布数学模型将各因素数值化得到静载应力预估值；数据驱动包括基于波速分布的应力集中系数和基于微震损伤重构应力2种参量表征静载效应，以及基于震动波衰减的塑性变形和基于支架工作阻力的载荷增量2种参量表征动载效应.最后，以陕西正通煤业工作面回采期间的冲击显现案例为工程背景，从冲击显现特征、震源机制分析、力源与应力监测分析、覆岩结构与应力转移等方面检验并验证了该方法及其解释的合理性.

关键词

冲击地压 / 全过程机理 / 危险评价 / 动静载 / 先验知识与数据驱动模型

基金资助

国家自然科学基金项目(52374101,W2421032); 江苏省国际科技合作/港澳台科技合作计划项目(重点国别产业技术研发合作项目)(BZ2024024)