Experimental study on impact mechanical properties and energy dissipation of pre–drilled hole coal samples under impact load
-
摘要:
为研究冲击载荷下预制孔洞煤样力学特性及能量耗散规律,制备含轴向孔洞的直径50 mm,高50 mm圆柱体煤样,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,开展8个孔洞尺寸和3个冲击气压水平的加载试验研究,借助平面场应变测量技术(VIC–2D)和高速摄像机,分析了冲击加载过程中试件动态应力、动态应变、裂纹演化、破坏失效及能量耗散特性。结果表明:①在试验涉及的孔洞直径范围内,冲击载荷下完整与孔洞煤样动态应力–应变过程均呈现微裂隙压密阶段、弹性阶段、塑性阶段和破坏阶段。同一冲击气压下,随孔径增大,煤样动态抗压强度、动态峰值应变均降低;孔径由0增大至8 mm时,煤样动态抗压强度和峰值应变下降出现快–慢分区特征。与完整煤样以拉伸裂纹破坏为主不同,孔洞煤样主要以拉伸裂纹–剪切裂纹复合破坏为主,且随着孔径增加,试件内部裂纹扩展能力变弱。②揭示了冲击载荷下孔洞煤样的能量耗散规律:孔洞煤样透射能、吸收能与孔径呈负相关,反射能与孔径呈正相关,这主要由孔洞改变试件过波面积造成。随孔径增大,煤样过波面积降低,其吸收能和透射能随之降低,与冲击载荷下孔洞煤样破碎度与孔径负相关结论相一致。研究成果有利于明晰冲击地压巷道钻孔卸压机理,为冲击地压防治提供理论支持。
Abstract:In order to study the mechanical properties and energy dissipation law of pre–drilled coal samples under impact loads, the cylindrical coal samples with a diameter of 50 mm and a height of 50 mm containing axial holes were prepared. a split Hopkinson pressure bar (SHPB) was used to conduct loading experiments with 8 hole sizes and 3 impact pressure levels. Using plane field strain measurement technology (VIC–2D) and high-speed cameras, the dynamic stress, dynamic strain, crack evolution, failure modes and energy dissipation characteristics of the specimens were analyzed. The results indicate that the dynamic stress-strain curve of intact and porous coal samples under impact load exhibit micro crack compaction stage, elastic stage, plastic stage, and failure stage. Under the same impact pressure, as the hole size increases, the dynamic compressive strength and dynamic peak strain both decrease. When the diameter of the hole increases from 0 to 8 mm, the dynamic compressive strength and peak strain of the coal sample show a fast−slow zoning characteristic. Unlike intact coal samples which mainly exhibit tensile failure, porous coal samples mainly exhibit tensile-shear composite failure, and as the hole size increases, the internal crack propagation ability of the specimen weakens. In addition, this article reveals the energy dissipation law of coal samples with hole under impact loads. The transmitted energy and dissipated energy of coal samples with hole are negatively correlated with hole size, while the reflected energy is positively correlated with hole size. This is mainly caused by the changes in the wave impedance of the specimen caused by the hole. As the hole size increases, the wave impedance of the coal sample decreases, and its dissipated and transmitted energy also decrease, which is consistent with the conclusion that the fragmentation degree of coal samples under impact load is negatively correlated with the hole size. The research results are beneficial for clarifying the mechanism of drilling pressure relief in rock burst roadways and providing theoretical support for the prevention and control of rock burst.
-
0. 引 言
冲击地压是世界范围内最严重的矿井动力灾害之一,同时受到特定地质条件和开采活动的影响[1]。断层是冲击地压矿井中的主要地质构造,其活化将对冲击地压的发生产生重要影响[1]。针对断层的活化规律及对冲击地压的影响,学者们采用不同方法,从不同角度开展了相关研究,取得了丰硕的成果:潘一山等[2]认为断层冲击地压源于断层带与上下盘围岩系统的变形失稳,并建立了稳定性判别准则和粘滑失稳模型。曹安业等[3]通过数值模拟和理论分析,研究了邻地堑开采条件下冲击地压的致灾机制,得到顶板结构阻碍了工作面支承压力向岩体深部转移,导致断层处应力集中和煤柱区弹性能量积聚的结论。魏世明等[4]通过数值模拟研究了正断层的上、下盘开采过程中的冲击地压危险性,得到了工作面与断层的距离与断层活化程度和冲击地压危险性的关系。李一哲[5]运用理论分析和数值模拟,研究了断层控制下的覆岩结构特征、扰动规律和冲击机制。王同旭等[6]采用理论分析和数值模拟,研究了采动影响下的断层活化趋势、能量释放和对冲击地压的影响。苗海周[7]用数值模拟研究了采场顶板稳定性和冲击地压危险性,认为正断层工作面与断面距离小于开采高度时可能导致冲击地压。张宁博等[8]研究了F16断层对义马矿区冲击地压的影响,得到断层卸载时正应变和剪应变呈突降→突增→稳定的趋势。田雨桐等[9]分析了断层活化的影响因素,揭示了采动环境下断层构造的致冲机理。蔡武等[10]研究了以采动应力和矿震动载为主的断层活化类型,并分析了其力学机制和动静载叠加诱冲机理。任政等[11]运用数值模拟方法,根据G-R地震活动幂次分布规律和微震监测数据,分析了开采扰动下逆断层冲击地压矿震活动的时空分布规律。李忠华等[12]构建了“断层−煤柱”变形系统,得到了断层错动型冲击地压的发生条件。曾林生等[13]采用数值模拟方法,研究了采动影响下断层活动诱发煤矿冲击地压的机理。贺志龙[14]采用数值模拟方法,揭示了断层活化规律和其对冲击地压的影响。吕进国等[15]基于逆断层形成机制,运用理论分析、相似材料模拟等方法,揭示了逆断层对冲击地压的诱导机制。曹明辉等[16]运用理论分析和数值模拟等方法,研究了断层煤柱宽度对断层活化失稳与断层煤柱内部能量变化的影响。廖志恒[17]采用数值模拟分析方法,研究了断层对深井巷道围岩应力变化的影响,得出掘进工作面冲击地压发生危险的规律。王宏伟等[18]采用相似材料模拟和数值模拟等方法,分析了开采扰动下断层滑动面切应力的动态演化特征,研究了断层滑移失稳诱冲机理及前兆信息。
在上述研究中,主要应用理论分析、数值模拟和相似材料模拟等方法对断层活动性和活化规律进行研究,建立断层活动与冲击地压之间的联系。目前,大多数相关研究是从间接角度和定性角度开展,从直接角度和定量化角度开展研究的报道相对较少,可支撑的数据尚不充分。为了建立断层活动与冲击地压之间的定量关系,在分析义马矿区产生冲击地压的地质构造环境基础上,采用冲击地压地质动力条件评价方法计算F16断层影响带的范围,采用地质动力区划方法划分耿村井田内的断裂构造,进行构造应力分区,研究构造断裂和高构造应力对矿井冲击地压的控制作用。开展F16断层活动性的井下定量监测工作,定量监测大能量微震事件孕育和发生期间断层活动位移量和应力增长幅度,分析大能量微震事件的主要能量来源,建立大能量微震事件与断层活动的定量关系,确定断层活动性对冲击地压的影响。以期为耿村煤矿13200工作面和类似条件工作面冲击地压预测和防控工作提供指导。
1. 矿井概况及地质构造环境分析
1.1 矿井概况
耿村煤矿位于河南省三门峡市渑池县境内,区域主体位于义马向斜的北翼,整体呈现向南倾斜的单斜构造。在煤矿南部边界,地层局部直立或倒转。F16为区域性逆冲断层,断层经耿村井田南缘通过,为井田深部边界断层。耿村煤矿主要开采2-3煤层,现开采13采区,煤层平均厚度19.3 m。采用走向长壁后退式采煤方法和综采放顶煤工艺,采用全部垮落法管理顶板。13200工作面位于13采区,工作面长度243 m,走向长度718 m,F16断层推覆构造对2-3煤层厚度及结构具有较大影响,随着耿村煤矿13200工作面运输巷及工作面的推进,已穿过F16断层推覆影响带。F16断层在耿村井田范围内沿近东西方向(195°)延伸,断层平均倾角50°。F16断层与耿村井田13采区的相对位置关系如图1所示。
截至目前,耿村煤矿累计发生冲击地压(包括大能量微震事件)34次,给矿井安全生产造成了严重影响。
1.2 区域地质构造环境分析
义马煤田由东北部的岸上平移断层、西北部的扣门山—坡头断层及南部边界的南平泉断层和F16断层所组成的三角形断块构成,大体组成一个不完整的向斜,如图2所示。华北板块南缘中生代以来经历了强烈的构造挤压作用,形成了复杂逆冲推覆构造体系。
耿村煤矿位于此构造板块中,必然会受到板块构造运动的影响。冲击地压等矿井动力灾害的发生可以说是现代构造运动和现代构造应力场的具体显现[19]。
2. F16断层对耿村井田冲击地压控制作用的理论分析
2.1 断层影响带对冲击地压的控制作用分析
罗浩和田富军等[20-21]运用理论和模拟等方法分析了F16断层形成机理及其诱发冲击地压机理,认为F16断层的形成是由于应力的叠加,并对义马矿区冲击地压的发生起控制作用,开采扰动将导致F16断层活化,并诱发严重的冲击地压灾害。根据统计结果,义马矿区92.5%的冲击事件发生在距F16断层小于1 000 m的范围内[8,22]。对于耿村煤矿,大部分冲击事件集中在离F16断层较近的工作面,并且98.15%的冲击地压发生在距F16断层小于868 m的区域,77.78%的冲击地压发生位置距F16断层小于537 m[8]。
根据冲击地压地质动力条件评价方法[23-24],断层带的影响范围如式(1)所示。
$$ b = 10 k h $$ (1) 式中:k为活动性系数(k=1,2,3),断裂活动性强时k=3,中等时k=2,弱时k=1;h为断裂垂直落差,m。
耿村煤矿13采区附近F16断层落差为350~380 m。F16断裂具有中等活动性[23-24],根据式(1)计算方法,其影响带范围为7 000~7 600 m。根据工作面与F16断层的相对位置关系,13200工作面全部处于F16断层的影响带内。在F16断层的影响下,工作面的开采活动容易使断层上下盘产生错位和滑移,引起冲击地压等矿井动力灾害的发生。
2.2 区划断裂对冲击地压的控制作用分析
由于板块研究的尺度标准和空间范围较大,目前尚不能直接应用于解决矿山开采工程出现的动力灾害问题。地质动力区划理论的提出,将研究范围划定至井田尺度上,建立了现代构造运动与工程应用之间的联系[24-27]。
采用地质动力区划方法[24-27]划分了耿村井田内的断裂构造。根据Ⅴ级区划图确定的断块构造边界,建立耿村井田地质构造模型,为井田构造应力计算和分区奠定了基础。同时将耿村煤矿已发生的冲击地压(包括大能量微震事件)与地质构造模型相结合,如图3所示。
已发生在耿村井田内的34次冲击地压(包括大能量微震事件)主要分布在3个区域:①Ⅰ-2断裂、Ⅴ-9断裂和Ⅴ-13断裂包围区域;②Ⅰ-2断裂、Ⅳ-7断裂、Ⅴ-11断裂和Ⅴ-14断裂包围区域;③Ⅰ-2断裂、Ⅲ-4断裂和Ⅴ-17断裂包围区域。在各级区划断裂中,Ⅰ-2断裂与地质界和地震界已查明的新安断裂和鲁叶断裂联系紧密,该断裂横穿耿村井田中部,由于其规模大,影响范围广,对耿村井田的地质动力环境具有重要影响。Ⅰ-2断裂、Ⅲ-4断裂、Ⅳ-7断裂、Ⅴ-9断裂、Ⅴ-11断裂、Ⅴ-13断裂、Ⅴ-14断裂和Ⅴ-17断裂对耿村井田冲击地压和大能量微震事件的发生具有控制作用。
2.3 构造应力分区对矿井冲击地压的影响
依据耿村井田的地应力测量结果,最大水平主应力为13.83 MPa,方向N36°E。应用自主研发的“岩体应力状态分析系统”软件,依据最大水平主应力测定结果,进行耿村井田构造应力计算。根据计算结果,耿村井田内2-3煤层顶板水平最大主应力为9~21 MPa,按岩体应力分布情况和应力大小进行构造应力区的划分,划分为高应力区、应力梯度区和低应力区。当应力集中系数k>1.2时,主应力等值线圈定的范围为高应力区;当k<0.8时,主应力等值线圈定的范围为低应力区;应力梯度区位于高应力区与正常应力区之间。在高应力区和应力梯度区内,岩体承受较高的应力,岩体脆性增大、破坏强度降低,容易诱发冲击地压;处于低应力区范围内的岩体,不易产生能量的积聚,冲击地压发生危险性最低[23,27]。
将耿村煤矿已发生的冲击地压(包括大能量微震事件)与井田构造应力划分结果进行合并,如图4所示。在已发生的34次冲击事件中,位于应力梯度区的有20次,占比58.8%;位于应力正常区的有9次,占比26.5%;位于低应力区的有5次,占比14.7%。由此表明,耿村煤矿冲击地压(大能量微震事件)大多位于应力梯度区,高构造应力对矿井冲击地压具有控制作用。
3. 耿村煤矿F16断层活动性的井下定量监测
3.1 监测方案设计与现场施工
3.1.1 断层活动性监测内容及监测地点
对F16断层活动性的井下实际监测内容包括对位移监测和拉力监测2个部分。应用贴好刻度尺的测管,进行位移监测;应用加长锚索和锚索测力计,进行拉力监测。监测地点为13200工作面运输巷距开切眼145~160 m处。测区布置如图5所示,监测时间为2021年1月25日至2021年4月1日,至测力计和测管全部失效时结束。
3.1.2 断层活动性监测方案
在测区内向三叠系坚硬顶板施工监测钻孔,定量测定煤岩交界面拉力和位移的变化量。13200工作面测区测孔施工剖面模型如图6所示。
在测区内沿走向布置4个测试钻孔。A、B测孔布置形式相同,用于断层活动的拉力测定;C、D测孔用于断层活动的位移测定。在C测孔中,测管的锚固端穿过煤岩交界面,固定在岩层中;在D测孔中,测管的锚固端固定在靠近煤岩交界面附近的煤层中,测孔布置方案如图7所示。根据与断层的相对位置,测点C测管锚固端在F16断层的上盘岩层中,测点D测管锚固端在F16断层的下盘煤层中。当断层面产生滑动时,C、D测孔必然产生读数上的差异,两者的读数差值可视为F16断层上下盘位移变化量,因此可根据C、D测孔的读数差值计算断层的位移量。
在每个测试孔中,在距离孔底6 m处设置挡片和封孔袋;将锚索或测管的锚固端送入孔底,用注浆泵向锚固端注水泥浆,将锚固端固定。
当拉力测孔安装完毕后,待水泥浆完全固化,用拉拔器测试锚索是否满足要求,若满足安装锚索锁具;在锚索外端安装锚索测力计,用于测量煤岩交界面产生滑动后的拉力变化。
当位移测孔安装完毕后,将测管最外端标记刻度,用于测量煤岩交界面产生滑动后的位移变化。
拉力测管A从2021年1月25日开始监测,初始读数为6.30 kN,2021年4月1日,测力计A损坏,监测工作结束,末次读数为65.30 kN。拉力测点A监测结束时距离工作面10.2 m。
拉力测管B从2021年1月25日开始监测,初始读数为5.80 kN,至2021年3月7日,测力计B损坏,监测工作结束,末次读数为105.96 kN。拉力测点B监测结束时距离工作面21.2 m。
位移测管C、D从2021年1月26日开始计数,至2021年3月7日,由于巷道维修,导致测管损坏,位移监测工作结束,监测结果见表1。
表 1 F16断层活动性监测期间的断层位移量监测结果Table 1. F16 fault displacement monitoring results during fault activity monitoring日期(月−日) C测点与
工作面距离/mC测管外露长度
变化量/mmD测管外露长度
变化量/mmF16断层
位移/mm备注 01−25 45.0 0 0 0 1月29日对应F16断层煤岩交界面滑移量为−5 mm,分析原因是安装初期,监测仪器位移与巷道表面位移需要经过一段适应期,产生的数据波动,分析时可排除此数据 01−29 42.6 15 20 −5 01−31 41.0 25 20 5 02−02 39.4 25 20 5 02−06 37.0 85 30 55 02−19 29.8 165 110 55 02−22 27.4 165 110 55 02−26 25.0 165 110 55 03−02 21.8 185 130 55 03−05 19.4 195 130 65 03−06 18.0 230 130 100 03−07 18.0 230 130 100 3.2 大能量微震事件与断层活动的关系分析
3.2.1 大能量微震事件与冲击地压关系分析
冲击地压的发生是时间和空间的相互统一,在冲击地压发生的过程中,常伴生着较高能量的微震事件。当某一区域出现大能量微震事件后,特别是对于矿井冲击地压临界能量以上的“高能量”微震事件,表明煤岩体具备冲击地压发生的可能,具备冲击地压发生的能量基础,该区域或一定范围内的煤岩体经过一段时间的能量积聚后,具备发生冲击地压或再次发生大能量微震事件的危险[23,25,28]。
根据统计规律,普遍认为106 J为我国煤矿冲击地压发生的临界能量[25]。对较高能量微震事件的准确预测预报是预警冲击地压的关键所在[23,28-29]。
在开展断层活动性井下实际监测期间,运输巷附近的煤体于2月10日和3月6日分别出现1次大能量微震事件(能量106 J以上),这2次微震事件的详细信息如图8和表2所示。
表 2 断层活动性监测期间大能量微震事件信息统计Table 2. Information statistics of the high-energy microseismic events during fault activity monitoring序号 发生日期 发生时刻 事件地点 距离测区中心点距离/m 能量/J 1 2021−02−10 09:59:45 距离开切眼328.6 m,运输巷以下48.9 m,
顶上68 m的煤体中182.8 7.10×106 2 2021−03−06 15:41:59 距离开切眼449.2 m,运输巷以下1.3 m,
顶上56 m的煤体中296.7 1.20×106 3.2.2 断层活动性监测结果分析
对于煤岩体释放能量的计算,可用断层活动产生的位移量与区域煤岩体的拉力增幅的积分结果进行表示。在大能量微震事件的孕育和发生期间,断层活动产生的位移量监测结果见表1。2月2日至2月6日,断层位移量由5 mm迅速增至55 mm,增长幅度为50 mm,此后近1个月时间内断层未产生新的位移量。表明2月10日发生的大能量微震事件,其能量来源之一是2月2日至2月6日断层位移量的迅速积累;3月2日至3月6日,断层位移量由55 mm增至100 mm,增长幅度为45 mm,构成了3月6日大能量微震事件的断层位移基础。与其他时间段相比,这2次大能量微震事件孕育期间的断层活动位移增长幅度显著增大。
大能量微震事件的另一项能量来源是相对较高的应力增幅。A、B两测点的拉力增幅监测结果见表3和图9。根据微震监测结果,在大能量微震事件的孕育期间,发生其他单次微震事件的能量为1.5×103~5.4×104 J,能量相对较小。断层活动性拉力监测每2 h读数1次,2月10日8:00和3月6日14:00(即2次大能量微震事件发生前的整点读数),A、B两测点对于拉力增幅的监测结果均相对最高,分别为2.58 kN和2.93 kN。这也为大能量微震事件的发生提供了应力基础。
表 3 A、B两测孔的拉力增幅监测结果Table 3. Monitoring results of tension increase at measuring points A and B日期(月−日) A测孔拉力
增幅/kNB测孔拉力
增幅/kN断层活动拉力监测
平均增幅/kN01−25 0 0.17 0.09 01−29 0.46 1.56 1.01 01−31 0.86 0.91 0.89 02−02 0.17 0.3 0.24 02−06 0.15 2.65 1.40 02−10 2.28 2.87 2.58 02−19 0.33 2.62 1.48 02−22 0.55 2.86 1.71 02−26 0.98 2.44 1.71 03−02 1.46 1.47 1.47 03−05 0.97 2.44 1.71 03−06 0.98 4.88 2.93 03−07 1.13 2.93 2.03 为方便后续分析计算,将监测点的拉力与应力进行换算,锚索承受拉力与应力的转换关系如式(2)所示[30]:
$$ \mathop R\nolimits_0 = \mathop \eta \nolimits_0 n \mathop S\nolimits_{\mathrm{n}} \mathop R\nolimits_{\mathrm{m}} $$ (2) 式中:R0为锚索承受的拉力,N;η0为锚具效率系数(取0.95);n为钢绞线根数;Sn为单根钢绞线参考截面面积,mm2;Rm为锚索承受的应力,MPa。
由式(2)计算得到,监测锚索承受拉力与应力的转换关系可表示为Rm=2.86R0或R0=0.35Rm。
因此,根据A、B两个测孔的监测结果和式(2)所示的转换结果,大能量微震事件发生期间的断层拉力增幅和应力增幅监测结果见表4。
表 4 大能量微震事件发生期间的断层拉力增幅和应力增幅监测结果Table 4. Monitoring results of fault tension amplitude and stress amplitude during high-energy microseismic events日期(月−日) A测孔拉力
增幅/kNA测孔应力
增幅/MPaB测孔拉力
增幅/kNB测孔应力
增幅/MPa02−10 2.28 6.52 2.87 8.20 03−06 0.98 2.80 4.88 13.96 3.2.3 大能量微震事件与断层活动的关系分析
前已述及,对于煤岩体释放能量的计算可用断层活动产生的位移与区域煤岩体的拉力增幅的积分结果进行表示,而区域煤岩体的拉力增幅可由单点的应力增幅和受断层活动影响区域煤岩体的面积进行积分计算得到。因此确定受断层活动影响区域煤岩体的面积是计算上述2次大能量微震事件能量来源的关键。
为冲击地压等矿井动力灾害提供能量及受到影响的煤岩体构成了“煤岩动力系统”,冲击地压的影响范围可以通过煤岩动力系统进行描述,对于研究冲击地压孕育、发生和发展过程具有重要意义。将煤岩动力系统的结构假定为“球形体”进行研究,煤岩动力系统的结构由内向外可以划分为动力核区、破坏区、损伤区和影响区。动力核区为冲击地压震源激发区,动力灾害释放的能量全部汇聚于动力核区内。破坏区、损伤区和影响区尺度的确定均以动力核区尺度为基础[23,25,31-32]。
因此,为计算受断层活动影响区域煤岩体的等效面积,以“煤岩动力系统”模型为基础,构建“震源区煤岩体与动力核区尺度等量,震源能量随传递距离逐渐衰减”的模型进行计算,模型示意如图10所示。“煤岩动力系统”动力核区的面积与受断层活动影响区域煤岩体的等效面积相等。分析思路如下:① 根据2次大能量微震事件的位置和能量值,构建煤岩动力系统模型,分别计算动力核区半径,进而计算得到受断层活动影响区域煤岩体的等效面积;② 根据动力核区中心距离测区中心距离和能量衰减计算公式,反演震源区的能量值;③ 根据断层活动性的位移和应力监测结果,结合等效面积计算结果,计算震源区的能量值;④ 将②、③步的计算结果进行对比,若计算结果和反演结果相等或相近,则表明模型构建合理。
煤岩动力系统半径计算结果如式(3)所示,能量衰减计算公式如式(4)所示,震源激发区的能量计算如式(5)所示,13200工作面煤岩体物理力学参数测试结果见表5。
表 5 13200工作面煤岩体物理力学参数测试结果Table 5. Test results of physical and mechanical parameters of coal and rock mass of panel 13200 working face序号 岩层 视密度/
(kg·m-3)单轴抗压强度/
MPa单轴抗拉强度/
MPa内摩擦角/(°) 黏聚力/MPa 弹性模量/GPa 泊松比 1 煤层 1 344 12.12 0.80 43.53 2.08 3.82 0.25 2 顶板岩层 2 697 51.62 4.67 47.47 4.66 32.31 0.24 $$ R = \sqrt[3]{{\frac{{3E(1 - \mu )\Delta U}}{{2\pi [2\mathop \mu \nolimits^2 (\mathop K\nolimits_1 \mathop K\nolimits_2 + \mathop K\nolimits_1 \mathop K\nolimits_3 + \mathop K\nolimits_2 \mathop K\nolimits_3 + 1) - \mu (2\mathop K\nolimits_1 \mathop K\nolimits_2 + 2\mathop K\nolimits_1 \mathop K\nolimits_3 + 2\mathop K\nolimits_2 \mathop K\nolimits_3 + \mathop {\mathop K\nolimits_1 }\nolimits^2 + \mathop {\mathop K\nolimits_2 }\nolimits^2 + \mathop {\mathop K\nolimits_3 }\nolimits^2 - 1) + \mathop {\mathop K\nolimits_1 }\nolimits^2 + \mathop {\mathop K\nolimits_2 }\nolimits^2 + \mathop {\mathop K\nolimits_3 }\nolimits^2 - 1] \mathop \gamma \nolimits^2 \mathop H\nolimits^2 }}}} $$ (3) 式中:R为煤岩动力系统“动力核区”半径,m;E为煤岩体的弹性模量,GPa;H为煤岩体的埋藏深度,m;μ为煤岩体的泊松比;ΔU为大能量微震事件的能量值,J;γ为煤岩体容重的平均值,N/m3;k1为最大主应力与垂直应力的比值;k2为中间主应力与垂直应力的比值;k3为最小主应力与垂直应力的比值。
$$ \mathop E\nolimits_{\text{r}} = \mathop E\nolimits_0 \mathop {\mathrm{e}}\nolimits^{ - \alpha r} $$ (4) 式中:Er为测点处的能量值,J;E0为震源区的能量值,J;α为能量衰减指数;r为微震点距离测区中心点距离,m。能量传递受多种因素影响,根据相关文献统计结果[33-36],在本文中能量衰减指数取值0.007 5。
$$ U = \int \int \int \sigma \Delta xS $$ (5) 式中:U为震源区煤岩体的能量值计算结果,J;σ为断层监测的应力增幅,MPa;Δx为断层位移,m;S为受断层活动影响区域煤岩体的等效面积,m2。
13200工作面煤体的埋藏深度为607 m,根据地应力测量结果,k1取值0.89,k2取值1,k3取值0.47,体积力取值
25600 N/m3。2次大能量微震事件均发生在煤体中,将表5中的煤层参数测试结果代入式(3)和式(4),计算得到2月10日大能量微震事件对应的煤岩动力系统“动力核区”半径为5.57 m,受断层活动影响区域煤岩体的等效面积为97.42 m2,能量衰减系数为0.254;3月6日大能量微震事件对应的煤岩动力系统“动力核区”半径为3.08 m,受断层活动影响区域煤岩体的等效面积为29.79 m2,能量衰减系数为0.108。震源区能量值的反演结果和计算结果见表6。表 6 震源区能量值的反演结果和计算结果Table 6. Inversion results and calculation results of energy values in source area序号 日期(年−月−日) 监测能量/J 能量衰减系数 震源激发区的
能量反演值/JA测孔能量
计算值/JB测孔能量
计算值/JA、B测孔能量
计算平均值/J1 2021−02−10 7.10×106 0.254 2.80×107 3.18×107 4.00×107 3.59×107 2 2021−03−06 1.20×106 0.108 1.11×107 3.76×106 1.87×107 1.12×107 根据表6所示结果,2月10日大能量微震事件的震源区能量反演值为2.80×107 J,A测孔的能量计算值为3.18×107 J,B测孔的能量计算值为4.00×107 J,平均值为3.59×107 J,反演值与计算值位于同一数量级;3月6日的能量反演值为1.11×107 J,A测孔的能量计算值为3.76×106 J,B测孔的能量计算值为1.87×107 J,平均值为1.12×107 J,反演值与计算值基本一致。
由此表明,大能量微震事件的发生与断层的活动联系紧密,与断层活动产生的位移和应力增幅的积分结果呈正相关。构建的“震源区煤岩体与动力核区尺度等量,震源能量随传递距离逐渐衰减”模型可以较为准确反映两者之间的联系。与震源区能量反演值相比,震源区能量计算值略高的主要原因有2点:① 能量衰减系数取值源于经验,存在误差;② 煤岩体积累的能量主要以大能量微震进行释放,同时还伴随一些能量较小的微震事件,计算过程中未予计算。
3.2.4 高能微地震事件与开采的关系分析
在确定高能微震事件受断层活动控制的同时,有必要分析工作面开采对微震事件的影响。微震监测结果可以反映出工作面超前支承压力的分布情况[37-38]。因此,在工作面超前支承压力影响范围内的微震事件将受到工作面开采的影响。2次高能微震事件发生时,微震事件点与测区中心点距工作面的距离如图11和表2所示。数值模拟是计算工作面超前支承压力影响范围的常用方法[39]。根据数值模拟结果,13200工作面超前影响范围为170 m,超前支承压力峰值点为工作面前方33 m[40]。2次高能微震事件距离13200工作面分别为222.83 m和322.21 m,均在工作面超前影响范围外。这表明,2次大能量微震事件的发生主要受断层活动的影响,工作面开采对2次微震事件发生未产生直接影响。
3.2.5 断层活动对冲击地压的影响分析
2月10日和3月6日的2次大能量微震事件,监测能量值均高于106 J,高于我国煤矿冲击地压发生的临界能量[25],表明煤岩体具备冲击地压发生的能量基础,该区域或一定范围内的煤岩体经过一段时间的能量积聚后,具备发生冲击地压的危险[23,25,29]。根据上述分析结果,断层活动是这2次大能量微震事件的主要影响因素,因此,F16断层的活动对耿村井田冲击地压的发生产生重要影响。
3.3 断层活动性随工作面开采的变化规律分析
3.3.1 监测点拉力与应力数据分析
监测点对断层位移和拉力载荷监测原始数据分别如图12和图13所示。
2021年1月25日至2021年4月1日期间,监测过程中测孔A拉力值由初始值6.3 kN增至65.3 kN,增长59 kN,比初始值增长了10.4倍,总体增长趋势平稳,在此期间工作面开采37 m。2021年1月25日至2021年3月7日,测孔B拉力值由初始值5.8 kN增至105.96 kN,增长100.16 kN,比初始值增长17.3倍,增长幅度较大,期间工作面开采了27 m。
对比两拉力测点的读数,测孔A拉力增长相对稳定,幅度较小,增长速度较小;测孔B拉力增长不连贯,有间断,但增长幅度较大,拉力增长较快。测点A与测孔B的拉力增幅和变化趋势存在差异,主要由于测孔孔深存在差异、岩性不均匀分布等原因所致。A、B两监测孔拉力与工作面距离的关系如图14所示。
根据图14所示结果,随着工作面的开采,工作面与测孔A和测孔B的距离逐渐减小,监测的拉力和应力均呈现明显的线性增长,通过数据拟合得到A、B两个监测孔的拉力与工作面距离的关系,分别如式(6)和式(7)所示;通过数据转换得到A、B两个监测孔的应力与工作面距离的关系,分别如式(8)和式(9)所示:
$$ {{\displaystyle F}}_{{\mathrm{A}}}=1.242\;1{{\displaystyle X}}_{{\mathrm{A}}}+72.32 $$ (6) 式中:FA为测孔A的拉力监测值,N;XA为测孔A距工作面距离,m。
$$ \mathop F\nolimits_{\mathrm{B}} = 4.725\;6\mathop X\nolimits_{\mathrm{B}} + 195.96 $$ (7) 式中:FB为测孔B的拉力监测值,N;XB为测孔B距工作面距离,m;
$$ \mathop P\nolimits_{\mathrm{A}} = 3.499\;2\mathop X\nolimits_{\mathrm{A}} + 206.58 $$ (8) 式中,PA为测孔A的应力监测值,MPa。
$$ \mathop P\nolimits_{\mathrm{B}} = 11.12\mathop X\nolimits_{\mathrm{A}} + 491.52 $$ (9) 式中,PB为测孔B的应力监测值,MPa。
由式(6)和式(8)得到,工作面每开采1 m,测孔A的锚索拉力增加1.24 kN,锚索应力增加3.50 MPa。
由式(7)和式(9)得到,工作面每开采1 m,测孔B的锚索拉力增加4.73 kN,锚索应力增加11.12 MPa。
由此表明工作面开采引起F16断层活动,锚索拉力和应力都有较大幅度的增加,对工作面矿压显现和冲击地压将产生重要影响。
3.3.2 监测点位移量数据分析
2021年1月26日至2021年3月7日为C、D测孔监测期,期间工作面开采了27 m。测孔C测管读数由1 625 mm变化至1 395 mm,位移为230 mm,测点D测管读数由1 230 mm变化至1 100 mm,位移量为130 mm,表明监测期间F16上下盘位移变化量为100 mm。随着工作面的开采,工作面与位移测孔C、D的距离逐渐减小,断层位移呈现线性增长趋势。监测期间F16上下盘位移变化量为100 mm,当工作面距离监测点40 m开始,监测点位移增幅明显;工作面每开采1 m,断层位移增加5.3~8.5 mm。
由此表明,13200工作面的开采引起了F16断层活动,使断层的上下盘出现位移。监测点位移监测结果与测点距工作面距离的关系如图15所示。
3.3.3 工作面开采对断层活动的影响分析
根据上述分析结果,工作面开采会引起F16断层活动,工作面开采是造成断层活动的主要影响因素。前已述及,可用断层活动产生的位移与区域煤岩体的拉力增幅的积分结果表示煤岩体释放的能量。由3.2节研究所得,大能量微震事件的发生与断层活动产生的位移和应力增幅的积分结果呈正相关。因此断层活动与大能微震事件的发生联系紧密。
4. 结 论
1) 义马煤田经历了强烈的构造挤压作用,形成了复杂逆冲推覆构造体系,这是义马矿区产生冲击地压的地质构造背景条件。
2) 耿村煤矿13采区附近F16断层落差为350~380 m,具有中等活动性,F16断层影响带宽度为7 000~7 600 m,13200工作面全部处于F16断层的影响带内。在开采活动的影响下,F16断层活动性增加,进一步增大了工作面发生冲击地压的危险。
3) 采用地质动力区划方法划分了耿村井田内的断裂构造,并进行了构造应力分区。Ⅰ-2断裂、Ⅲ-4断裂和Ⅳ-7断裂等控制的区域是耿村煤矿冲击地压和大能量微震事件发生的主要区域,耿村煤矿冲击地压和大能量微震事件大多位于应力梯度区,表明高构造应力对矿井冲击地压具有控制作用。
4) 在耿村煤矿开展了F16断层活动性的井下定量监测工作。在2次大能量微震事件孕育和发生期间,F16断层活动位移增长幅度显著增大,分别增长50 mm和45 mm,表明断层位移的迅速积累是大能量微震事件的主要能量来源之一;在大能量微震事件发生前,断层活动拉力增幅的监测结果均相对最高,分别为2.58 kN和2.93 kN,较高的应力增幅是大能量微震事件的另一项能量来源。断层活动所造成的位移积累和应力增幅与大能量微震事件之间有着关联,对于冲击地压的防控具有重要的指导意义。
5) 明确了断层活动对冲击地压的影响。大能量微震事件的发生表明煤岩体具备冲击地压发生的能量基础,大能量微震事件的震源区能量反演值分别为2.80×107 J和1.11×107 J,测点能量计算结果的平均值分别为3.59×107 J和1.12×107 J,震源区能量反演值和计算值处于同一数量级,证明了F16断层的活动与耿村井田大能量微震事件的发生密切相关。因此F16断层的活动对耿村井田冲击地压的发生产生重要影响。
6) 在断层活动监测过程中,监测点的位移和应力都产生了较大的变化。监测过程中,拉力分别增长了10.4倍和17.3倍。位移分别变化了230 mm和130 mm,表明F16上下盘位移变化量为100 mm。工作面开采所造成的应力和位移积累为井田发生冲击地压提供了能量基础。
-
表 1 基本物理力学参数
Table 1 Basic physical and mechanical parameters
密度/
(kg·m–3)弹性模量/
GPa泊松比 单轴抗压
强度/MPa单轴抗拉
强度/MPa弹性能
量指数1 541 1.72 0.23 16.54 1.81 2.97 表 2 冲击加载试验结果
Table 2 Impact loading test results
试样编号 L/mm D/mm m/g P/MPa v/(m·s–1) $ \dot \varepsilon $/s−1 σd/MPa ε H0–D0.1 49.88 49.07 141.595 0.1 7.458 123 66.37 0.008 79 H0–D0.2 49.97 49.20 150.430 0.2 10.757 191 69.01 0.009 59 H0–D0.3 49.28 49.95 148.220 0.3 12.980 241 71.22 0.010 95 H2–D0.1 50.05 49.08 146.645 0.1 7.040 118 60.61 0.008 21 H2–D0.2 50.58 49.14 145.967 0.2 10.479 186 62.53 0.009 13 H2–D0.3 49.13 50.30 142.738 0.3 12.768 238 65.95 0.009 77 H4–D0.1 50.00 49.07 139.421 0.1 7.543 121 57.88 0.007 57 H4–D0.2 50.03 49.10 136.000 0.2 10.827 194 61.14 0.008 61 H4–D0.3 49.15 50.26 140.034 0.3 12.987 238 63.67 0.009 21 H6–D0.1 49.92 49.06 140.825 0.1 7.662 125 53.89 0.007 16 H6–D0.2 50.06 49.21 144.027 0.2 10.831 184 56.86 0.007 97 H6–D0.3 49.10 50.07 141.348 0.3 13.123 234 59.25 0.008 46 H8–D0.1 49.16 49.36 131.521 0.1 7.459 124 52.08 0.006 82 H8–D0.2 49.21 50.12 130.141 0.2 10.841 186 55.60 0.007 22 H8–D0.3 49.10 50.18 125.859 0.3 13.376 236 58.56 0.007 59 H10–D0.1 49.95 49.10 143.876 0.1 7.167 124 45.81 0.006 67 H10–D0.2 50.04 49.12 133.123 0.2 10.796 184 50.26 0.006 89 H10–D0.3 49.18 50.37 139.914 0.3 13.203 238 53.52 0.007 14 H12–D0.1 49.89 49.11 135.533 0.1 7.566 127 40.00 0.006 40 H12–D0.2 50.04 49.17 134.318 0.2 10.979 189 42.47 0.006 69 H12–D0.3 49.11 50.18 127.250 0.3 13.126 243 47.71 0.006 86 H14–D0.1 49.98 49.07 127.682 0.1 7.439 124 32.96 0.005 43 H14–D0.2 49.93 49.06 130.580 0.2 10.792 197 36.49 0.006 12 H14–D0.3 49.26 49.97 124.046 0.3 13.085 244 37.50 0.006 64 注:L为长度;D为直径;m为质量;P为冲击气压;v为冲击速度;$ \dot \varepsilon $为应变率;σd为动态峰值应力;ε为动态峰值应变。 表 3 试件裂纹演化过程
Table 3 Crack Evolution Process of Specimens
试件编号 裂纹演化照片 素描图 H0–D0.3 H2–D0.3 H4–D0.3 H6–D0.3 H8–D0.3 H10–D0.3 H12–D0.3 H14–D0.3 表 4 试件最终失效模式
Table 4 Final failure modes of test pieces
试件编号 应变场 位移场 实物 H0–D0.3 H2–D0.3 H4–D0.3 H6–D0.3 H8–D0.3 H10–D0.3 H12–D0.3 H14–D0.3 -
[1] 康红普,徐 刚,王彪谋,等. 我国煤炭开采与岩层控制技术发展40a及展望[J]. 采矿与岩层控制工程学报,2019,1(1):013501. KANG Hongpu,XU Gang,WANG Biaomou,et al. Forty years development and prospects of underground coal mining and strata control technologies in China[J]. Journal of Mining and Strata Control Engineering,2019,1(1):013501.
[2] 姜福兴,张 翔,朱斯陶. 煤矿冲击地压防治体系中的关键问题探讨[J]. 煤炭科学技术,2023,51(1):203−213. JIANG Fuxing,ZHANG Xiang,ZHU Sitao. Discussion on key problems in prevention and control system of coal mine rock burst[J]. Coal Science and Technology,2023,51(1):203−213.
[3] 齐庆新,李一哲,赵善坤,等. 我国煤矿冲击地压发展70年:理论与技术体系的建立与思考[J]. 煤炭科学技术,2019,47(9):1−40. QI Qingxin,LI Yizhe,ZHAO Shankun,et al. Seventy years development of coal mine rockburst in China:establishment and consideration of theory and technology system[J]. Coal Science and Technology,2019,47(9):1−40.
[4] 姜福兴,陈 洋,李 东,等. 孤岛充填工作面初采致冲力学机理探讨[J]. 煤炭学报,2019,44(1):151−159. JIANG Fuxing,CHEN Yang,LI Dong,et al. Study on mechanical mechanism of rock burst at isolated backfilling working face during primary mining[J]. Journal of China Coal Society,2019,44(1):151−159.
[5] 鞠文君. 急倾斜特厚煤层水平分层开采巷道冲击地压成因与防治技术研究[D]. 北京:北京交通大学,2009. JU Wenjun. Study on reasons of rock burst in roadway and prevention technology of steeply-incline dand extremely thick coal seam with horizontally slicing way[D]. Beijing: Beijing Jiaotong University, 2009.
[6] 张俊文,宋治祥,刘金亮,等. 煤矿深部开采冲击地压灾害结构调控技术架构[J]. 煤炭科学技术,2022,50(2):27−36. ZHANG Junwen, SONG Zhixiang, LIU Jinliang,et al. Architecture of structural regulation technology for rock burst disaster in deep mining of coal mine[J]. Coal Science and Technology,2022,50(2):27−36.
[7] 李振雷,窦林名,蔡 武,等. 深部厚煤层断层煤柱型冲击矿压机制研究[J]. 岩石力学与工程学报,2013,32(2):333−342. LI Zhenlei,DOU Linming,CAI Wu,et al. Fault-pillar induced rock burst mechanism of thick coal seam in deep mining[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2013,32(2):333−342.
[8] 马斌文,邓志刚,赵善坤,等. 钻孔卸压防治冲击地压机理及影响因素分析[J]. 煤炭科学技术,2020,48(5):35−40. MA Binwen,DENG Zhigang,ZHAO Shankun,et al. Analysis on the mechanism and influencing factors of drilling pressure relief to prevent rock burst[J]. Coal Science and Technology,2020,48(5):35−40.
[9] 王 猛,王襄禹,肖同强. 深部巷道钻孔卸压机理及关键参数确定方法与应用[J]. 煤炭学报,2017,42(5):1138−1145. WANG Meng,WANG Xiangyu,XIAO Tongqiang. Borehole destressing mechanism and determination method of its key parameters in deep roadway[J]. Journal of China Coal Society,2017,42(5):1138−1145.
[10] 贾传洋,蒋宇静,张学朋,等. 大直径钻孔卸压机理室内及数值试验研究[J]. 岩土工程学报,2017,39(6):1115−1122. JIA Chuanyang,JIANG Yujing,ZHANG Xuepeng,et al. Laboratory and numerical experiments on pressure relief mechanism of large-diameter boreholes[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering,2017,39(6):1115−1122.
[11] 齐燕军,靖洪文,孟 波,等. 卸压孔尺寸效应的模型试验研究[J]. 采矿与安全工程学报,2018,35(3):538−544. QI Yanjun,JING Hongwen,MENG Bo,et al. Experimental modelling on size effect of pressure relief hole[J]. Journal of Mining & Safety Engineering,2018,35(3):538−544.
[12] 窦林名,何学秋,REN Ting,等. 动静载叠加诱发煤岩瓦斯动力灾害原理及防治技术[J]. 中国矿业大学学报,2018,47(1):48−59. DOU Linming,HE Xueqiu,REN Ting,et al. Mechanism of coal-gas dynamic disasters caused by the superposition of static and dynamic loads and its control technology[J]. Journal of China University of Mining and Technology,2018,47(1):48−59.
[13] 姜耀东,赵毅鑫. 我国煤矿冲击地压的研究现状:机制、预警与控制[J]. 岩石力学与工程学报,2015,34(11):2188–2204. JIANG Yaodong,ZHAO Yixin. State of the art:investigation on mechanism,forecast and control of coal bumps in China[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2015,34(11):2188–2204.
[14] 潘一山,代连朋. 煤矿冲击地压发生理论公式[J]. 煤炭学报,2021,46(3):789−799. PAN Yishan,DAI Lianpeng. Theoretical formula of rock burst in coal mines[J]. Journal of China Coal Society,2021,46( 3):789−799.
[15] 杨圣奇,刘相如,李玉寿. 单轴压缩下含孔洞裂隙砂岩力学特性试验分析[J]. 岩石力学与工程学报,2012,31(S2):3539−3546. YANG Shengqi,LIU Xiangru,LI Yushou. Experimental analysis of mechanical behavior of sandstone containing hole and fissure under uniaxial compression[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2012,31(S2):3539−3546.
[16] 李地元,李夕兵,李春林,等. 单轴压缩下含预制孔洞板状花岗岩试样力学响应的试验和数值研究[J]. 岩石力学与工程学报,2011,30(6):1198−1206. LI Diyuan,LI Xibing,LI Chunlin,et al. Experimental and numerical studies of mechanical response of plate-shape granite samples containing prefabricated holes under uniaxial compression[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2011,30(6):1198−1206.
[17] 刘招伟,李元海. 含孔洞岩石单轴压缩下变形破裂规律的实验研究[J]. 工程力学,2010,27(8):133−139. LIU Zhaowei,LI Yuanhai. Experimental investigation on the deformation and crack behavior of rock specimen with a hole undergoing uniaxial compressive load[J]. Engineering Mechanics,2010,27(8):133−139.
[18] 周子龙,孙景楠,王海泉,等. 冲击载荷作用下孔洞花岗岩的应变演化及破坏特征[J]. 中南大学学报(自然科学版),2021,52(3):681−692. ZHOU Zilong,SUN Jingnan,WANG Haiquan,et al. Strain evolution and failure characteristics of granite with cavities under impact load[J]. Journal of Central South University(Science and Technology),2021,52(3):681−692.
[19] 王爱文,高乾书,潘一山,等. 预制钻孔煤样冲击倾向性及能量耗散规律[J]. 煤炭学报,2021,46(3):959−972. WANG Aiwen,GAO Qianshu,PAN Yishan,et al. Bursting liability and energy dissipation laws of prefabricated borehole coal samples[J]. Journal of China Coal Society,2021,46(3):959−972.
[20] 李地元,高飞红,刘 濛,等. 动静组合加载下含孔洞层状砂岩破坏机制探究[J]. 岩土力学,2021,42(8):2127–2140. LI Diyuan,GAO Feihong,LIU Meng. Research on failure mechanism of stratified sandstone with pre-cracked hole under combined static-dynamic loads[J]. Rock and Soil Mechanics,2021,42(8); 2127–2140.
[21] 戴 兵,罗鑫尧,单启伟,等. 循环冲击荷载下含孔洞岩石损伤特性与能量耗散分析[J]. 中国安全科学学报,2020,30(7):69−77. DAI Bing,LUO Xinyao,SHAN Qiwei,et al. Analysis on damage characteristics and energy dissipation of rock with a single hole under cyclic impact loads[J]. China Safety Science Journal,2020,30(7):69−77.
[22] TAO M,MA A,CAO W,et al. Dynamic response of pre-stressed rock with a circular cavity subject to transient loading[J]. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences,2017,99:1−8. doi: 10.1016/j.ijrmms.2017.09.003
[23] ZHOU Y,XIA K,LI X,et al. Suggested methods for determining the dynamic strength parameters and mode-I fracture toughness of rock materials[J]. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences,2011,49(1):105−112.
[24] 吴拥政,孙卓越,付玉凯. 三维动静加载下不同长径比煤样力学特性及能量耗散规律[J]. 岩石力学与工程学报,2022,41(5):877–888. WU Yongzheng,SUN Zhuoyue,FU Yukai. Mechanical properties and energy dissipation laws of coal samples with different length-to-diameter ratios under 3D coupled static and dynamic loads[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2022,41(5):877–888.
[25] ZHAGN X P,WONG L N Y. Cracking processes in rock-like material containing a single flaw under uniaxial compression:a numerical study based on parallel bonded-particle model approach[J]. Rock Mechanics and Rock Engineering,2012,45(5):711−737.
[26] 孙卓越,吴拥政,孙久政,等. 三维动静加载下煤样动态变形模量长径比效应[J]. 采矿与岩层控制工程学报,2022,4(4):043021. SUN Zhuoyue,WU Yongzheng,SUN Jiuzheng,et al. Length-to-diameter ratio effect of dynamic deformation modulus of coal samples under three-dimensional dynamic and static loading[J]. Journal of Mining and Strata Control Engineering,2022,4(4):043021.
[27] 翟新献,翟俨伟,刘勤裕,等. 冲击作用下含水煤样能量吸收和耗散规律及本构关系研究[J]. 振动与冲击,2023,42(6):202−211. ZHAI Xinxian,ZHAI Yanwei,LIU Qinyu,et al. Energy absorption and dissipation and the constitutive relation of water-bearing coal specimens under impact load[J]. Journal of Vibration and Shock,2023,42(6):202−211.
[28] 杨仁树,李炜煜,方士正,等. 波阻抗对岩石动力学特性影响的模拟试验研究[J]. 振动与冲击,2020,39(3):178−185. YANG Renshu,LI Weiyu,FANG Shizheng,et al. Tests for effects of wave impedance on rock’s dynamic performance[J]. Journal of Vibration and Shock,2020,39(3):178−185.
[29] 潘俊锋,闫耀东,马宏源,等. 一次成孔300 mm煤层大直径钻孔防冲效能试验[J]. 采矿与岩层控制工程学报,2022,4(5):053913. PAN Junfeng,YAN Yaodong,MA Hongyuan,et al. Using 300 mm diameter boreholes for coal burst prevention a case study[J]. Journal of Mining and Strata Control Engineering,2022,4(5):053013.