東升廟礦2＃采空區(qū)圍巖冒落危害預測及其防治研究.pdf

1、由于采礦歷史原因，東升廟礦形成大小不一、形狀各異的采空區(qū)數(shù)十處，這些采空區(qū)嚴重影響著礦山的安全生產(chǎn)。根據(jù)相關(guān)地質(zhì)部門的統(tǒng)計，目前東礦2＃采空區(qū)的規(guī)模較大，上盤圍巖和頂板總暴露面積達92968m2，采空區(qū)體積達1101540m3。如此大規(guī)模的采空區(qū)，上盤和頂板圍巖一旦發(fā)生大面積冒落，會壓縮空區(qū)的空氣，使空氣瞬間由采空區(qū)撲入生產(chǎn)巷道形成速度每秒數(shù)百米的空氣沖擊波，此外，冒落巖體還會對空區(qū)底部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生動力沖擊。由于沖擊波有很高的超壓，會對井下

2、人員和設(shè)備造成嚴重的損害，是影響礦山安全生產(chǎn)的潛在重大安全隱患。鑒于采空區(qū)存在如此大的安全隱患，本文就采空區(qū)圍巖冒落危害預測及防治措施做了比較詳細的研究。本論文主要采用Hertz彈塑性接觸理論、應(yīng)力擴散理論、能量守恒原理、理論建模（頂板冒落-空氣耦合沖擊力學模型）、MATALAB差分計算等方法對采空區(qū)存在的安全問題進行了研究，得出如下研究成果：
　　（1）采空區(qū)大冒落在采空區(qū)底部激發(fā)的空氣沖擊波波速約為38m/s，風壓約為4.6M

3、Pa，撲入生產(chǎn)巷道的最大波速約為523m/s，沖擊波以此速度在巷道內(nèi)傳播影響的距離為7812m。將冒落體簡化為一直徑6.4m的球體，以31m/s的速度撞擊底部結(jié)構(gòu)，最終求得最大沖擊力為4.34×109N，結(jié)構(gòu)內(nèi)部最大應(yīng)力為9176397Pa，結(jié)構(gòu)會發(fā)生破壞。
　?。?）基于激波管試驗和多孔介質(zhì)內(nèi)空氣流動理論，綜合計算得到墊層厚度為18m,并引入一個綜合影響因子K對墊層厚度公式進行了修正。
　?。?）基于Hertz彈塑性接觸理