胡家河煤礦特厚堅硬煤層煤柱區(qū)沖擊礦壓規(guī)律及防治研究.pdf

1、煤礦沖擊礦壓防治是一個世界性難題，近年來，隨著煤礦開采深度的增加，沖擊礦壓問題日益突出，尤其是煤柱區(qū)的沖擊礦壓更為嚴(yán)重。本文以胡家河煤礦401102工作面區(qū)段煤柱區(qū)沖擊礦壓防治為研究對象，通過理論分析、數(shù)值模擬及現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)分析等方法，分析了特厚堅硬煤層、堅硬頂板條件下區(qū)段煤柱區(qū)沖擊礦壓發(fā)生機(jī)理，研究了礦震規(guī)律及沖擊礦壓防治技術(shù)，優(yōu)化了煤柱區(qū)巷道布置，為類似條件下礦井安全開采提供理論依據(jù)和借鑒。
　　基于礦山壓力與巖層控制、材料力

2、學(xué)等相關(guān)理論，分析了特厚堅硬煤層煤柱區(qū)覆巖結(jié)構(gòu)特征及應(yīng)力分布規(guī)律，確定了關(guān)鍵層位置及“T”型覆巖空間結(jié)構(gòu)。通過“動靜疊加誘發(fā)沖擊原理，確定了以自重應(yīng)力、構(gòu)造應(yīng)力及支承應(yīng)力為主的靜載力源及老頂來壓、覆巖運(yùn)動為主的動載力源，分析了特厚堅硬煤層煤柱區(qū)沖擊礦壓主要顯現(xiàn)方式。
　　根據(jù)現(xiàn)場實測參數(shù)，建立了FLAC2D數(shù)值模型，模擬分析了動靜載疊加作用下煤柱區(qū)應(yīng)力分布狀態(tài)及變形特征，結(jié)果表明：靜載條件下煤柱區(qū)積聚了較高的彈性變形能，在動載擾動

3、疊加作用下應(yīng)力瞬間增加，當(dāng)超過其承載極限后誘發(fā)沖擊破壞；應(yīng)力增量隨著加載強(qiáng)度的增加而逐漸升高，當(dāng)加載75MPa時，應(yīng)力增量可達(dá)11.2MPa；同時動載作用加劇了采掘空間煤巖體損傷破壞程度，破壞周圍煤巖體的整體結(jié)構(gòu)，塑性破壞區(qū)面積擴(kuò)大，應(yīng)力轉(zhuǎn)移，底板的位移量明顯增加。
　　結(jié)合工作面布置參數(shù)及煤層賦存條件，分析了煤柱內(nèi)垂直應(yīng)力隨煤柱寬度增加的變化規(guī)律，結(jié)果顯示：當(dāng)煤柱寬度較小時，垂直應(yīng)力隨著煤柱寬度的增加而增加，當(dāng)煤柱寬度在20~2

4、5m之間達(dá)到峰值，之后隨著煤柱寬度的增加呈“馬鞍”狀分布。根據(jù)模擬結(jié)果對煤柱區(qū)巷道留設(shè)方式進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。
　　分析了礦震能量、頻次變化規(guī)律，應(yīng)用沖擊變形能指標(biāo)和震動波CT技術(shù)，建立了評價指標(biāo)值，實現(xiàn)了區(qū)域性的動靜載聯(lián)合監(jiān)測，并結(jié)合綜合指數(shù)法對采掘期間煤柱區(qū)沖擊危險區(qū)域進(jìn)行了劃分，針對不同的危險等級提出了以大直徑鉆孔卸壓、煤體卸壓爆破、頂板深孔爆破為主的卸壓治理方案，現(xiàn)場應(yīng)用表明：卸壓措施可改變周圍煤巖體的儲能結(jié)構(gòu)，有效地降低煤柱