采動(dòng)空間圍巖應(yīng)力監(jiān)測(cè)技術(shù)及應(yīng)用研究.pdf

1、隨著我國(guó)煤礦開采深度及強(qiáng)度不斷增加,采動(dòng)空間圍巖應(yīng)力分布變化越來越復(fù)雜,由采動(dòng)圍巖應(yīng)力引起的煤巖失穩(wěn)現(xiàn)象也日趨嚴(yán)重。采動(dòng)圍巖應(yīng)力實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)研究,有助于深入分析并揭示采動(dòng)空間圍巖應(yīng)力的分布及演化規(guī)律,從而為準(zhǔn)確預(yù)測(cè)預(yù)防沖擊地壓等煤巖動(dòng)力災(zāi)害提供技術(shù)支持。針對(duì)現(xiàn)有應(yīng)力計(jì)與煤巖體耦合困難,本文建立了應(yīng)力計(jì)與鉆孔周圍煤巖體耦合力學(xué)模型;揭示了應(yīng)力計(jì)與煤巖體耦合力學(xué)機(jī)理;開發(fā)了能夠與煤巖體良好耦合的采動(dòng)應(yīng)力實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng);運(yùn)用該系統(tǒng)并結(jié)合FLAC3D

2、等技術(shù)研究了采動(dòng)空間圍巖應(yīng)力時(shí)空分布及其演化規(guī)律;在此基礎(chǔ)上,提出了采掘空間采動(dòng)應(yīng)力臨界梯度預(yù)警技術(shù)及方法,并在現(xiàn)場(chǎng)得到驗(yàn)證和應(yīng)用。本文主要研究成果如下:
　　(1)建立了應(yīng)力計(jì)與鉆孔周圍煤巖體耦合力學(xué)模型,揭示了應(yīng)力計(jì)與煤巖體耦合力學(xué)機(jī)理,為確定應(yīng)力計(jì)合理初承力及實(shí)現(xiàn)應(yīng)力計(jì)與煤巖體的最佳耦合提供理論依據(jù)。
　　(2)發(fā)明了采動(dòng)應(yīng)力實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)及方法,開發(fā)了采動(dòng)應(yīng)力實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),該系統(tǒng)中應(yīng)力計(jì)能夠與鉆孔周圍煤巖體自適應(yīng)良好耦

3、合,且可實(shí)現(xiàn)單向、雙向及三向應(yīng)力實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),并能與KJ系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)力數(shù)據(jù)的同步實(shí)時(shí)傳輸、存儲(chǔ)與處理;提出了按照一定角度組合應(yīng)力感應(yīng)探頭,監(jiān)測(cè)以鉆孔軸心為法線的平面中兩個(gè)主應(yīng)力大小及方向變化的方法。
　　(3)應(yīng)用采動(dòng)應(yīng)力實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)梁北煤礦11061軟煤孤島綜采工作面動(dòng)壓區(qū)應(yīng)力進(jìn)行了監(jiān)測(cè)研究,并結(jié)合FLAC3D數(shù)值模擬、電磁輻射及支護(hù)阻力監(jiān)測(cè)技術(shù),綜合分析了采動(dòng)空間圍巖應(yīng)力的時(shí)空分布及演化規(guī)律。結(jié)果表明:11061軟

4、煤孤島工作面煤體中采動(dòng)應(yīng)力以垂直方向?yàn)橹?影響范圍及變化量相對(duì)水平應(yīng)力較大;煤壁前方卸壓帶寬度約為6m,采動(dòng)影響距離約為120m,相對(duì)一般綜采工作面偏大;相鄰采空區(qū)疊加應(yīng)力在傾向產(chǎn)生雙應(yīng)力峰值,小的應(yīng)力峰值距巷幫約為6～8m,大的應(yīng)力峰值距巷幫約為17m。
　　(4)提出了采掘空間采動(dòng)應(yīng)力臨界梯度預(yù)警技術(shù),該技術(shù)包含采動(dòng)應(yīng)力、鉆屑量、電磁輻射、支護(hù)阻力指標(biāo),并在11061工作面進(jìn)行了驗(yàn)證和應(yīng)用。結(jié)果表明:在煤巖體物理性質(zhì)、地質(zhì)條件