大台井冲击地压动力条件分析与防治技术研究

【摘要】：冲击地压是煤矿开采过程中遇到的严重矿井动力灾害之一，且随着煤炭资源开采深度的增加，冲击地压矿井数量和危害程度呈明显上升趋势，严重威胁煤矿的安全生产。冲击地压孕育和发生过程中影响因素多且机理复杂，是岩石力学和采矿工程领域研究解决的科学难题。 论文基于板块构造理论，综合运用理论分析、实验测试、数值计算等研究方法，通过对京西煤田区域地质构造特征和动力环境的研究，确定京西煤田具备产生冲击地压的动力条件。利用地质动力区划方法对京西煤田大台井进行了活动断块的划分，查明了各级活动断裂的活动性及对冲击地压的控制，建立了板块构造与矿井工程实际联系的地质构造模型，分析了区域内岩体应力分布状态并划分了构造应力区，确定了大台井具备产生冲击地压的应力条件。提出了冲击地压的发生受冲击地压系统的能量影响和控制，建立了理想“球形状”冲击地压系统，分析了冲击地压临界能量和冲击地压系统的尺度半径，通过对大台井冲击地压系统能量分析，确定大台井具备冲击地压发生的能量条件。 在大台井具备冲击地压发生的动力条件、应力条件和能量条件的基础上，综合分析了影响12槽冲击地压发生的9项地质因素指标，建立了急倾斜煤层冲击地压危险性评价的指标体系，划分了12槽冲击地压的危险区域。从冲击地压系统能量的角度，提出了开采下保护层的区域性防治冲击地压的方法，进行了保护范围和保护效果的分析，确定在保护开采条件下并结合煤层注水等局部解危措施开采12槽是可行的。