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大台井冲击地压动力条件分析与防治技术研究

兰天伟  
【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。


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