向斜构造对乌东煤矿冲击地压的影响研究

【摘要】：乌东井田含煤32层,现主采B1+2、B3+6两组煤,煤层厚度分别为30 m和40 m,煤层平均倾角均为87°,为急倾斜特厚煤层开采。矿井采用斜井多水平开拓,分段放顶煤工艺进行回采。2011年至今,乌东煤矿急倾斜煤层工作面共发生了 5次冲击地压事故,对矿井安全生产造成了严重威胁。急倾斜煤层处在八道湾向斜南翼,随着矿井采掘工程向深部延伸,煤岩体进一步表现为应力集中和能量集聚,冲击地压发生的危险性将进一步增强,已经成为乌东煤矿目前安全生产中亟待解决的重大问题。论文以八道湾向斜构造为研究背景,统计分析了向斜构造区域冲击地压显现情况,明确构造区域冲击地压显现特点;通过实验室测试,测定向斜区域煤岩体的物理力学性质和冲击倾向性;综合运用理论分析、类比推理等研究方法,分析了乌东煤矿八道湾向斜的构造形成,确定了向斜轴部影响范围并研究了轴部影响区的主应力分布特征;理论分析了乌东煤矿冲击地压显现的构造应力条件,分析了弯曲岩层对掘进巷道稳定性的影响;运用数值模拟的方法对现有开采方案及对比开采方案进行研究,分析采动应力场变化规律,最终确定适合于向斜构造翼部煤层开采的优选方案,同时也为矿井冲击地压防治方案的设计提供理论依据。研究结果表明:乌东煤矿向斜煤岩体具有弱冲击倾向性,八道湾向斜为一断层转折褶皱;确定了八道湾向斜+225 m水平以下煤岩体邻近轴部影响范围,向斜轴部影响区主应力达到较高水平,水平主应力值约为垂直主应力的2.5倍,体现了向斜轴部构造应力集中的特征;确定了先采B1+2煤层后采B3+6煤层为更优方案,确定了向斜翼部工作面超前支撑压力影响范围40 m～65 m,应力峰值为8.8 MPa～11.8 MPa,工作面侧向支撑压力范围为15m～20 m,为矿井冲击地压防治方案的设计提供理论依据,对类似的向斜构造区域冲击地压防治具有指导意义。