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综放采场沿空巷道底板冲击地压防治研究

白金超  
【摘要】:针对有冲击倾向性的综放采场沿空巷道存在底板冲击危险性、常规采取的卸压解危措施存在工程量大、工序繁琐且不能有效防治冲击地压等问题,论文通过理论分析、数值模拟、现场实测等方法对综放采场沿空巷道底板冲击地压的影响因素、诱冲机制、减冲效果进行了研究,在此基础上提出了底板防冲控制措施,并在现场进行实践应用和防冲效果评价。主要研究内容包括: (1)在分析煤岩层冲击危险性评价方法的基础上,对采场冲击危险性评估方法进行了研究。通过对现行冲击危险性评价方法进行总结和分析,得到动态监测信息(震动场、应力场、钻屑量)与冲击地压的关系,构建了一种基于采前冲击地压影响因素分析和震动场-应力场-煤粉量的静-动联合评价新方法:微震+地音区域监测确定危险区域。煤岩体应力近距离监测,防止防冲扩大化,提高防冲评价效果。继而采用钻屑法点监测验证,对防冲评价效果做进一步的检验,实现监测范围从大到小,评价冲击危险性从远到近,评价效果由面到点的评价新方法。 (2)通过微震监测揭示底板诱冲机制,结合底板诱冲因素分析,综合考虑顶板和底板受力情况,建立综放采场沿空巷道底板冲击失稳力学模型,并由此探明各参数对底板破坏的应力及能量条件的影响,明确各参数对底板冲击危险性的影响,以此揭示沿空巷道底板防冲控制机制:通过改变底板积聚能量的应力环境,降低强动压对巷道底板冲击作用,进而实现对冲击危险解危控制。 (3)采用力学分析和数值模拟对合理沿空巷道布置方案及其解危控制效果进行了研究,得到防冲采场设计方案2围岩应力较方案1低,巷道底板塑性区范围较大,缓冲能力强,有利于防止冲击地压。 (4)基于上述分析,确定方案2的底板冲击防治方案,并在有发生冲击地压可能性的新汶矿业集团华丰煤矿进行试验研究。通过“震动场-应力场-煤粉量”防冲效果评价表明,防冲采场设计(方案2)能有效防止底板冲击地压。 根据以上研究成果,针对有发生底板冲击可能性的华丰煤矿1412沿空巷道进行了工程应用实践,取得了明显效果,验证了沿空巷道无冲击危险性。


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