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深部大条带综采冲击地压危险性研究

孔令峰  
【摘要】:结合岩石应力应变全程曲线,得知煤岩在峰值强度后呈现渐进破坏和脆性破坏两种形式,并且脆性破坏时易导致发生冲击地压。采用弹塑性力学、岩石力学和矿山压力有关理论建立了深部条采下顶板结构的力学模型,并对一般采场和孤岛采场的冲击破坏机理进行理论分析,得知一般采场下老项的初次来压和周期来压期间是工作面冲击地压发生的高危时期;对于孤岛采场,顶板载荷和采空区跨度达到极限状态时易诱发工作面冲击地压。应用通用离散元程序UDEC3.1,对深部大条带工作面走向与侧向煤柱支承压力进行模拟分析,得出了支承压力的分布规律,进一步揭示煤岩能量释放规律并对冲击地压危险区域进行划分。对深部条采下煤柱回收的冲击危险性进行分析,对于常规采煤工作面,将可能发生的冲击地压分为顶板断裂型、煤体压缩型及底板鼓出型三种类型;条带工作面的冲击危险主要位于支承压力发展的第二个阶段,冲击形式主要为煤体型或顶板型;巷道冲击危险主要位于沿巷道侧向和工作面走向高支承压力叠加区域的巷道顺槽中,冲击形式为帮煤突出;孤岛煤柱随煤柱尺寸减小,支承压力逐渐由低应力马鞍型分布转向高应力拱型分布,冲击危险性逐渐增大。当煤柱尺寸过小时,整个煤柱发生塑性破坏,不会发生冲击危险,但整个煤柱很可能会发生失稳。大条带孤岛煤柱一般不会在采空区发生煤柱型冲击地压,其冲击危险主要发生在采动影响下沿煤柱走向和侧向高支承压力叠加区域的巷道顺槽中。另外,孤岛煤柱中巷道布置在低应力区或者采用沿空送巷都会大大降低巷道的冲击危险。最后结合本文研究成果,针对梁宝寺矿3107条带工作面进行冲击地压危险性分析与评价,并提出了相应的防治措施,有效消除了工作面冲击地压危险,取得了良好的应用效果,完善了深部大条带综采冲击地压危险性评价理论与方法。


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