孟村矿深埋特厚煤层巷道冲击地压预测预报与防治技术

【摘要】：开展深埋特厚煤层巷道冲击地压预测预报和防治技术研究具有重要的理论和工程价值。本文以陕西彬长矿区孟村矿为依托,通过理论分析、室内试验与现场实测相结合的手段研究冲击地压发生的机理、预测预报理论与防治技术,主要工作和结论是:(1)分析了孟村矿煤层巷道发生冲击地压的主要原因,研究发现:巷道掘进过程中穿越褶皱及断层区域,最大水平主应力为垂直主应力的1.66-2.10倍,属于构造型高应力区域;孟村矿煤层为深埋煤层,平均埋深672m,地应力大且其力学特性与浅部相比具有较大差别;煤层为特厚煤层,平均厚度19.95m,与薄及中厚煤层发生冲击地压相比其释放能量多、破坏区域大、影响范围广;采掘活动中产生的动载荷与原有高地应力下静载荷的耦合作用是导致冲击地压发生的主要因素。(2)通过煤岩室内三轴静载试验研究发现:围压越大,煤体内部储存的弹性变性能越多,破坏时释放能量越多;煤岩室内三轴动静载组合试验研究发现:三轴动静载组合中振幅及围压不变条件下频率越低其破坏时释放能量越多;动载作用下声发射幅值呈现出阶段性变化特征,且可将其快速上升阶段作为煤体发生破坏的前兆信息,借此可预测其发生破坏的时间段。(3)针对孟村矿巷道冲击地压机理提出了层次化监测预警技术,采用层次化监测模型,吸收了综合指数法、微震法与钻屑法各自的优点,在空间上形成了“全局-区域-局部”的特征,在时间上形成了“实时-动态-连续”的特点,为孟村矿巷道冲击地压的预测预报提供了合理有效的预测方式。(4)提出了以“强卸强支,减震吸能”理念为基础的冲击地压煤矿矩形巷道复合支护体系与大直径钻孔卸压相结合的综合防治方案。工程实践表明,提出的防冲措施合理有效。