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煤巷掘进面应力场演化特征及突出危险性评价模型

发布时间:2018-04-15 09:38

  本文选题:原岩地应力 + 采动应力 ; 参考:《采矿与安全工程学报》2017年02期


【摘要】:针对掘进工作面煤与瓦斯突出灾害多发的现状,分析突出矿区原岩地应力场特征,利用FLAC3D计算分析多种条件下煤巷掘进面的采动应力和破坏区分布特征,建立煤巷掘进面突出危险性评价模型,研究煤巷掘进面突出危险性的主控因素及影响机制。结果表明:我国突出矿区浅部最大水平应力较高,深部逐渐过渡为准静水压力场;煤巷掘进面前方存在明显的采动应力分区和渗透性分区现象,最大主应力方向控制着卸压区和塑性变形区的发育特征,三向应力不均时掘进面突出危险性加大;在卸压区和塑性变形区内,煤体内垂直于巷道轴向的应力与距迎头煤壁水平距离近似呈线性关系;掘进面过软硬煤变化带时,前方煤体采动应力出现明显异常,当煤巷由硬煤区进入软煤区时极易发生煤与瓦斯突出灾害;掘进面巷道断面尺寸、沿巷道轴向的水平应力及瓦斯压力梯度越大,卸压区越短,煤体强度越低,则煤巷掘进面突出危险性越高;垂直于巷道轴向的应力通过控制煤体剪应力大小、煤的破坏程度和强度、煤体渗透率和瓦斯压力梯度等影响着掘进面突出危险性大小。
[Abstract]:According to the status of the heading face of coal and gas outburst disasters, analysis of outstanding original rock stress field characteristics of mining area, using FLAC3D calculation and analysis under different conditions of coal roadway surface distribution capacity and failure of mining area, established the risk assessment model of coal roadway excavation face, the main control mechanism of coal roadway outburst the risk factors and effects. The results showed that China's outstanding maximum horizontal shallow mining area of high stress in deep, a gradual transition to the quasi hydrostatic pressure field; the front surface of coal roadway has obvious mining stress and permeability zoning zoning phenomenon, the maximum principal stress direction control with pressure relief area and development characteristics the plastic deformation zone, three dimensional stress uneven heading face outburst increase; in relief area and plastic deformation area, and away from the head of coal wall horizontal distance is approximately linear relationship stress perpendicular to the axial direction of the roadway in coal seam excavation; In the face of soft and hard coal change, front coal mining stress appear abnormal, when coal roadway by hard soft prone area into the area of coal and gas outburst disaster; excavation face roadway section, along the roadway axial stress level and the gas pressure gradient increases, pressure relief area shorter. Coal strength is low, then the driving face of coal roadway outburst is higher; perpendicular to the roadway axial stress by shear stress control of coal, coal damage and strength, coal permeability and gas pressure gradient affects the heading face outburst danger.

【作者单位】: 中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院;煤炭科学技术研究院有限公司安全分院;煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室(煤炭科学研究总院);
【基金】:国家自然科学基金项目(51474219,51504137) 国家重点研发计划项目(2016YFC0801402,2016YFC0600708)
【分类号】:TD713

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本文编号:1753586

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