矿震扰动下采区煤柱应力偏量集中区诱冲机制及防治方法
本文选题:采区煤柱 切入点:冲击地压 出处:《中国矿业大学学报》2017年06期
【摘要】:以张双楼矿西一采区生产地质条件为工程背景,基于应力偏量、等效应力、Mises强度准则、能量释放速率分析了煤岩冲击失稳的充要判别准则,揭示了采区煤柱覆岩结构、应力偏量、矿震事件随工作面回采演化规律,并探讨了矿震扰动下采区煤柱冲击危险防治方法.结果表明:煤岩冲击失稳充要条件为开采活动及矿震扰动引起的应力偏量超过煤岩体强度极限,且单位时间内煤岩系统释放弹性能量与矿震应力波输入能量之和大于煤岩系统稳态破坏消耗能量;随着采区工作面持续开采,采区煤柱两侧覆岩形成"T"型悬臂结构并不断损伤破坏;以标量应力偏量第二不变量J2表征应力偏量σ′_(ij),煤柱区应力偏量前期呈"M"型分布并逐渐向单峰型转变,屈服破坏区逐渐向煤柱中部扩展;以矿震频次、能量、震源位置表征应力波扰动σ_(ij)~d,矿震扰动以低能量事件为主,且主要集中于正回采工作面及采区煤柱区域.根据分析结果,提出矿震扰动下采区煤柱切顶爆破、扩大采区煤柱宽度、跨上山开采、大直径钻孔卸压等防冲方法.
[Abstract]:Based on the engineering background of the production geological conditions in the West No. 1 mining area of Zhangshuanglou Mine, based on the stress deviation, equivalent stress and Mises strength criterion, and the energy release rate, this paper analyzes the criterion of filling and distinguishing the instability of coal and rock impact, and reveals the coal pillar overburden structure in the mining area. The stress deviation, mine earthquake event and the evolution law of mining face, The method of preventing and controlling coal pillar impact risk under mining earthquake disturbance is discussed. The results show that the coal rock impact instability is necessary and sufficient condition that the stress deviation caused by mining activity and mine earthquake disturbance exceeds the strength limit of coal and rock mass. Moreover, the sum of elastic energy released by coal and rock system and the input energy of seismic stress wave per unit time is larger than that of steady state destruction of coal and rock system. A "T" type cantilever structure is formed on both sides of coal pillar in the mining area, and the second invariant J _ 2 of scalar stress deviation is used to characterize the stress deviation 蟽 _ I _ (J _ 2), and the stress deviation in the early stage of the coal pillar is "M" type and gradually changes to the single peak type. The yield failure zone gradually extends to the middle of the coal pillar, and the stress wave disturbance 蟽 ~ (1) is characterized by the frequency, energy and source location of the mine, and the disturbance of the mine earthquake is mainly a low energy event, which is mainly concentrated in the positive mining face and the coal pillar area in the mining area. According to the results of the analysis, This paper puts forward the anti-scour methods such as roof blasting of coal pillar in mining area under disturbance of mine earthquake, expanding the width of pillar in mining area, mining up hill, releasing pressure from large diameter borehole, etc.
【作者单位】: 中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院;中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室;中国矿业大学矿业工程学院;
【基金】:国家重点研发计划项目(2016YFC0600708,2016YFC0801401) 中央高校基本科研业务费项目(2009QM01)
【分类号】:TD324
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,本文编号:1685049
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