胡家河煤矿特厚坚硬煤层煤柱区冲击矿压规律及防治研究

发布时间：2017-01-21 19:25

本文关键词：胡家河煤矿特厚坚硬煤层煤柱区冲击矿压规律及防治研究，，由笔耕文化传播整理发布。

《中国矿业大学》 2015年

胡家河煤矿特厚坚硬煤层煤柱区冲击矿压规律及防治研究

苏振国

【摘要】：煤矿冲击矿压防治是一个世界性难题,近年来,随着煤矿开采深度的增加,冲击矿压问题日益突出,尤其是煤柱区的冲击矿压更为严重。本文以胡家河煤矿401102工作面区段煤柱区冲击矿压防治为研究对象,通过理论分析、数值模拟及现场实测数据分析等方法,分析了特厚坚硬煤层、坚硬顶板条件下区段煤柱区冲击矿压发生机理,研究了矿震规律及冲击矿压防治技术,优化了煤柱区巷道布置,为类似条件下矿井安全开采提供理论依据和借鉴。基于矿山压力与岩层控制、材料力学等相关理论,分析了特厚坚硬煤层煤柱区覆岩结构特征及应力分布规律,确定了关键层位置及“T”型覆岩空间结构。通过“动静叠加诱发冲击原理,确定了以自重应力、构造应力及支承应力为主的静载力源及老顶来压、覆岩运动为主的动载力源,分析了特厚坚硬煤层煤柱区冲击矿压主要显现方式。根据现场实测参数,建立了FLAC2D数值模型,模拟分析了动静载叠加作用下煤柱区应力分布状态及变形特征,结果表明:静载条件下煤柱区积聚了较高的弹性变形能,在动载扰动叠加作用下应力瞬间增加,当超过其承载极限后诱发冲击破坏;应力增量随着加载强度的增加而逐渐升高,当加载75MPa时,应力增量可达11.2MPa;同时动载作用加剧了采掘空间煤岩体损伤破坏程度,破坏周围煤岩体的整体结构,塑性破坏区面积扩大,应力转移,底板的位移量明显增加。结合工作面布置参数及煤层赋存条件,分析了煤柱内垂直应力随煤柱宽度增加的变化规律,结果显示:当煤柱宽度较小时,垂直应力随着煤柱宽度的增加而增加,当煤柱宽度在20~25m之间达到峰值,之后随着煤柱宽度的增加呈“马鞍”状分布。根据模拟结果对煤柱区巷道留设方式进行了优化设计。分析了矿震能量、频次变化规律,应用冲击变形能指标和震动波CT技术,建立了评价指标值,实现了区域性的动静载联合监测,并结合综合指数法对采掘期间煤柱区冲击危险区域进行了划分,针对不同的危险等级提出了以大直径钻孔卸压、煤体卸压爆破、顶板深孔爆破为主的卸压治理方案,现场应用表明:卸压措施可改变周围煤岩体的储能结构,有效地降低煤柱内的应力集中程度,防冲效果明显。

【关键词】：
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD324
【目录】：

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