特厚坚硬煤层分层放顶煤开采冲击机理及防治技术研究

发布时间：2020-06-08 02:03

【摘要】：冲击地压是围岩体力学平衡遭到破坏,原始应力重新分布,引起巨大而强烈的震动同时伴有大量的煤(岩)块被抛出的一种动力灾害是一种对煤矿生产带来巨大威胁的矿压显现形式。特厚坚硬煤层分层开采条件下的冲击地压的影响因素有很多,包括顶板、煤柱、构造及煤岩体性质等,但发生的冲击的表现形式主要为底板冲击,底板型冲击破坏范围大,发生机理复杂,防治困难,因此有必要对特厚坚硬煤层分层综放开采的冲击机理及防治技术进行研究。本文以胡家河煤矿401102工作面特厚煤层开采冲击地压防治为研究对象,通过理论分析、数值模拟及现场实测数据分析等方法,分别从开采深度、煤层冲击倾向、煤层厚度、煤柱的影响、顶板岩性特征等六个方面对特厚煤层分层开采冲击地压诱发因素进行了研究,提出了特厚坚硬煤层分层放顶煤开采的冲击的主要表现形式为底板型冲击。在胡家河矿地应力测试结果的基础上,结合动静载叠加诱发冲击原理,提出了特厚煤层分层开采底板冲击矿压诱发机理及类型,建立了底板应力计算模型;通过对特厚煤层分层开采顶板活动规律的分析,提出了胡家河矿工作面动载的主要诱发因素来自老顶的来压、采掘活动引起矿井煤岩体局部的高应力集中,其中开采扰动导致顶板甚至上覆岩层的运动、断裂形成的高能量矿震是工作面的主要动载动力源。提出了局部卸压与降低应力集中程度的方法进行冲击矿压灾害控制解危技术及防范措施,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,分析了矿震能量、频次变化规律,应用冲击变形能指标,卸压措施有效地降低煤岩体中的应力集中程度,防冲效果明显,为类似条件下矿井安全开采提供理论依据和借鉴。
【图文】：

矿业公司,地理位置

图 1-1 胡家河矿业公司地理位置矿井有水、火、瓦斯、顶板及煤尘等 5 大灾害，同时伴有局部地矿井水文地质类型为“极复杂”型，矿井正常涌水量 1670m3/h，回洛河组砂岩含水层影响，洛河组含水层厚度 265.05～388.85m，平粒砂岩为主，富水性中等，分布范围广，厚度大。矿井瓦斯等级鉴定结果为高瓦斯矿井，矿井绝对瓦斯涌出量为出量为 4.98m3/t，二氧化碳绝对涌出量为 8.07m3/min，相对涌出量层属Ⅰ类易自燃煤层，发火期为 3-5 个月，有煤尘爆炸危险性，岩粉量 55%。至今，在 401102 面回风巷及泄水巷掘进过程，受到采动及异常压显现异常明显，掘进期间煤炮频繁，生产过程中多次出现顶板锚杆拉断，少数区域出现底鼓，严重时可导致皮带架位移，机电成人员伤害。据统计在 2012 年至 2013 年期间冲击矿压事件发生表 1-1 掘进期间矿压显现情况表

技术路线图

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【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD324

【参考文献】