东滩煤矿厚硬顶板工作面冲击危险综合预测及防治研究

发布时间：2020-07-15 03:53

【摘要】：随着我国煤炭资源开采深度和强度的逐渐增大,冲击地压已经成为煤炭资源深部开采过程中面临的最严重的灾害之一。东滩煤矿已进入深部阶段,受埋深和地应力增大的影响,矿井发生冲击地压的危险可能性大大增加,且3煤上方厚层坚硬顶板的存在进一步增大了其发生冲击地压的可能性。因此,研究深部厚层顶板条件下工作面冲击危险综合预测与防治显得尤为重要。本文以东滩矿63上04工作面为工程背景,综合采用理论分析、现场调研、数值模拟以及工程实践等研究手段,对东滩煤矿厚硬顶板工作面冲击地压危险源及诱冲机理、冲击危险综合预测和防治方法展开系统研究,取得了如下成果:(1)根据东滩煤矿63上04工作面工程地质概况,分析了工作面开采过程中的冲击危险因素,对工作面冲击危险源进行了准确的辨识;通过建立工作面厚硬顶板岩梁力学模型,分析揭示了厚硬顶板工作面冲击地压诱发机理,研究得出:东滩煤矿63上04工作面冲击地压危险源主要有开采深度、顶底板性质、厚硬顶板活动及地质构造等因素,其中顶底板性质和煤层上方厚硬顶板活动其关键诱因。(2)应用FLAC3D数值模拟软件,模拟研究揭示了不同推进步距下工作面厚层坚硬顶板弹性应变能分布规律与其支承压力分布规律,二者具有较大程度的相似性,均呈半椭圆形分布,越靠近工作面中央位置应。变能密度峰值和支承压力峰值比两端距离煤.壁越远、峰值越大,工作面厚硬顶板岩层超前断裂位置的前方是能量积聚程度最高的区域;且当工作面推进至采空区见方时冲击危险较高。(3)基于工作面冲击危险源辨识结果,综合运用综合指数法、可能性指数法和“三条件”判别法等对东滩煤矿63上04工作面冲击危险进行综合预测和判定,认为63上04工作面具有中等冲击危险性;根据冲击危险等级判定结果,综合考虑地质构造条件、开采条件等因素影响,对工作面冲击地压危险区域进行等级划分和区域圈定,为下一步工作面生产期间冲击地压危险的精细化监测治理提供了重要的依据。(4)基于工作面冲击地压危险区域划分结果,结合工作面的具体情况,提出了采用微震监测和钻屑法联合监测预警方法,分析了工作面回采期间大能量微震事件分布规律、以及其发生的前兆特征,得出工作面上方坚硬顶板的破断运动易产生较大微震能量事件,冲击危险性较高的结论,提出了采用大直径钻孔卸压并对冲击地压危险区域进行分级卸压处理,并对工作面上方坚硬顶板采取爆破断顶的方法,取得了较好的效果。
【学位授予单位】：山东科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD324
【图文】：

绪论逡逑据不完全统计，截至２０１７年底，全国范围内发生过冲击地压的矿井数量由逡逑１９８５年的３２个增加到现在的１８０多个，如图１．２所示，分布在全国的２０多个逡逑省市、自治区等。冲击地压已成为我国深部煤矿开采所面临的重大安全问题。逡逑山东矿区是典型的受冲击地压灾害威胁的矿区，２０１７年山东省共有超过３５逡逑个煤矿的１００多个回采工作面、３０多个煤矿的２００多条巷道受冲击地压灾害威逡逑胁。对山东省内２５个冲击地压矿井（含按冲击地压矿井管理的有潜在冲击危险逡逑矿井）进行现场调研，基本涵盖了省内大部分冲击地压矿井，调研的矿井主要逡逑分布在济宁矿区、菏泽矿区、枣庄矿区与新纹矿区。调研结果如图１．３所示。逡逑恀魏遍、、n佩义希浚海桑�－上：卜，豹’卜十逡逑＼ｊｊｙ邋＼＾ｙ逡逑（ａ）采深逦（ｂ）坚硬顶板逦（ｃ）采掘高应力逡逑图１．３调研矿井冲击地压诱因分析逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．３邋Ａｎａｌｙｓｉｓ邋ｏｆ邋ｉｎｄｕｃｅｍｅｎｔ邋ｏｆ邋ｍｉｎｅ邋ｒｏｃｋ邋ｂｕｒｓｔ逡逑从图１．３可以看出，矿井进入深部开采后，坚硬顶板活动对冲击地压的发生逡逑起主导作用，采掘形成的高应力进一步增加了矿井发生冲击地压的可能性，而逡逑厚硬顶板在煤炭赋存形成过程中普遍存在，由于其具有独特的物理力学性质，逡逑致使煤炭开采过程中不易破断。实践证明，坚硬顶板条件下易发生冲击地压，逡逑同时还会由于顶板的运动造成其它复合型地质灾�

本文编号：2755938