特厚煤层掘进巷道冲击地压分区防控研究

发布时间：2020-09-02 09:02

　　 针对近年来我国特厚煤层掘进巷道恶性冲击地压事故多发的现状,亟需在理论上揭示特厚煤层掘进巷道冲击地压发生机理,从而为掘进巷道冲击地压监测预警及治理提供理论基础。本文以特厚煤层掘进巷道冲击地压事故为背景,通过现场调研、案例分析、理论研究、数值模拟、物理测试和工程现场实践等手段,对特厚煤层掘进巷道冲击地压分区防控进行了研究,取得以下主要结论:(1)揭示了掘进巷道围岩塑性圈动态演化特征。将掘进巷道分为迎头区、塑性圈动态演化区和塑性圈稳定区,分别建立了对应的冲击力学模型,提出了不同分区发生冲击地压的力学判别方法。(2)研究了特厚煤层掘进巷道冲击地压分区发生机理。迎头区冲击机理为掘进扰动应力与构造应力叠加超过临界冲击应力导致;塑性圈动态演化区冲击机理为巷道围岩应力调整过程中局部应力集中超过临界冲击应力导致;塑性圈稳定区冲击机理为巷道围岩不稳定蠕变导致。(3)提出了煤层综合弹性能指数、应力比指数和冲击能量速度指数的冲击危险性评价方法。采用模糊数学方法分别将弹性能指数、应力比指数及冲击能量速度指数进行量化,建立了特厚煤层巷道冲击危险性的综合评价指标体系。(4)构建了特厚煤层掘进巷道冲击地压分区多参量监测预警方法。建立了掘进巷道冲击地压综合监测预警指标体系(围岩震动、围岩应力动态、锚杆锚索支护力和煤体钻屑量)和危险性判别流程,提出了特厚煤层掘进巷道“地音、钻孔应力、锚杆(索)应力、钻屑量”多参量冲击地压分区监测预警技术,研发了煤矿用冲击地压多参量监测系统。(5)研究并实施了特厚煤层掘进巷道冲击地压分区防控方法。通过采取基于防冲的煤柱留设、冲击危险性评价、冲击地压多参量监测预警及卸压解危等综合防冲措施,有效解决了特厚煤层掘进巷道冲击地压防治难题。研究成果在义马矿区和彬长矿区得到了推广应用,取得了良好的经济效益和社会效益。
【学位单位】：北京科技大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TD324
【部分图文】：

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