分层综放开采全煤巷道冲击矿压防治技术研究

发布时间：2017-07-14 15:26

  本文关键词：分层综放开采全煤巷道冲击矿压防治技术研究

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【摘要】：目前国内采取分层综放开采的矿井主要集中在西部地区,其中华亭及彬长矿区均出现了较强烈的冲击动力灾害。为了降低此类矿井冲击矿压的危害程度,本文通过实验室实验、理论分析、数值模拟及现场实践等方法,分析了厚硬煤层、坚硬顶板、高水平应力等开采条件下全煤巷道冲击矿压发生机理,研究引起煤层巷道动静载变化的外部诱因,提出冲击危险监测预警对策以及防治思路,为类似条件下矿井安全开采提供理论依据和借鉴。统计发现,分层综放开采条件下冲击显现一般发生在采掘生产(86%)过程中;显现事故主要表现为底鼓(占比88%)、支护失效(占比43%)、顶板下沉(占比40%),临近背斜构造时易出现漏顶事故;冲击破坏显现长度一般集中在90m以内(占比87%)。通过煤试样单轴加载试验及数值模拟的方法,分析不同物理性质煤试件在特定加载条件下的响应特征,发现该类煤层在外界动静载扰动影响下,煤体容易产生“弹性核”并发生爆炸性的突然破坏;根据全煤巷道受动静载影响方式不同,将巷道围岩的破坏类型分为水平应力主导、垂直应力主导以及动态应力主导三种,并给出底板冲击破坏的判别指标。数值模拟结果表明,650m埋深条件下巷道围岩出现应力集中,最高达到1.5倍原岩应力;高水平应力下煤层巷道发生以顶底板塑性破坏为主的动力显现。高静载条件下,静载是煤岩破坏的主要能量来源,动载主要起到触发煤体损伤破坏的作用;低静载条件下,动载输入的能量在诱发煤体冲击破坏过程中起到重要作用。分析影响分层综放开采全煤巷道冲击动力灾害的外在主导因素,认为采掘扰动、临空多巷布置、构造区的高水平应力集中以及断层构造等因素引起煤层巷道围岩状态的变化,当达到煤岩破坏的临界条件时就会发生冲击动力灾害。最后,提出了分层综放开采条件下冲击矿压的防治思路,以震动波CT以及冲击变形能技术为主预测空间域冲击危险,以应力在线、冲击变形能以及地音指标为主预测时间域冲击危险;通过巷道掘进方向优化、工作面采掘距离优化、临空区煤柱宽度优化降低区域冲击危险程度;采取顶板爆破减少动静载的来源,采取煤体爆破、大直径卸压钻孔等措施对巷道两帮卸压,转移高应力区并减缓冲击显现程度,采取底板大直径卸压减少底板显现。
【关键词】：冲击矿压 分层综放开采 全煤巷道 防治技术
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD324.2
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-17
• 变量注释表17-18
• 1 绪论18-25
• 1.1 选题背景及选题意义18-19
• 1.2 分层放顶煤开采冲击案例19-21
• 1.3 研究现状综述21-23
• 1.4 研究主要内容23
• 1.5 研究方法、路线及方案23-25
• 2 分层综放开采冲击矿压的特点分析25-33
• 2.1 地质开采技术条件25-27
• 2.2 采掘期间巷道冲击特征分析27-30
• 2.3 厚硬煤巷冲击破坏数据统计30-32
• 2.4 分层综放开采冲击类型分析32
• 2.5 小结32-33
• 3 厚硬煤层巷道冲击破坏机制及判别33-46
• 3.1 引言33
• 3.2 动静载叠加破坏煤岩体机制33-35
• 3.3 不同煤体应力响应对比分析35-40
• 3.4 厚硬煤巷围岩破坏力学机制40-44
• 3.5 厚硬煤巷底板冲击判别指标44-45
• 3.6 小结45-46
• 4 厚硬煤层巷道冲击的数值模拟研究46-61
• 4.1 模型建立与模拟方案46-47
• 4.2 不同垂直应力对煤层巷道冲击的影响47-48
• 4.3 不同水平应力对煤层巷道冲击的影响48-50
• 4.4 不同能量动载对煤层巷道冲击的影响50-57
• 4.5 多应力条件影响下的冲击危险分析57-60
• 4.6 小结60-61
• 5 分层综放开采冲击矿压的外因分析61-71
• 5.1 引言61
• 5.2 采掘过褶曲构造的影响61-63
• 5.3 采掘扰动及断层的影响63-65
• 5.4 临空区多巷布置的影响65-70
• 5.5 小结70-71
• 6 分层综放开采冲击矿压的防治实践71-81
• 6.1 引言71
• 6.2 分层综放开采冲击危险的监测实践71-74
• 6.3 分层综放开采冲击危险的防范实践74-78
• 6.4 分层综放开采冲击危险的治理实践78-80
• 6.5 小结80-81
• 7 主要结论81-82
• 参考文献82-86
• 作者简历86-88
• 学位论文数据集88

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本文编号：541650