【摘 要】
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我国是世界上最大的几个国家煤产国之一,但是矿井灾害频发,其中冲击地压已经成为威胁安全生产的主要灾害,它的发生受到多种因素的影响,极易在生产过程中出现巷道坍塌、支柱折损,造成人员伤亡和经济损失。目前,防冲措施多样,需确定合理的防冲措施,在保证高效安全生产的同时,尽可能提高资源回收率。关于合理防冲措施的确定对于安全高效生产具有重要意义。本文以某矿8204工作面为工程背景,运用理论分析的方法,揭示了煤岩
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我国是世界上最大的几个国家煤产国之一,但是矿井灾害频发,其中冲击地压已经成为威胁安全生产的主要灾害,它的发生受到多种因素的影响,极易在生产过程中出现巷道坍塌、支柱折损,造成人员伤亡和经济损失。目前,防冲措施多样,需确定合理的防冲措施,在保证高效安全生产的同时,尽可能提高资源回收率。关于合理防冲措施的确定对于安全高效生产具有重要意义。本文以某矿8204工作面为工程背景,运用理论分析的方法,揭示了煤岩体破碎过程中的能量耗散机理,并对冲击倾向性进行了评价;基于现有防冲措施,提出了窄煤柱防冲措施,建立了煤柱的弹塑性模型,优化得出了合理煤柱留设宽度;基于上述研究成果,运用数值模拟研究了不同宽度煤柱内的应力分布特征,并就巷道稳定性进行了分析。通过现场实测,分析了窄煤柱巷道变形、锚索受力以及围岩深部位移规律,并对比了宽、窄两种煤柱巷道围岩控制效果。本文得出主要结论如下:(1)运用理论计算的方法,分析了煤岩体破坏过程中的能量耗散,阐述了煤岩损失机理,并运用综合指数法对煤层冲击倾向性进行了危险性评价,得到8204工作面的冲击地压危险指标为0.71,认为该矿存在一定的冲击风险。(2)通过分析某矿现有防冲措施,提出运用窄煤柱进行巷道冲击的防治;基于最大联系度准则,判定了不同煤柱宽度下冲击地压的危险性,考虑经济效益,计算对比了两种煤柱留设方案,优化确定了合理的窄煤柱宽度应为5 m。(3)运用FLAC3D模拟分析了不同煤柱宽度下,垂直应力分布和屈服破坏特征,得到了煤柱宽度为5 m时,巷道应力峰值较远,且位于巷道实体煤侧上方,护巷煤柱侧发生屈服,多余的载荷将传递到工作面实体煤中,证明了5 m窄煤柱可有效降低巷道的冲击危险性。通过模拟不同超前支护距离,得到5 m窄煤柱时,超前支护30 m巷道稳定性较好。(4)在某矿8204工作面进行了窄煤柱试验。通过设置测区,观测了窄煤柱巷道两帮、顶底板移近量及移近速率,分析了巷道锚索受力及围岩深部位移,对比该矿宽、窄煤柱巷道围岩控制效果,现场实证了5 m窄煤柱配合合理的支护方式可有效维护巷道、防治冲击地压。
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