孟村煤矿巷道冲击地压诱发机制与防控技术研究

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彬长矿区孟村煤矿煤层埋深较大,地质构造复杂,基建期间多次发生冲击地压显现,严重影响安全生产。本文以孟村煤矿中央大巷为研究对象,采用理论分析、实验室实验、数值模拟和现场监测等手段对深部构造区多巷掘进冲击地压诱发机制与防控技术进行了研究。通过实验室试验和冲击倾向性分析,认为4号煤层具有强冲击倾向性。采用原位测量法测得首采区地应力场水平应力大于垂直应力,以水平应力为主,最大主应力值在26~38MPa之间,属于高及超高应力区。通过现场监测发现巷道开挖后,围岩呈分区式破裂,形成了“破裂区-完整区-破裂区”的组成结构,由浅入深范围为0~4.3m,4.3~9m,9~13m。结合实际地质条件,采用FLAC3D软件进行数值模拟,结果表明,褶曲、断层构造会增大掘进巷道的支承压力,如巷道掘至褶曲轴部时垂直应力集中系数达到了 1.75,增加了29.6%。指出了孟村煤矿深部构造区冲击地压的诱发机制:孟村煤矿掘进巷道的冲击地压由围岩静载荷引起;该静载荷由基础静载荷和附加静载荷构成,基础静载荷是由围岩分区破裂产生的变形差形成的,附加静载荷由褶曲、断层等构造引起;当静载荷值大于围岩冲击启动临界值时,巷道发生冲击地压。根据诱发机制,提出了矿井掘进期间“以疏通和卸压相结合”的综合防控技术,即以优化巷道布局来疏导煤体内分区变形差导致的基础静载荷,同时以大直径钻孔卸压来释放构造区内巷道围岩的附加载荷。建议后期应沿方位角145~171°设计巷道或设计巷道轴线与方位角145~171°方向夹角小的巷道。大直径钻孔卸压的孔深应不低于7.71m,孔间距宜取0.7m,钻孔最优布置形式为单排布置,并制定了构造区掘进巷道局部钻孔卸压技术方案。
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