红庆河煤矿临空宽煤柱工作面开采冲击矿压防治技术研究

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近年来,随着矿井现代化程度越来越高,蒙陕地区东胜煤田内的矿井为实现高产高效的生产目的,大都借鉴采用“双巷”尾随掘进、相邻工作面顺序接续开采的神东模式,留设宽约30~60m的区段煤柱。但该模式未充分考虑冲击矿压灾害,煤柱内受采动干扰形成高应力集中,极易发生冲击显现,对矿井的安全生产有着较大的影响。红庆河煤矿402工作面为四采区的第二个工作面,一侧为401采空区,工作面与采空区之间留设有40m的区段煤柱,并且煤体较硬,宽煤柱内易积聚大量的弹性能,增加了工作面的冲击危险性。本论文以红庆河煤矿402临空宽煤柱工作面为研究对象,采用理论分析、数值模拟以及工程实践等手段,开展了红庆河煤矿临空宽煤柱工作面冲击矿压防治技术研究,得出以下结论:(1)通过对402临空宽煤柱工作面回采期间的动力显现特征以及微震分布情况分析,确定了402工作面回采期间冲击矿压危险主要受工作面见方、开切眼外错、区段煤柱、断层、顶板岩层结构及停采线外错影响,并根据各区域主要影响因素不同,将402工作面依次划分为7个区域,确定了各区域影响因素的权重。(2)利用FLAC3D数值模拟分析了402工作面不同煤柱宽度应力分布特征,得到相较留设30m、40m、60m、30+30m的宽煤柱,留设5m窄煤柱,煤柱内应力值较低,煤柱属于屈服煤柱,承载能力较低,高应力向深部转移,对工作面回采的冲击危险均起到了一定的控制作用,因此红庆河煤矿后续回采过程中,应尽量留设5m左右的窄煤柱。(3)基于402工作面回采期间产生的微震、地音、支架阻力监测信息,对其进行统计分析,得到微震事件在临空煤柱侧分布较多,靠采空区侧顶板结构的稳定性较实体煤侧差;地音数据与影响工作面冲击危险的主控因素有关,并且靠采空区侧的地音数据整体高于实体煤侧;工作面各回采阶段的周期来压步距有所差异,临空段工作面回采时周期来压步距减小,同时工作面内的支架阻力主要呈中部“凸”型、中部“M”型两种形式。(4)结合矿井实际开采条件,402工作面为降低由侧向采空区与宽煤柱造成的应力集中,主要采用煤体卸压(大直径钻孔卸压、煤体爆破卸压)与顶板卸压(顶板预裂爆破)相结合的方式。经验证上述卸压措施对降低临空宽煤柱工作面的冲击危险性起到了一定的作用,确保了工作面的安全开采。本论文研究成果能够有效地指导402工作面的安全生产,同时也为临空宽煤柱工作面回采提供一定的理论支撑和技术指导。本论文有图56幅,表19个,参考文献85篇。
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