某矿煤层大巷冲击地压显现规律及其防控

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近年来,煤层大巷冲击地压灾害频发,山东某矿一水平煤层大巷发生了一次释放能量为六次方的冲击地压,造成巷道破坏,研究煤层大巷冲击地压显现规律,对煤层大巷的冲击地压监测和防治具有重要意义。本文针对该矿煤层大巷冲击地压显现区域应力分布特征、矿震分布规律,探究煤层大巷冲击地压显现规律,研究制定大巷区域冲击地压防控方案并进行工程实践。本文根据巷道围岩应力计算公式,得出在不同侧压系数和埋深下,巷道均在肩角出现最大应力,且应力成对称分布。巷道两帮、顶底板的应力都随着埋深和侧压系数的增大而增大。数值模拟研究表明:(1)在埋深比较浅的条件下,巷道帮部靠近顶底板附近的垂直应力较高,随着埋深的增加,高垂直应力区逐渐向巷道帮部中间转移。(2)巷道浅部围岩主要以拉剪混合破坏为主,肩角区域和中深部围岩主要以剪切破坏为主,随着底煤厚度的增加,剪切破坏的深度也逐渐增加。(3)随着侧压系数的增大,巷道围岩应力分布由“椭圆形”变成“蝶形”,塑性区分布形态与应力一致,巷道顶底板塑性破坏严重。(4)工作面采动的模拟表明工作面对大巷影响的距离约200m左右。煤层大巷冲击地压显现规律:除了受埋深大、侧压系数高、留有底煤,自重应力及构造应力高等普遍因素影响,大巷由于服务时间长、支护锈蚀导致支护失效。大巷附近存在多条巷道,易诱发其它巷道冲击,附近工作面采动形成应力集中区等因素影响。大巷围岩原来的高静载荷和产生的动载荷相互叠加,很快就会超过巷道围岩的极限承载强度,产生冲击地压显现,发生破坏,破坏形式主要为顶沉、底鼓和两帮位移,顶板冒落。基于研究结论,设计了煤层大巷的监测方案、确定了微震预警值并制定了针对性的矿压防控方案,确定工作面停采线距离西区煤层大巷直线距离不小于200m。现场实践表明,一水平煤层大巷的综合防治效果良好,降低了大巷冲击危险性,停采线留设位置合理。该论文有图54幅,表16个,参考文献102篇。
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