【摘 要】
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根据国家能源局制定的《2021年能源工作指导意见》,在我国2021年能源结构中,煤炭消费比重约为56%。尽管深部开采已经成为常态,但对于深井强矿压的预测及防治技术仍然不能满足工程需求,冲击矿压危害越来越大。解放层开采是当前冲击矿压解危的最重要措施之一,但是对于千米强矿压矿井,解放层开采的卸压机理模糊,导致现场时效性差,矿压预测准确度低,现场作业存在危机。为厘清千米强矿压深井解放层开采卸压机理,本文
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根据国家能源局制定的《2021年能源工作指导意见》,在我国2021年能源结构中,煤炭消费比重约为56%。尽管深部开采已经成为常态,但对于深井强矿压的预测及防治技术仍然不能满足工程需求,冲击矿压危害越来越大。解放层开采是当前冲击矿压解危的最重要措施之一,但是对于千米强矿压矿井,解放层开采的卸压机理模糊,导致现场时效性差,矿压预测准确度低,现场作业存在危机。为厘清千米强矿压深井解放层开采卸压机理,本文以华丰煤矿为工程背景,采用物理相似模拟实验与数值模拟实验相结合的方式,得到了解放层开采覆岩运动特征、裂隙场演化规律、采场压力积聚特征、被解放层内位移及应力演化特征等相关规律,同时对千米强矿压深井解放层开采进行卸压效果分析,主要结论如下:（1）获得了解放层开采过程中覆岩运动特征及裂隙场演化规律。上覆岩层经历了直接顶悬顶、直接顶垮落触矸、低位岩层整体离层、离层带向高位岩层扩张和离层带闭合,左、右侧保护角分别为54°、61°。低位岩层离层形成裂隙带后向高位岩层拓展,离层量先增加后减小最后趋于闭合（未完全闭合）;离层通常在岩性差异较大的岩层间产生,岩性差（厚度小、强度低）的岩层伴随岩性好（强度高、厚度大）的岩层一起向下沉降。（2）揭示了解放层开采过程采场压力积聚特征。解放层开采结束后,形成“永久性卸压保护区”与“采空触矸压实区”,卸压区发生剪切破坏,压实区发生拉压破坏,解放层顶板处于卸压区域跟压实区域,经历剪切破坏—拉压破坏—剪切破坏。工作面前方应力积聚效应一直在积聚,甚至工作面前方出现了超前压力现象,切眼处的应力积聚现象最为明显。（3）获得了解放层开采过程被解放层内应力、位移演化规律。被解放层同时受到“永久性卸压保护区”跟“采空触矸压实区”的影响,最大下沉量等于解放层采高。解放层切眼处应力集中现象影响到了被解放层,应力先减小后增大在减小。开采被解放层时应先开采受到“永久性卸压保护区”影响的区域,无冲击危险;被解放层上平巷处于“采空触矸压实区”影响的区域,需要做好防护工作。（4）阐明了被解放层开采对上覆岩层运动及矿压影响。通过应力因子等指标,判断出被解放层开采影响到100m上覆岩层,被解放层开采对上覆岩层的位移仅在数值上有微弱影响,上覆岩层位移变化趋势主要受到解放层开采的影响,被解放层的开采对上覆岩层的应力积聚可以忽略;经过解放层卸压后,被解放层可安全开采。
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