大兴矿断层切割型不规则工作面冲击地压成因与防控研究

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矿山冲击地压灾害是煤矿重大动力灾害之一,常常发生在深部、构造复杂矿井,随着开采深度增加,冲击地压灾害日趋严重。特别是对于断层切割、采面不规则层条件下的采场,煤岩层承受的应力场比一般条件下复杂多变,采动应力与断层应力场叠加作用,更易于发生冲击地压。而对于断层与工作面尺寸变化大的条件下工作面冲击地压的治理不能采用常规的技术,应创新一种防控构造与高应力耦合冲击的方法,国内外的研究还没有就这种条件下的冲击成因与防治技术达到系统性解决的程度。因此针对大兴煤矿的地质开采条件,对具体条件下的冲击地压成因和防控进行了针对性的分析研究,对保证煤矿安全生产具有较大的实际意义。
  本文以大兴煤矿北二700工作面为研究背景,通过分析断层切割、不规则工作面、采深、冲击危险性等因素对冲击地压的影响,建立了多因素冲击地压成因力学模型,推导了冲击地压发生的条件与相关准则,并分析了断层主导型、应力型(不规则区)及两者耦合作用下的冲击地压显现特征。运用数值模拟,计算了工作面超前支承压力分布范围,分析了断层与工作面相互作用下的冲击地压发生过程;分析了断层与不规则工作面条件下开采期间冲击能量显现特征。根据冲击成因与冲击显现特征,提出了巷道掘进、工作面回采及矿震诱发冲击地压的整体防控方法与措施。
  通过对具体工作面冲击地压危险性的各个因素的分析,将北二700工作面冲击地压危险区域和等级进行了划分和确定,为工作面冲击地压的防控提供了指导;并分别对掘进和回采期间的断层型、应力型及其耦合型的冲击地压进行了防控设计与工程实施,形成了系统的技术体系,取得了良好的防控效果。
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