急斜特厚煤层群层间岩柱应力传递致灾机制研究

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急倾斜煤层群中相邻两煤层之间的层间岩柱具有特殊的“角色”,即既为上层煤的底板同时又充当下层煤的顶板。当相邻两煤层均布置工作面即属于相邻两工作面同采时,层间岩柱在来自于上、下煤层的双重应力作用下受力环境恶化,容易向自由面发生弯曲变形而在局部形成应力集中,甚至造成整体或局部折断,形成动力冲击,恶化开采环境。因此,开展急斜特厚煤层群层间岩柱应力传递致灾机制的研究,对提高急倾斜煤层开采的安全高效性具有重大的科学和现实意义。本研究以探索和揭示急斜特厚煤层群层间岩柱应力传递致灾机制为目标,通过现场调查、岩石力学实验获取煤岩体的基本物理和力学参数。运用钻孔窥视、声发射、松动圈等监测与分析表明在+575水平45#煤层顶板处部分区域煤岩体结构较为完整,初步确定为动力冲击灾害易发(应力集中)的位置。理论分析表明随开采深度的增大,加剧了+575水平45#煤层顶板的应力集中程度,发生动力灾害的可能性大幅提高。数值计算表明层间岩柱在重力、采动应力的共同作用下向45#煤层覆层倾斜发生变形,采动作用下顶板上部悬空面积持续增大,顶板倾向方向撬压效应剧烈程度加剧,导致采场煤岩受力环境进一步恶化。针对43#煤层+600水平南巷和45#煤层+575水平南巷岩质顶板应力集中区制定了“注水-爆破”耦合致裂围岩防控措施。本研究对相似开采条件下动力灾害防治有借鉴意义。
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