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近年来矿井采深逐渐增加,开采强度加大,出现冲击地压的矿井明显增加,深部巷道支护日渐困难。深部巷道围岩应力集中程度高、变形量大,抵抗冲击波动的能力差,冲击发生概率大。实现深部巷道的安全可靠支护,减少深部巷道冲击灾害的发生势在必行。 以古城煤矿深部开采巷道冲击为典型案例,研究其深部巷道冲击发生机理,从巷道有冲无灾的防治目的着手,提出了深部巷道防冲的缓抗震理念;根据现有的巷道支护方法,采用耦合让均压锚杆索支护技术,论证了其在深部巷道防冲支护方面的优势,并结合其他冲击防治措施实现了深部巷道的安全稳定。 论文采用理论分析、数值模拟、现场观测等方法对冲击地压发生机理、防治理念和锚杆索耦合让均压支护技术进行了系统的研究,主要创新工作及成果如下: (1)依据古城煤矿发生的几次冲击地压事故,结合3205工作面现场开采条件,提出古城煤矿巷道冲击方式:“高应力—扰动”型; (2)综合现有的巷道防冲理论,提出了巷道防冲的缓抗震理念,通过设计围岩不同结构区,减弱和抵抗冲击能量;即深部围岩的塑性变形破坏缓震;巷道围岩松散破碎带的吸波减震;巷道锚杆索支护体系加固围岩抗震,从而实现在一定冲击能量内巷道的有冲无灾。 (3)应用相关弹性力学原理及能量耗散规律推导了冲击应力波的传递和耗损规律,结合3205工作面的具体条件设置了合理的破碎区宽度。 (4)论证了耦合让均压支护技术在深部冲击巷道支护方面的优势,设计了3205工作面的支护参数,并进行了现场工业性实验;对支护效果进行监测,现场效果良好。 (5)应用FLAC3D数值模拟技术,研究深部巷道围岩在冲击应力波(动载)作用下的应力和能量分布规律,再现了冲击发生的全过程;同时对支护效果进行模拟检验,优化支护参数。 (6)结合其他相关的冲击预警预测技术及防冲措施,实现了工作面的安全回采,形成深部巷道防冲成套技术体系。