沿空巷道动力显现影响机制与防治技术研究

来源 :采矿与安全工程学报 | 被引量 : 0次 | 上传用户:txmotor
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围绕鄂尔多斯深部矿井沿空巷道动力显现特点,结合现场实测数据分析沿空巷道覆岩空间破裂与采动应力场关联性及其对动力显现的影响,明确诱冲主因,制定针对性防治措施并进行实践验证.研究结果表明:回风巷近距离沿空侧覆岩破裂产生的动载为沿空巷道动力显现诱冲主因;沿空巷道顶板以上2~6.9 m厚度为4.9 m的粉砂岩层,顶板以上7.7~12.1 m厚度为4.4 m的砂质泥岩层,顶板以上29.2~34.5 m的粉砂岩、细砂岩组,顶板以上45.4 m厚度为8.8 m的细砂岩层为沿空巷道动力显现影响层位.通过基于沿空侧覆岩爆破区域微震分布特征的顶板预裂爆破效果分析,揭示顶板预裂爆破减冲作用机制.顶板预裂爆破实践应用效果证明了致灾因素分析及针对性防治措施的有效性.
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长壁采煤方法在我国井工煤矿得到了广泛应用,其回采过程伴随着覆岩运移破断与采动应力演化的耦合作用过程。针对这一伴生性科学问题,以典型地层的采场覆岩为例,揭示了采动应力场宏观形态的演化特征及产生机理,阐释了厚硬岩层对于宏观应力场演化的影响机制。研究结果表明,覆岩破断表现为梁拱二元结构,即:上覆岩层破断后块体堆积形态外表似梁,而以裂隙带为代表的覆岩呈应力拱式传力机制,无论是破断前还是破断后,以关键层为代表的厚硬岩层都是采动应力场内重要的承载骨架。究其原因,一是岩层内部主应力迹线呈拱形分布特征;二是同步弯曲的岩层
采动覆岩裂隙场形态及其渗透特性的研究是防治矿井顶板水害和抽采卸压瓦斯的基础。本文综合3DEC模拟结果和前人研究成果,初步构建了“采动裂隙环形体”三维模型及其边界判别方法;结合水力学中裂隙岩体渗透率的求解方法构建了裂隙场渗透率计算模型,并通过现场实测对回风环体的渗透率进行了间接求解。研究结果表明:“采动裂隙环形体”以离层率3 mm/m为内边界,以水平变形指标5 mm/m为外边界,以断裂带最大高度为上边界;环体-垮落带的渗透率应使用Blake-Kozeny公式求解,环体-断裂带的渗透率应使用立方定律求
针对厚硬顶板条件下冲击地压防治技术选择的难题,围绕深孔顶板预裂爆破和顶板定向水压致裂防冲原理、现场应用类型及主要影响因素进行了系统分析,并对二者在同一工况条件下的防冲效果和工程施工效率进行了对比。研究表明:深孔顶板预裂爆破和顶板定向水压致裂都是以破坏顶板完整性,使其不具备积聚弹性变形能为目的,实现冲击地压的防控。在相同布孔方式下,爆孔间距越小,爆破应力波产生的mises有效应力作用范围越集中,能量衰减速度越慢,岩石破碎塑性区以及裂隙区扩展范围越大,爆破预裂效果越好。在等围压条件下,随着预制裂缝角度的增加,