大同礦區(qū)沖擊地壓防治機(jī)理及技術(shù)研究.pdf

1、沖擊地壓是煤礦中的動(dòng)壓現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為大量煤巖突然拋向巷道，瞬間摧毀幾十米甚至上百米的巷道或采煤工作面，造成支架折損，頂板下沉，底板臌起等，是由聚積在礦井巷道和采場(chǎng)周圍煤巖體中的彈性能突然釋放引起的。由于其形成機(jī)理復(fù)雜，影響因素眾多，顯現(xiàn)形式多樣，造成后果嚴(yán)重，長(zhǎng)期以來(lái)一直受到國(guó)內(nèi)外巖石力學(xué)理論與上程領(lǐng)域?qū)W者的廣泛重視，也是煤礦井工丌采領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)、難點(diǎn)問(wèn)題之一。大同礦區(qū)是我國(guó)主要產(chǎn)煤區(qū)之一，受地質(zhì)條件、罔巖性質(zhì)、聚掘順序、支護(hù)方式等

2、因素的影響，大同礦區(qū)工作而和巷道存在著不同程度的沖擊地壓現(xiàn)象，成為制約人同礦區(qū)安全、高效生產(chǎn)的瓶頸。
　　 為此，以人同礦區(qū)沖擊地壓為工程背景，開(kāi)展沖擊地壓發(fā)生機(jī)理發(fā)防治技術(shù)的研究，對(duì)于解決大同礦區(qū)所面臨的沖擊地壓?jiǎn)栴}、提高對(duì)沖擊地壓發(fā)產(chǎn)卜機(jī)理的認(rèn)識(shí)以及發(fā)展沖擊地壓防治理論和技術(shù)等均具有非常重大的意義。
　　 本文在總結(jié)已有研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合大同礦區(qū)的開(kāi)采條件及沖擊地壓發(fā)生的實(shí)際情況，就大同礦區(qū)沖擊地壓機(jī)理和防治問(wèn)題

3、，綜合運(yùn)用實(shí)例分析、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)、理論分析、數(shù)值模擬與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)等方法，從大同礦區(qū)沖擊地壓發(fā)生的原因與特點(diǎn)、發(fā)生的機(jī)理、監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)方法和防治措施等幾方面作了探索性研究。主要研究?jī)?nèi)容和成果如下：
　　 1、詳細(xì)研究了大同礦區(qū)四個(gè)礦井的井田地質(zhì)條件、開(kāi)采方法、支護(hù)方式及沖擊地壓發(fā)生狀況，分析了沖擊地壓發(fā)生的原因，總結(jié)了大同礦區(qū)沖擊地壓的基本特點(diǎn)。
　　 2、應(yīng)用室內(nèi)實(shí)驗(yàn)方法得到了火同礦區(qū)煤巖層的基本物理力學(xué)參數(shù)，根據(jù)煤樣的

4、全程應(yīng)力應(yīng)變曲線和煤樣的破裂斷口分析了煤樣的破裂過(guò)程和破裂方式；現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)了大同礦區(qū)的原巖應(yīng)力，獲得了大同礦區(qū)原巖應(yīng)力的分布規(guī)律，應(yīng)用理論研究的方法得到了煤層中的應(yīng)力分布規(guī)律。
　　 3、根據(jù)煤巖裂隙發(fā)生擴(kuò)展規(guī)律，提出了煤層沖擊“橢柱體”震源機(jī)理模型，并應(yīng)用此模型分析了煤層粉碎性沖擊的發(fā)生過(guò)程；根據(jù)粘滑理論和煤層賦存結(jié)構(gòu)，建立了煤層整體沖擊的力學(xué)模型，根據(jù)此力學(xué)模型建立了煤層整體沖擊的動(dòng)力學(xué)力方程并進(jìn)行了求解，獲得了煤層整體沖擊的

5、位移、速度和加速度的解析解；根據(jù)底板結(jié)構(gòu)和受力特點(diǎn)建立了底板沖占的梁式破斷模型和撓曲失穩(wěn)模型，通過(guò)對(duì)模型的求解得到了底板沖擊的條件。研究所得煤層及底板沖擊的機(jī)理為沖擊地壓的防治提供了理論基礎(chǔ)。
　　 4、根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)沖擊地壓發(fā)生經(jīng)驗(yàn)，提出了預(yù)測(cè)沖擊危險(xiǎn)性的新指標(biāo)——“采空比”，采空比定義為一個(gè)采區(qū)的采空而秘占采區(qū)總面積的百分比。利用大同沖擊地壓統(tǒng)計(jì)結(jié)果對(duì)此指標(biāo)的可行性進(jìn)行r驗(yàn)證并對(duì)此指標(biāo)的內(nèi)在機(jī)制進(jìn)行了理論上的分析。利用“采空比”指

6、標(biāo)預(yù)測(cè)方法結(jié)合傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)方法提出了適用大同礦區(qū)的沖擊地壓監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)方案，并設(shè)計(jì)了預(yù)測(cè)軟件進(jìn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的輔助處理。運(yùn)用研究成果對(duì)試驗(yàn)工作面的沖擊地壓進(jìn)行了成功預(yù)測(cè)。
　　 5、運(yùn)用數(shù)值模擬和理論分析的方法深入系統(tǒng)地研究了卸壓鉆孔參數(shù)(孔位、孔徑、及孔的組合方式等)與卸壓效應(yīng)的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上給出了鉆孔卸壓基本參數(shù)的確定方法，通過(guò)鉆孔卸壓現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用證明了研究成果的可行性，為太同礦區(qū)沖擊地壓的有效控制提供了理論與技術(shù)支撐。