本文選題：采礦工程　切入點：堅硬頂板　出處：《巖石力學與工程學報》2017年12期 　論文類型：期刊論文

【摘要】：煤礦堅硬頂板具有硬度大、整體性好、分層厚度大等特點,導致諸多圍巖控制與安全難題。水壓致裂可改造頂板巖體結(jié)構(gòu),控制工作面頂板的冒落;提出堅硬頂板水壓致裂控制的理論與成套技術(shù)框架。采用真三軸實驗系統(tǒng)等研究揭示水壓裂縫的扁橢球體典型形態(tài)和空間轉(zhuǎn)向擴展形態(tài),給出圍壓主應力差、排量、層面與原生裂隙等對水壓裂縫擴展的影響規(guī)律,考慮圍巖的應力應變狀態(tài)與控頂效果,闡明定向壓裂臨空堅硬懸頂?shù)臄囗斁�位置適當內(nèi)錯煤柱的原理。給出采動巖體水壓致裂的時空關(guān)系及確定方法。針對裂縫形態(tài)的控制要求,提出定向水力割縫致裂等系統(tǒng)的控制致裂方法,在此基礎上研制煤礦井下高壓(60 MPa)水壓致裂的成套裝備。針對不同類型工程特點,控制水壓主裂縫擴展、翼型裂紋擴展和吸水濕潤作用,使頂板及時充分冒落,實現(xiàn)圍巖弱化、應力轉(zhuǎn)移、誘導礦壓破煤等功能。研發(fā)了工作面端頭懸頂、切眼及中部堅硬頂板、堅硬頂煤弱化、綜放面初采瓦斯、臨空巷道沖擊地壓和大變形等控制成套工藝技術(shù)。成套技術(shù)與裝備已在大同礦區(qū)、神東礦區(qū)等推廣應用。與傳統(tǒng)爆破弱化頂板相比,水壓致裂弱化頂板管理簡單、擾動小、安全性高、工程量少、作用范圍大、控制距離遠,且經(jīng)濟成本不到其1/10,在深部開采中更具有優(yōu)勢。
[Abstract]:The hard roof of coal mine has the characteristics of high hardness, good integrity and large stratification thickness, which leads to many problems in the control and safety of surrounding rock. The hydraulic fracturing can transform the roof rock mass structure and control the roof caving in the working face. A theoretical and complete set of technical framework for hydraulic crack control of hard roof is presented. The typical shape of flat ellipsoid and spatial steering extension of hydraulic crack are revealed by using true triaxial experimental system, and the difference of main stress and displacement of confining pressure are given. The influence of plane and primary fracture on the propagation of hydraulic fracture is considered, and the stress and strain state of surrounding rock and the effect of roof control are considered. This paper expounds the principle of the proper position of the fault top line of directional fracturing near the hollow hard suspended roof, and gives the spatial-temporal relationship and the determination method of hydraulic fracturing of mining rock mass, aiming at the control requirements of fracture morphology. This paper puts forward the control method of directional hydraulic fracturing and other systems, on the basis of which a complete set of equipment for hydraulic fracturing under high pressure in coal mine is developed. According to the characteristics of different types of engineering, the expansion of main fracture of hydraulic pressure is controlled. The crack propagation of airfoil and the action of water absorption and wetting can make the roof fall in time, realize the weakening of surrounding rock, transfer of stress and induce the coal to break coal, etc. In this paper, the suspended roof at the end of the working face, the cut hole and the hard roof in the middle of the face are developed, and the hard top coal is weakened. The whole set of control techniques, such as initial gas mining in fully-mechanized caving face, impact ground pressure and large deformation of face roadway, have been popularized and applied in Datong mining area and Shendong mining area. Compared with the traditional blasting weakening roof, the whole set of technology and equipment has been applied in Datong mining area, Shendong mining area, etc. The hydraulic fracturing weakening roof has the advantages of simple management, small disturbance, high safety, small engineering quantity, wide range of action, long control distance and less than 1 / 10 of its economic cost, which is more advantageous in deep mining.
【作者單位】： 中國礦業(yè)大學煤炭資源與安全開采國家重點實驗室;中國礦業(yè)大學安全工程學院;
【基金】：國家優(yōu)秀青年科學基金項目(51522406) 江蘇省“六大人才高峰”資助(2014 ZBZZ 007)~~
【分類號】：TD327.2

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本文編號：1633538