【摘要】：為解決深井巷道強(qiáng)礦壓顯現(xiàn)頻發(fā)問(wèn)題,對(duì)深井條件兩類典型巷道沖擊巷幫煤體破壞機(jī)理進(jìn)行了分析,采用數(shù)值模擬方法研究了水射流卸壓技術(shù)對(duì)巷幫煤體應(yīng)力集中區(qū)二次分布影響,提出了基于"強(qiáng)弱強(qiáng)"三重防沖結(jié)構(gòu)的水射流卸壓防沖方法。研究表明:水射流卸壓段形成的彈塑性"弱結(jié)構(gòu)"區(qū)使煤體中高應(yīng)力單峰值區(qū)應(yīng)力二次分布形成低應(yīng)力雙峰值區(qū);隨水射流卸壓段長(zhǎng)度的遞增,低應(yīng)力內(nèi)峰值區(qū)向煤體深部轉(zhuǎn)移,且內(nèi)峰值逐漸減小趨于原巖應(yīng)力�，F(xiàn)場(chǎng)水射流卸壓區(qū)的電磁輻射值、鉆屑量和礦震事件定位結(jié)果表明該技術(shù)有較好的應(yīng)用效果。
【圖文】：

圖6不同直徑噴嘴壓力-流量曲線Fig.6Differenttypesofjetnozzlepressureandflowtestresults考慮到水射流高效切割鉆孔直徑為200~400mm，數(shù)值模擬研究了不同水射流鉆孔直徑與鉆孔間距組合時(shí)鉆孔之間的應(yīng)力分布變化情況，具體模擬方案如表5所示。表5水射流鉆孔直徑與鉆孔間距組合參數(shù)Table5Differentdiametersanddistancescombinationsofwaterjetdrilling序號(hào)鉆孔直徑/mm鉆孔間距/m序號(hào)鉆孔直徑/mm鉆孔間距/m120027200423002830043400294004420031020055300311300564003124005模擬結(jié)果如圖7所示。兩中間垂直應(yīng)力孔MP/a圖7兩鉆孔中部煤體垂直應(yīng)力曲線Fig.7Theverticalstressdistributioncurvebetweentwodrillings可知水射流鉆孔直徑為200mm時(shí)，兩鉆孔中部煤體垂直應(yīng)力隨著鉆孔間距的增加而遞減，孔間距大于3m時(shí)兩孔之間基本互不影響；鉆孔直徑為300mm時(shí)，鉆孔間距為3m時(shí)兩鉆孔中部煤體出現(xiàn)應(yīng)力疊加峰值；隨著孔徑的繼續(xù)增加，鉆孔直徑為400mm時(shí)，鉆孔間距為3.6m時(shí)兩鉆孔中部煤

因此選用鉆孔直徑300mm、鉆孔間距3m的參數(shù)作為250203運(yùn)輸平巷巷幫煤體高壓水射流卸壓防沖施工方案。3.3高壓水射流巷幫卸壓根據(jù)模擬結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)鉆孔監(jiān)測(cè)煤粉量變化情況得知250203運(yùn)輸平巷掘出后巷幫應(yīng)力集中區(qū)為6~11m的范圍，，應(yīng)力峰值約在距煤壁8m的位置。數(shù)值模擬保護(hù)段1l=5m，水射流段2l=7，10，15m時(shí)巷幫煤體中應(yīng)力變化情況，保護(hù)段鉆孔直徑d根據(jù)水射流鉆頭型號(hào)取直徑95mm，水射流段鉆孔直徑D根據(jù)前面分析取300mm，并分析大直徑卸壓鉆孔直徑取115mm、孔深20m時(shí)對(duì)巷幫煤體應(yīng)力分布的影響，數(shù)值模擬結(jié)果如圖8。幫煤體垂直巷力應(yīng)MP/a圖8不同水射流段巷幫煤體垂直應(yīng)力分布Fig.8Theverticalstressdistributioncurveofdifferentlengthsofwaterjetdrillingssection從圖8中可知大直徑鉆孔可以使巷幫煤體中垂直應(yīng)力略微降低，對(duì)煤體中應(yīng)力集中區(qū)應(yīng)力的轉(zhuǎn)移和釋放效果甚微；水射流段鉆孔使得巷幫煤體中垂直應(yīng)力由單峰變?yōu)殡p峰，且靠近煤壁附近的外峰峰值小于煤體中內(nèi)峰峰值，隨著水射流段長(zhǎng)度的增加，巷幫煤體中彈塑性“弱結(jié)構(gòu)”區(qū)寬度也由a增加到b再增加到c；隨著水射流段2l的增大，內(nèi)峰峰值相對(duì)應(yīng)向煤體深部轉(zhuǎn)移，且峰值有變小的趨勢(shì)；水射流段2l=7m時(shí)，卸壓寬度為5~12m大于巷幫煤體應(yīng)力集中區(qū)6~11m，已經(jīng)能夠很好的將煤體中的高應(yīng)力單峰值轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛻?yīng)力雙峰值，繼續(xù)增大水射流段的長(zhǎng)度雖然能夠使內(nèi)峰峰值向煤體深部轉(zhuǎn)移及降低峰值，但內(nèi)峰峰值隨水射流段l2增加降低幅度并不大，即對(duì)內(nèi)峰峰值煤體處沖擊啟動(dòng)的影響較小，但巷幫煤體中彈塑性“弱結(jié)構(gòu)”區(qū)寬度隨水射流段2l的增加而等幅度增大，即對(duì)沖擊阻止階段的影響較大。根據(jù)硯北礦強(qiáng)礦壓礦井的特殊情況，選用水射流段2l=15m，卸壓寬度為5~20
【作者單位】： 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)資源與安全工程學(xué)院;中國(guó)礦業(yè)大學(xué)煤炭資源與安全開(kāi)采國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;貴州理工學(xué)院采礦工程學(xué)院;淮陰工學(xué)院建筑工程學(xué)院;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(51234005,51634001);國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51404269,51674253) 國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2016YFC0801403) 江蘇省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(BE2015040) 貴州省科學(xué)技術(shù)基金項(xiàng)目(黔科合J字[2015]2072號(hào)) 貴州省教育廳自然科學(xué)研究項(xiàng)目(黔教合KY字(2015)427號(hào))
【分類號(hào)】：TD324

【參考文獻(xiàn)】

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【二級(jí)參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2544005