【摘要】：沖擊地壓是煤礦開采中因采動(dòng)或動(dòng)載誘發(fā)煤巖體變形能劇烈釋放,并伴隨地下采掘空間煤巖體突然、急劇和猛烈破壞的現(xiàn)象。隨著煤礦開采深度和開采強(qiáng)度的持續(xù)增加,地下開采面臨的構(gòu)造地質(zhì)條件日趨復(fù)雜,我國(guó)越來越多的煤礦開始出現(xiàn)沖擊地壓現(xiàn)象,破壞性沖擊地壓頻繁發(fā)生且日益嚴(yán)重。沖擊地壓的孕育和顯現(xiàn)是構(gòu)造特征和地層特征在采掘動(dòng)態(tài)平衡過程中能量穩(wěn)定態(tài)積聚及非穩(wěn)定態(tài)釋放的結(jié)果,是煤巖體性質(zhì)、地質(zhì)特征和開采技術(shù)條件的綜合反映,同時(shí)該問題具有明顯的時(shí)空演化特征。義馬礦區(qū)是沖擊地壓的高發(fā)礦區(qū),且沖擊地壓多發(fā)生在回采巷道,巷道沖擊地壓的本質(zhì)是巷道圍巖在高應(yīng)力作用下的突然失穩(wěn)、變形和破壞。向斜構(gòu)造應(yīng)力、斷層構(gòu)造應(yīng)力、上覆巨厚礫巖局部離層斷裂垮落造成巷道的非均勻應(yīng)力和開采擾動(dòng)是義馬礦區(qū)回采巷道沖擊地壓發(fā)生的主要影響因素。運(yùn)用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、相似模擬試驗(yàn)、數(shù)值計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)性試驗(yàn)相結(jié)合的方法,深入研究構(gòu)造與巨厚礫巖耦合條件下回采巷道沖擊地壓機(jī)制及防治技術(shù)。主要工作與創(chuàng)新點(diǎn)如下:(1)針對(duì)義馬礦區(qū)11個(gè)典型工作面發(fā)生的89次沖擊事件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,得出了義馬礦區(qū)沖擊地壓以回采巷道沖擊地壓為主,沖擊引起的回采巷道變形破壞以底鼓為主。(2)設(shè)計(jì)了具有義馬礦區(qū)向斜、斷層和巨厚礫巖地質(zhì)特征的相似模擬試驗(yàn),并采用數(shù)字散斑全位移場(chǎng)監(jiān)測(cè)、應(yīng)力場(chǎng)監(jiān)測(cè)和能量場(chǎng)監(jiān)測(cè),研究了采動(dòng)影響下距工作面不同距離和距斷層不同距離回采巷道圍巖沖擊特性及失穩(wěn)變形破壞特點(diǎn),并分析了巨厚礫巖離層斷裂時(shí)巷道圍巖變化規(guī)律和斷層滑移活化時(shí)巷道圍巖變化規(guī)律。(3)建立了具有向斜、斷層和巨厚礫巖特征的數(shù)值模型,研究了采動(dòng)影響向斜作用下巷道圍巖沖擊特性(巷道圍巖的應(yīng)力場(chǎng)、能量場(chǎng)、位移場(chǎng)和塑性區(qū)(三場(chǎng)一區(qū))是巷道圍巖沖擊特性的表現(xiàn)形式),對(duì)比分析了向斜軸部和翼部回采巷道圍巖沖擊特性異同;研究了采動(dòng)影響斷層作用下巷道圍巖沖擊特性,對(duì)比分析了斷層下盤和上盤回采巷道圍巖沖擊特性異同;研究了采動(dòng)影響巨厚礫巖作用下回采巷道圍巖沖擊特性,從不同礫巖厚度條件下對(duì)比分析回采巷道圍巖沖擊特性;研究了采動(dòng)影響構(gòu)造與巨厚礫巖耦合條件下回采巷道圍巖沖擊特性,對(duì)同時(shí)間不同地點(diǎn)距工作面不同距離回采巷道圍巖沖擊特性、同地點(diǎn)不同時(shí)間距工作面不同距離回采巷道圍巖沖擊特性和距斷層不同距離回采巷道圍巖沖擊特性分別進(jìn)行詳細(xì)分析。(4)提出了構(gòu)造與巨厚礫巖耦合條件下回采巷道沖擊地壓機(jī)制、義馬礦區(qū)回采巷道沖擊地壓綜合防治體系和具體防治措施,并對(duì)回采巷道強(qiáng)力柔性支護(hù)體系、U型鋼聯(lián)合支護(hù)體系和錨桿支護(hù)體系進(jìn)行評(píng)價(jià)總結(jié),依據(jù)應(yīng)用實(shí)踐得到的回采巷道沖擊地壓前兆規(guī)律,得出強(qiáng)力柔性支護(hù)體系在防沖巷道支護(hù)中對(duì)巷道圍巖應(yīng)力場(chǎng)、能量場(chǎng)和位移場(chǎng)的關(guān)鍵控制作用明顯優(yōu)于U型鋼聯(lián)合支護(hù)體系和錨桿支護(hù)體系,且可以很好地適應(yīng)并控制巷道圍巖變形,對(duì)構(gòu)造與巨厚礫巖耦合條件下回采巷道沖擊地壓防治起到積極且顯著的作用。

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