【摘要】：開展沖擊載荷作用下深埋特厚煤層綜放工作面順槽圍巖變形規(guī)律及其支護技術(shù)研究,對保證沖擊地壓下順槽安全施工和工作面安全開采具有重要價值。本文以胡家河煤礦4煤綜放工作面順槽為研究對象,采用理論分析、室內(nèi)試驗、FLAC3D數(shù)值模擬及現(xiàn)場實踐分析相結(jié)合的方法開展研究工作,主要內(nèi)容與結(jié)論如下:(1)胡家河4煤綜放工作面順槽圍巖沖擊地壓誘發(fā)因素主要包括:煤巖物理力學特性、高地應(yīng)力、斷層及褶皺、礦山壓力顯現(xiàn)等動載擾動及支護方式。高應(yīng)力下動載擾動是其誘發(fā)主導(dǎo)因素,堅硬頂板及特厚煤層是其儲能條件,底板為沖擊地壓能量較易釋放部位。(2)采用室內(nèi)(單)三軸動靜載試驗輔以聲發(fā)射檢測手段,研究煤巖變形破壞機理。結(jié)果表明:靜載下煤巖呈單向剪切破壞,隨著圍壓升高其峰值強度與應(yīng)變顯著提高。煤巖動載后強度劣化明顯且由剪切破壞轉(zhuǎn)變?yōu)闄M向拉伸破壞,一定振幅下其峰值強度與頻率呈非線性負相關(guān)。煤巖存在靜載臨界荷載,未達到臨界值時煤巖在長時間動載作用下裂隙發(fā)育逐漸穩(wěn)定,超過臨界值后在動載下會發(fā)生迅速破壞。煤巖聲發(fā)射事件主要發(fā)生在其動載初期及峰值破壞階段,動載后凱澤效應(yīng)明顯。聲發(fā)射點主要集中在煤巖剪切及拉伸破壞面附近并由中心向四周擴展,可較好反映其破壞演化趨勢。(3)基于FLAC3D有限差分法建立深埋特厚煤層綜放工作面順槽開挖支護過程分析模型,研究其高應(yīng)力及動載下順槽變形機理。結(jié)果表明:動載下順槽呈明顯不對稱變形,隨著動載強度增加變形量急劇增長。動載下順槽變形劃分為變形振動期、變形恢復(fù)期、變形穩(wěn)定期三個時期。(4)根據(jù)得出的沖擊載荷下深埋特厚煤層綜放工作面順槽圍巖變形規(guī)律,提出綜放面順槽采用“強支強卸”的支護理念,完成了深埋特厚煤層順槽支護設(shè)計�，F(xiàn)場實踐表明:順槽圍巖經(jīng)動載擾動后變形加大但未發(fā)生過大失穩(wěn)破壞,支護措施能有效預(yù)防動載后圍巖發(fā)生瞬間失穩(wěn)而急劇破壞的現(xiàn)象,支護方案合理有效。
【學位授予單位】：西安科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TD823.254;TD324;TD353
【圖文】：

圖 2.1 401105 綜放工作面順槽震源分布圖（注：圖中紅色震源能量級>106J, 黃色震源能量級>105J, 藍色震源能量級<105J）如圖 2.1 所示：利用微震系統(tǒng)在工作面施工過程中不斷進行能量收集，可知在切近震動能量較少，遠離切眼靠近大巷處震動發(fā)生較頻繁，且在斷層及褶皺處發(fā)生少源能量集聚的現(xiàn)象。可知 401105 綜放工作面附近的構(gòu)造斷層及褶皺附近沖擊地壓聚集程度較低，為可靠地質(zhì)構(gòu)造；而隨著采空區(qū)面積增加，頂板垮落及來壓引發(fā)的載對上覆堅硬頂板中不斷儲存彈性能，使得其能量累積不斷增加，在遠離切眼處圍容易成為震源中心，更易發(fā)生震動破壞進而形成沖擊地壓。其周邊地質(zhì)構(gòu)造震源能集較少但同樣有能量集中現(xiàn)象，判定為潛在動力因素。由監(jiān)測數(shù)據(jù)可知動載后圍巖平均增長強度為 5～10MPa 左右。（2）對 401105 綜放工作面進行礦壓數(shù)據(jù)收集得到其工作面不同位置礦壓大小分圖 2.2 所示（圖中紅色為嚴重危險區(qū)，藍色為一般危險區(qū)）：

圖 2.1 401105 綜放工作面順槽震源分布圖（注：圖中紅色震源能量級>106J, 黃色震源能量級>105J, 藍色震源能量級<105J）如圖 2.1 所示：利用微震系統(tǒng)在工作面施工過程中不斷進行能量收集，可知在切眼附近震動能量較少，遠離切眼靠近大巷處震動發(fā)生較頻繁，且在斷層及褶皺處發(fā)生少量震源能量集聚的現(xiàn)象�？芍� 401105 綜放工作面附近的構(gòu)造斷層及褶皺附近沖擊地壓能量聚集程度較低，為可靠地質(zhì)構(gòu)造；而隨著采空區(qū)面積增加，頂板垮落及來壓引發(fā)的動荷載對上覆堅硬頂板中不斷儲存彈性能，使得其能量累積不斷增加，在遠離切眼處圍巖更容易成為震源中心，更易發(fā)生震動破壞進而形成沖擊地壓。其周邊地質(zhì)構(gòu)造震源能量聚集較少但同樣有能量集中現(xiàn)象，判定為潛在動力因素。由監(jiān)測數(shù)據(jù)可知動載后圍巖應(yīng)力平均增長強度為 5～10MPa 左右。（2）對 401105 綜放工作面進行礦壓數(shù)據(jù)收集得到其工作面不同位置礦壓大小分布如圖 2.2 所示（圖中紅色為嚴重危險區(qū)，藍色為一般危險區(qū)）：

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王愛文;潘一山;李忠華;劉春生;韓榮軍;呂祥鋒;盧紅旗;;斷層作用下深部開采誘發(fā)沖擊地壓相似試驗研究[J];巖土力學;2014年09期

2 任建喜;陳江;鄭贊贊;孟昌;王松;;深埋厚煤層綜放工作面運順圍巖變形規(guī)律分析[J];煤礦安全;2014年07期

3 姜福興;魏全德;王存文;姚順利;張寅;韓榮軍;魏向志;李澤成;;巨厚礫巖與逆沖斷層控制型特厚煤層沖擊地壓機理分析[J];煤炭學報;2014年07期

4 劉少虹;毛德兵;齊慶新;李鳳明;;動靜加載下組合煤巖的應(yīng)力波傳播機制與能量耗散[J];煤炭學報;2014年S1期

5 劉少虹;;動靜加載下組合煤巖破壞失穩(wěn)的突變模型和混沌機制[J];煤炭學報;2014年02期

6 李宏艷;康立軍;徐子杰;齊慶新;趙善坤;;不同沖擊傾向煤體失穩(wěn)破壞聲發(fā)射先兆信息分析[J];煤炭學報;2014年02期

7 肖同強;李化敏;楊建立;蔣紹永;;超大斷面硐室圍巖變形破壞機理及控制[J];煤炭學報;2014年04期

8 何俊;潘結(jié)南;王安虎;;三軸循環(huán)加卸載作用下煤樣的聲發(fā)射特征[J];煤炭學報;2014年01期

9 張向東;李慶文;黃開勇;李桂秀;張旭;;采動影響下大跨度煤巷耦合支護技術(shù)研究與應(yīng)用[J];巖石力學與工程學報;2014年01期

10 李利萍;潘一山;王曉純;唐巨鵬;;開采深度和垂直沖擊荷載對超低摩擦型沖擊地壓的影響分析[J];巖石力學與工程學報;2014年S1期

本文編號：2714266