本文關(guān)鍵詞：分層綜放開采全煤巷道沖擊礦壓防治技術(shù)研究

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【摘要】：目前國內(nèi)采取分層綜放開采的礦井主要集中在西部地區(qū),其中華亭及彬長礦區(qū)均出現(xiàn)了較強烈的沖擊動力災(zāi)害。為了降低此類礦井沖擊礦壓的危害程度,本文通過實驗室實驗、理論分析、數(shù)值模擬及現(xiàn)場實踐等方法,分析了厚硬煤層、堅硬頂板、高水平應(yīng)力等開采條件下全煤巷道沖擊礦壓發(fā)生機理,研究引起煤層巷道動靜載變化的外部誘因,提出沖擊危險監(jiān)測預(yù)警對策以及防治思路,為類似條件下礦井安全開采提供理論依據(jù)和借鑒。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),分層綜放開采條件下沖擊顯現(xiàn)一般發(fā)生在采掘生產(chǎn)(86%)過程中;顯現(xiàn)事故主要表現(xiàn)為底鼓(占比88%)、支護失效(占比43%)、頂板下沉(占比40%),臨近背斜構(gòu)造時易出現(xiàn)漏頂事故;沖擊破壞顯現(xiàn)長度一般集中在90m以內(nèi)(占比87%)。通過煤試樣單軸加載試驗及數(shù)值模擬的方法,分析不同物理性質(zhì)煤試件在特定加載條件下的響應(yīng)特征,發(fā)現(xiàn)該類煤層在外界動靜載擾動影響下,煤體容易產(chǎn)生“彈性核”并發(fā)生爆炸性的突然破壞;根據(jù)全煤巷道受動靜載影響方式不同,將巷道圍巖的破壞類型分為水平應(yīng)力主導(dǎo)、垂直應(yīng)力主導(dǎo)以及動態(tài)應(yīng)力主導(dǎo)三種,并給出底板沖擊破壞的判別指標(biāo)。數(shù)值模擬結(jié)果表明,650m埋深條件下巷道圍巖出現(xiàn)應(yīng)力集中,最高達(dá)到1.5倍原巖應(yīng)力;高水平應(yīng)力下煤層巷道發(fā)生以頂?shù)装逅苄云茐臑橹鞯膭恿︼@現(xiàn)。高靜載條件下,靜載是煤巖破壞的主要能量來源,動載主要起到觸發(fā)煤體損傷破壞的作用;低靜載條件下,動載輸入的能量在誘發(fā)煤體沖擊破壞過程中起到重要作用。分析影響分層綜放開采全煤巷道沖擊動力災(zāi)害的外在主導(dǎo)因素,認(rèn)為采掘擾動、臨空多巷布置、構(gòu)造區(qū)的高水平應(yīng)力集中以及斷層構(gòu)造等因素引起煤層巷道圍巖狀態(tài)的變化,當(dāng)達(dá)到煤巖破壞的臨界條件時就會發(fā)生沖擊動力災(zāi)害。最后,提出了分層綜放開采條件下沖擊礦壓的防治思路,以震動波CT以及沖擊變形能技術(shù)為主預(yù)測空間域沖擊危險,以應(yīng)力在線、沖擊變形能以及地音指標(biāo)為主預(yù)測時間域沖擊危險;通過巷道掘進方向優(yōu)化、工作面采掘距離優(yōu)化、臨空區(qū)煤柱寬度優(yōu)化降低區(qū)域沖擊危險程度;采取頂板爆破減少動靜載的來源,采取煤體爆破、大直徑卸壓鉆孔等措施對巷道兩幫卸壓,轉(zhuǎn)移高應(yīng)力區(qū)并減緩沖擊顯現(xiàn)程度,采取底板大直徑卸壓減少底板顯現(xiàn)。
【關(guān)鍵詞】：沖擊礦壓 分層綜放開采 全煤巷道 防治技術(shù)
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TD324.2
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-17
• 變量注釋表17-18
• 1 緒論18-25
• 1.1 選題背景及選題意義18-19
• 1.2 分層放頂煤開采沖擊案例19-21
• 1.3 研究現(xiàn)狀綜述21-23
• 1.4 研究主要內(nèi)容23
• 1.5 研究方法、路線及方案23-25
• 2 分層綜放開采沖擊礦壓的特點分析25-33
• 2.1 地質(zhì)開采技術(shù)條件25-27
• 2.2 采掘期間巷道沖擊特征分析27-30
• 2.3 厚硬煤巷沖擊破壞數(shù)據(jù)統(tǒng)計30-32
• 2.4 分層綜放開采沖擊類型分析32
• 2.5 小結(jié)32-33
• 3 厚硬煤層巷道沖擊破壞機制及判別33-46
• 3.1 引言33
• 3.2 動靜載疊加破壞煤巖體機制33-35
• 3.3 不同煤體應(yīng)力響應(yīng)對比分析35-40
• 3.4 厚硬煤巷圍巖破壞力學(xué)機制40-44
• 3.5 厚硬煤巷底板沖擊判別指標(biāo)44-45
• 3.6 小結(jié)45-46
• 4 厚硬煤層巷道沖擊的數(shù)值模擬研究46-61
• 4.1 模型建立與模擬方案46-47
• 4.2 不同垂直應(yīng)力對煤層巷道沖擊的影響47-48
• 4.3 不同水平應(yīng)力對煤層巷道沖擊的影響48-50
• 4.4 不同能量動載對煤層巷道沖擊的影響50-57
• 4.5 多應(yīng)力條件影響下的沖擊危險分析57-60
• 4.6 小結(jié)60-61
• 5 分層綜放開采沖擊礦壓的外因分析61-71
• 5.1 引言61
• 5.2 采掘過褶曲構(gòu)造的影響61-63
• 5.3 采掘擾動及斷層的影響63-65
• 5.4 臨空區(qū)多巷布置的影響65-70
• 5.5 小結(jié)70-71
• 6 分層綜放開采沖擊礦壓的防治實踐71-81
• 6.1 引言71
• 6.2 分層綜放開采沖擊危險的監(jiān)測實踐71-74
• 6.3 分層綜放開采沖擊危險的防范實踐74-78
• 6.4 分層綜放開采沖擊危險的治理實踐78-80
• 6.5 小結(jié)80-81
• 7 主要結(jié)論81-82
• 參考文獻82-86
• 作者簡歷86-88
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集88

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本文編號：541650