大同礦區(qū)沖擊地壓防治機理及技術(shù)研究.pdf

1、沖擊地壓是煤礦中的動壓現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為大量煤巖突然拋向巷道，瞬間摧毀幾十米甚至上百米的巷道或采煤工作面，造成支架折損，頂板下沉，底板臌起等，是由聚積在礦井巷道和采場周圍煤巖體中的彈性能突然釋放引起的。由于其形成機理復雜，影響因素眾多，顯現(xiàn)形式多樣，造成后果嚴重，長期以來一直受到國內(nèi)外巖石力學理論與上程領(lǐng)域?qū)W者的廣泛重視，也是煤礦井工丌采領(lǐng)域研究的熱點、難點問題之一。大同礦區(qū)是我國主要產(chǎn)煤區(qū)之一，受地質(zhì)條件、罔巖性質(zhì)、聚掘順序、支護方式等

2、因素的影響，大同礦區(qū)工作而和巷道存在著不同程度的沖擊地壓現(xiàn)象，成為制約人同礦區(qū)安全、高效生產(chǎn)的瓶頸。
　　 為此，以人同礦區(qū)沖擊地壓為工程背景，開展沖擊地壓發(fā)生機理發(fā)防治技術(shù)的研究，對于解決大同礦區(qū)所面臨的沖擊地壓問題、提高對沖擊地壓發(fā)產(chǎn)卜機理的認識以及發(fā)展沖擊地壓防治理論和技術(shù)等均具有非常重大的意義。
　　 本文在總結(jié)已有研究成果的基礎上，結(jié)合大同礦區(qū)的開采條件及沖擊地壓發(fā)生的實際情況，就大同礦區(qū)沖擊地壓機理和防治問題

3、，綜合運用實例分析、現(xiàn)場實測、室內(nèi)實驗、理論分析、數(shù)值模擬與現(xiàn)場試驗等方法，從大同礦區(qū)沖擊地壓發(fā)生的原因與特點、發(fā)生的機理、監(jiān)測預報方法和防治措施等幾方面作了探索性研究。主要研究內(nèi)容和成果如下：
　　 1、詳細研究了大同礦區(qū)四個礦井的井田地質(zhì)條件、開采方法、支護方式及沖擊地壓發(fā)生狀況，分析了沖擊地壓發(fā)生的原因，總結(jié)了大同礦區(qū)沖擊地壓的基本特點。
　　 2、應用室內(nèi)實驗方法得到了火同礦區(qū)煤巖層的基本物理力學參數(shù)，根據(jù)煤樣的

4、全程應力應變曲線和煤樣的破裂斷口分析了煤樣的破裂過程和破裂方式；現(xiàn)場實測了大同礦區(qū)的原巖應力，獲得了大同礦區(qū)原巖應力的分布規(guī)律，應用理論研究的方法得到了煤層中的應力分布規(guī)律。
　　 3、根據(jù)煤巖裂隙發(fā)生擴展規(guī)律，提出了煤層沖擊“橢柱體”震源機理模型，并應用此模型分析了煤層粉碎性沖擊的發(fā)生過程；根據(jù)粘滑理論和煤層賦存結(jié)構(gòu)，建立了煤層整體沖擊的力學模型，根據(jù)此力學模型建立了煤層整體沖擊的動力學力方程并進行了求解，獲得了煤層整體沖擊的

5、位移、速度和加速度的解析解；根據(jù)底板結(jié)構(gòu)和受力特點建立了底板沖占的梁式破斷模型和撓曲失穩(wěn)模型，通過對模型的求解得到了底板沖擊的條件。研究所得煤層及底板沖擊的機理為沖擊地壓的防治提供了理論基礎。
　　 4、根據(jù)現(xiàn)場沖擊地壓發(fā)生經(jīng)驗，提出了預測沖擊危險性的新指標——“采空比”，采空比定義為一個采區(qū)的采空而秘占采區(qū)總面積的百分比。利用大同沖擊地壓統(tǒng)計結(jié)果對此指標的可行性進行r驗證并對此指標的內(nèi)在機制進行了理論上的分析。利用“采空比”指

6、標預測方法結(jié)合傳統(tǒng)監(jiān)測預報方法提出了適用大同礦區(qū)的沖擊地壓監(jiān)測預報方案，并設計了預測軟件進行監(jiān)測數(shù)據(jù)的輔助處理。運用研究成果對試驗工作面的沖擊地壓進行了成功預測。
　　 5、運用數(shù)值模擬和理論分析的方法深入系統(tǒng)地研究了卸壓鉆孔參數(shù)(孔位、孔徑、及孔的組合方式等)與卸壓效應的關(guān)系，在此基礎上給出了鉆孔卸壓基本參數(shù)的確定方法，通過鉆孔卸壓現(xiàn)場應用證明了研究成果的可行性，為太同礦區(qū)沖擊地壓的有效控制提供了理論與技術(shù)支撐。