新汶礦區(qū)深部開(kāi)采沖擊地壓致災(zāi)機(jī)理及控制技術(shù)研究.pdf

1、隨礦井開(kāi)采深度的不斷增加，深部采場(chǎng)地質(zhì)力學(xué)環(huán)境復(fù)雜，沖擊地壓等動(dòng)力災(zāi)害顯現(xiàn)日趨嚴(yán)重。于是，在前人研究成果的基礎(chǔ)上，針對(duì)新汶礦區(qū)深部采場(chǎng)的開(kāi)采條件，應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、理論分析、力學(xué)實(shí)驗(yàn)、數(shù)值模擬以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)等研究方法，開(kāi)展了新汶礦區(qū)深部沖擊地壓動(dòng)力災(zāi)害致災(zāi)機(jī)理及動(dòng)態(tài)防治技術(shù)研究課題。
　　首先，通過(guò)深部圍巖地應(yīng)力測(cè)試、圍巖強(qiáng)度原位測(cè)定、鉆孔窺視等研究手段，揭示新汶礦區(qū)深部煤巖體賦存特點(diǎn)及應(yīng)力環(huán)境。利用MTS815.03電液伺服巖石試驗(yàn)系

2、統(tǒng)和聲發(fā)射系統(tǒng)對(duì)華豐煤礦-1350水平（埋深近1500m）的煤、巖及煤巖組合體進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，分析其在單軸、三軸全應(yīng)力應(yīng)變過(guò)程中不同力學(xué)狀態(tài)下的深部煤巖體力學(xué)特性、損傷破壞機(jī)理及沖擊性，為大尺度深部采場(chǎng)煤巖體的損傷破壞、能量聚集、釋放和轉(zhuǎn)移規(guī)律以及沖擊致災(zāi)機(jī)理研究提供依據(jù)。
　　其次，在以巖層運(yùn)動(dòng)和礦山壓力（主要指作用在煤層上的支承壓力）分布為核心的采場(chǎng)空間結(jié)構(gòu)模型理論指導(dǎo)下，利用理論分析和數(shù)值模擬的研究方法分析了在采動(dòng)條件下采場(chǎng)

3、上覆巖層運(yùn)動(dòng)規(guī)律，建立了深部采場(chǎng)覆巖空間結(jié)構(gòu)模型，分析研究了在采場(chǎng)推進(jìn)方向和兩側(cè)方向上支承壓力分布與上覆巖層運(yùn)動(dòng)間的關(guān)系，并得出了采場(chǎng)四周支承壓力的分布范圍、內(nèi)外應(yīng)力場(chǎng)大小和采場(chǎng)空間結(jié)構(gòu)模型的相關(guān)參數(shù)。
　　再次，深入分析了深部采場(chǎng)沖擊地壓致災(zāi)機(jī)理及實(shí)現(xiàn)條件，研究提出在多應(yīng)力場(chǎng)耦合條件下沖擊地壓發(fā)生危險(xiǎn)性應(yīng)力判別準(zhǔn)則及能量判別準(zhǔn)則;提出了沖擊地壓防治合理緩沖帶寬度的確定及是否超前工作面基于應(yīng)力轉(zhuǎn)移改變煤巖體結(jié)構(gòu)擴(kuò)大緩沖帶（工作面“

4、內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)”）寬度的判據(jù)K;研究確定基于防沖原則合理巷道布置及時(shí)空關(guān)系。
　　最后，在深部采場(chǎng)空間結(jié)構(gòu)模型理論指導(dǎo)下，深入分析了基于應(yīng)力控制和應(yīng)力轉(zhuǎn)移動(dòng)態(tài)調(diào)控防治基本原理，并建立了“兩個(gè)體系和一個(gè)流程”的沖擊地壓防治綜合管理模式和深部沖擊地壓綜合預(yù)警平臺(tái)。以華豐煤礦1412工作面為工程背景，開(kāi)展了深部采場(chǎng)沖擊危險(xiǎn)評(píng)價(jià)，實(shí)施了“下解放層+內(nèi)錯(cuò)型無(wú)煤柱開(kāi)采模式”區(qū)域防治和采用大直徑鉆孔卸壓等局部防治相結(jié)合的綜合治理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了“有震無(wú)災(zāi)