深井高应力大巷煤柱释能改性防冲机理及应用研究

煤炭学报
网络首发时间：2024-07-18 10:02:38

作者

朱斯陶张翔姜福兴马俊鹏
单位

北京科技大学土木与资源工程学院山东能源集团有限公司兖矿能源集团股份有限公司中国地质大学工程技术学院兖煤菏泽能化有限公司赵楼煤矿华北科技学院应急技术与管理学院北京安科兴业科技股份有限公司
摘要

针对当前我国深井高应力大巷煤柱频繁发生冲击地压的现状，采用现场调查、理论分析、数值模拟和工程试验等方法，研究了我国大巷煤柱冲击地压发生类型与机理，提出了一种高应力大巷煤柱释能改性防治冲击地压的新方法，基于该方法开展了防冲原理研究、技术体系设计、井下工业试验等一系列研究工作，主要得到了以下结论：基于大巷煤柱冲击地压的主导力源类型，结合多起冲击地压典型案例，将我国大巷煤柱冲击地压划分为基础应力叠加型、附加应力诱发型和自身蠕变失稳型3类，分别建立并推导了3类大巷煤柱冲击地压发生机理的力学模型与工程判据，揭示了3类大巷煤柱冲击地压的发生机制。提出一种深井高应力大巷煤柱压裂-注浆协同防治冲击地压的方法，其防冲原理体现在“释能”和“改性”2方面，井下工业试验发现弹核煤体起裂压力约40MPa，整体最大压裂宽度达19.5m，现场监测验证该方法能够降低大巷煤柱能量积聚水平，提高大巷煤柱整体冲击阈值。设计了深井高应力大巷煤柱释能改性防冲成套技术体系，包括孤立煤体冲击危险“评估-检验-校核”方法、弹性核水力压裂增缝释能技术和整体注浆加固改性技术。研发了大巷煤柱弹性核压裂“震动-应力-位移”三场监测设备和PS-Z-A/B型无机双组份速凝整体注浆改性材料。
关键词

大巷煤柱冲击地压释能改性压裂释能注浆改性
文章目录

1深井高应力大巷煤柱冲击地压发生类型
1.1基础应力叠加型冲击地压
1.2附加应力诱发型冲击地压
1.3自身蠕变失稳型冲击地压
2深井高应力大巷煤柱冲击地压发生机理
2.1基础应力叠加型冲击机理
2.2附加应力诱发型冲击机理
2.3自身蠕变失稳型冲击机理
3深井高应力大巷煤柱释能改性防冲原理
3.1大巷煤柱长效防冲方法确定
3.2孤立煤体“裂-注”工程模拟
3.3“裂-注”释能改性防冲原理
4深井高应力大巷煤柱释能改性防冲体系
4.1冲击危险“评估-检验-校核”
4.2弹性核水力压裂增缝释能技术
4.3煤柱整体注浆加固改性技术
5井下释能改性工业试验与效果分析
5.1井下试验煤柱选择与评价
5.2工业试验及监测方案设计
5.3释能改性监测与效果分析
6结论
引用格式

朱斯陶,张翔,姜福兴,等.深井高应力大巷煤柱释能改性防冲机理及应用研究[J/OL].煤炭学报,1-17[2024-07-18].https://doi.org/10.13225/j.cnki.jccs.2024.0170.