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作者
崔峰高远江李宜霏谭立彭宝山师为战胡艳波
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单位
西安科技大学能源学院西安科技大学西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室自然资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室国网能源新疆准东煤电有限公司
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摘要
针对巨厚煤层煤巷掘进期间的卸压防冲合理调控问题,以准东二矿1101工作面巨厚煤层巷道掘进为背景,采用理论分析与数值模拟方法,开展超前定向长钻孔高压注水卸压研究,通过揭示巷道掘进期间冲击地压发生机制,提出定向长钻孔高压注水超前卸压调控模式,基于煤体裂缝扩展规律数值分析和湿润半径的计算,确定了巨厚煤层巷道围岩定向长钻孔卸压参数,掌握了不同卸压参数下围岩能量及塑性区演化规律,并优化钻孔合理布置参数。结果表明:围岩随着距巷帮深度增加,受力状态逐渐由一维向三维受力状态转变,局部形成高能量差造成冲击显现;当钻孔距巷帮宽7 m时,巷帮能量峰值为17.31×10~4 J·m-3,相比未卸压状态超前区域,能量峰值下降幅度达10.03%;钻孔距底板6 m时,单位能量峰值梯度为1.17×10~4 J·m-3,比未卸压状态超前区域能量峰值下降幅度达11.95%;不同卸压参数下,能量转移深度和梯度均呈现负相关关系,塑性区延伸深度和面积呈现正相关关系,钻孔距巷帮宽7 m,距底板深6 m时,塑性区深度和面积达到峰值,围岩的卸压效果较优;注水区域视电阻率降低幅度达到42%,注水后应力降低幅度约为12.73%,注水后围岩整体的卸压效果较好。研究结果为巨厚煤层巷道掘进期间卸压防冲提供了科学指导。
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关键词
巨厚煤层超前卸压定向长钻孔注水卸压参数确定
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基金项目(Foundation)
国家自然科学基金项目(52422404,51874231);陕西省创新能力支撑计划项目(2020KJXX-006);
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文章目录
0 引 言
1 工程背景
2 巨厚煤层巷道冲击地压发生机制
2.1 应力重新分布与动源响应分析
2.2 极限破坏能量判据及其计算
3 定向长钻孔注水卸压参数
3.1 巷道定向长钻孔高压注水调控模式
3.2 定向长钻孔高压注水卸压机制
3.3 卸压参数的分析与确定
3.3.1 煤体裂缝扩展规律
3.3.2 煤体注水湿润半径
3.3.3 巷帮卸压参数确定
3.3.4 底板卸压参数确定
4 基于定向长钻孔卸压参数的数值模拟
4.1 模型的构建及方案
4.2 帮部围岩定向长钻孔卸压参数影响规律
4.2.1 能量和定向长钻孔布置参数关系
4.2.2 塑性区和定向长钻孔布置参数关系
4.3 底板围岩定向长钻孔卸压参数影响规律
4.3.1 能量和定向长钻孔布置参数关系
4.3.2 塑性区和定向长钻孔布置参数关系
4.4 基于数值模拟卸压参数优化
4.4.1 帮部卸压效果及参数优化
4.4.2 底部卸压效果及参数优化分析
5 现场注水验证
6 结 论
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DOI
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引用格式
[1]崔峰,高远江,李宜霏,等.巨厚煤层煤巷超前定向长钻孔高压注水卸压研究[J].西安科技大学学报,2025,45(01):35-48.