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作者
张明涂敏姜福兴胡学龙张向阳岳勇韩向云朱斯陶卜庆为
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单位
安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室安徽理工大学矿业工程学院北京科技大学土木与资源工程学院淮北矿业集团西北分公司华龙煤矿
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摘要
以兖州矿区深部开采集中掘进巷道围岩自发型冲击失稳与防控为背景,采用理论分析结合现场实践的方法,探究巷道支承应力转移规律和围岩冲击失稳的“应力-能量”条件,并提出“先让压→后支护”巷道冲击地压防控方法。巷道围岩支承应力变化与巷道开挖载荷转移有关,构建巷道支承应力转移的力学模型,推导巷道承载区支承应力的近似表达式;巷道冲击是“顶板-煤-底板”围岩结构支承应力与其承载强度(能力)两者共同作用的结果,将巷道受力特征划分为成浅埋/硬煤(岩)巷道、深埋/软煤(岩)巷道和中-深/中-硬煤(岩)3类模型,并据此得到巷道自发型煤岩冲击失稳的“应力-能量”判据;在阐释“快掘快支+强支护”对高应力集中巷道冲击地压防治不利因素的基础上,提出以增加塑性、弹性范围和促进应力向深部转移以及减小应力集中为主要核心,防控自发型巷道冲击地压的“先让压→后支护”的方法。运用研究成果对深部采区冲击事故巷道进行验证,理论分析结果与实际自发冲击特征相吻合,同时指导了巷道复掘冲击地压预测防控和安全掘进。
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关键词
深部巷道支承应力转移巷道承载强度/能力自发型冲击冲击地压防控
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基金项目(Foundation)
国家自然科学基金项目(52104114,52074008,52074007);中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室开放研究基金项目(SKLCRSM21KF007);淮南市科技计划项目(2021A247);深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室(安徽理工大学)自主研究课题(SKLMRDPC19ZZ03);
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文章目录
1 研究背景
1.1 掘进巷道基本条件
1.2 巷道冲击显现与灾害初步分析
1.2.1 巷道冲击显现情况
1.2.2 深部厚煤层巷道自发型冲击初步分析
2 巷道支承应力转移规律及力学模型
2.1 巷道支承应力转移模型构建
2.2 巷道支承应力近似估算
1) 厚煤层影响。
2) 煤层强度影响。
3 巷道“顶板-煤-底板”围岩结构及煤岩冲击失稳的“应力-能量”判据
3.1 “顶板-煤-底板”围岩结构及强度表征
3.2 巷道围岩承载区的承载强度(能力)
3.3 基于巷道支承应力与围岩承载强度(能力)关系的巷道分类及冲击失稳判据
3.3.1 巷道的分类
3.3.2 巷道自发型冲击失稳的工程判据
1) 应力条件。
2) 能量条件。
4 “先让压→后支护”巷道防冲方法
4.1 “快掘快支+强支护”对巷道冲击影响
4.2 “先让压→后支护”对冲击地压控制
5 工程应用与效果分析
5.1 未实施“先让压→后支护”技术的深部厚煤层巷道冲击地压分析验证
5.2 实施“先让压→后支护”技术实践效果
6 结 论
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引用格式
张明,涂敏,姜福兴,胡学龙,张向阳,岳勇,韩向云,朱斯陶,卜庆为.基于巷道支承应力转移的自发型冲击失稳与防控研究[J].采矿与安全工程学报,2022,39(04):720-730.DOI:10.13545/j.cnki.jmse.2021.0615.
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