• 论文
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
底板动压巷道压裂弱结构体应力转移控制技术
  • 70
  • 作者

    陈绍杰刘江伟李亚康吕华

  • 单位

    山东科技大学能源与矿业工程学院淮北矿业集团袁店一矿

  • 摘要
    为了满足煤矿安全生产的需要,许多巷道都会布置在煤层底板中,如部分运输大巷、排水巷道、瓦斯抽采巷道等。工作面产生的采动应力,容易通过底板岩层的传递造成底板巷道围岩应力升高,加剧了底板巷道的围岩变形,容易造成永久支护失效、顶板下沉、巷道底臌、两帮收敛等破坏。针对此,提出了在应力传递路径上实施水力压裂,在指定的区域制造出一定空间形态的水压裂缝网,形成压裂弱结构体,实现区域范围内的应力转移,从而降低巷道区域范围内的应力,控制巷道的围岩稳定性的控制技术,并通过理论分析及现场工程验证等方式,揭示了底板动压巷道压裂弱结构体应力转移的力学机制,建立了相应的力学模型,并对压裂弱结构体的合理位置、范围等影响因素进行了求解。得出:(1)压裂弱结构体使局部应力场发生明显变化,出现应力升高区和应力降低区,应力降低区主要分布在弱结构体与采动应力连线的方向上,主要集中在一个拱形的范围内;由于膨胀效应,在于应力来源垂直的方向上产生应力集中,出现应力升高区。(2)最大主应力变化幅度与压裂弱结构体的长轴L、短轴H、到巷道的距离P、与巷道连线的水平夹角β、压裂层的强度C及内摩擦角α、压裂的损伤变量D等有关。其中到巷道的距离P对卸压效果影响最大,损伤变量D对卸压效果影响最小。(3)采用提出的计算方法设计了淮北矿业集团袁店一矿的103皮带集中巷的卸压方案,工程应用结果表明,底板动压巷道变形速率明显减缓,验证了底板强动压巷道压裂弱结构体应力转移模型的合理性。
  • 关键词

    采动应力弱结构体水力压裂卸压切顶

  • 文章目录
    0引言
    1底板动压巷道变形特征和失稳机制
    1.1工程背景
    1.2开采技术条件
    1.3 深部底板巷道群变形特征和失稳机制
    2深井底板动压巷道人工压裂应力转移控制原理
    3深井底板动压巷道人工压裂应力转移的力学模型
    4底板强动压巷道压裂弱结构体应力转移影响因素
    4.1压裂弱结构体长轴长度
    4.2压裂弱结构体短轴长度
    4.3到巷道的距离
    4.4与巷道连线的水平夹角
    4.5压裂弱结构体内摩擦角
    4.6压裂层位强度
    4.7损伤变量
    4.8影响参数的敏感性分析
    4.9水力压裂控制参数的计算方法
    5水力压裂卸压方案及效果分析
    5.1 理论计算
    5.2水力压裂卸压方案
    5.3观测结果对比及分析
    6结论
相关问题

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