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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
基于围岩应力差异梯度控制的深部煤巷防冲机制与技术
  • 71
  • 作者

    刘国磊王泽东张修峰曲效成崔嵛马秋峰

  • 单位

    山东理工大学资源与环境工程学院山东能源集团有限公司北京安科兴业科技股份有限公司

  • 摘要
    针对深部煤巷冲击地压灾害,以聚焦围岩垂向应力与径向水平应力差异的“煤巷围岩应力差异梯度致冲机理”为基础,探究其致冲机制,研发防冲关键技术。论文采用数值模拟、理论分析、现场实践等方法,从应力差异角度,分析单元体、围岩的稳定性及破坏特征,分析基于应力差异控制的防冲机制;基于Dgc区域和局部联合控制的思路,提出煤巷围岩三级改造防冲技术方案,结合母杜柴登井田30202工作面现场三级改造工程案例进行分析。结果表明:强冲击倾向性煤体能承载更高的应力差异,为补偿过高的应力差异需要更高的能量释放强度,应力差异驱动煤体偏向于脆性剪切破裂;具有冲击倾向性的煤巷围岩易因高Dgc驱动而发生失稳,强冲击倾向性煤层Dgc值更大,冲击风险激增;单一强支护提升围岩强度,也导致Dg在帮部集中,Dgc更加接近冲击临界条件,增强围岩Dg升高区阻抗、降低Dgmax值是防冲着力点,主动支护和被动支护以及煤层改造需要协同作用才能有效降低围岩冲击风险;经微震事件、管路压力、排出煤粉量等指标及开采实践验证,三级改造防冲技术方案相较于传统卸压技术方法具有更强的减冲效果,适用于高应力差异区的煤层改造防冲需求,一级区域压裂改构和二级区域注水改性显著降低煤巷围岩的应力差异程度,巷道冲击危险等级降低,三级卸压钻孔间距可适当增加,减小工程量。
  • 关键词

    深部煤巷围岩应力差异梯度梯度控制防冲机制

  • 文章目录
    1 引 言
    2 煤巷围岩三向应力差异梯度致冲机理
    3 不同冲击倾向性围岩的应力差异分布特征
    3.1 煤单元体应力差异响应特征
    3.2 连续煤单元体应力差异耦合响应特征
    g分布分析'>3.3 不同冲击倾向性煤巷围岩Dg分布分析
    4 围岩应力差异梯度控制减冲原理与技术方案
    gc控制基本原理'>4.1 煤巷围岩Dgc控制基本原理
    g分布的影响'>4.2 围岩支护对Dg分布的影响
    g分布的影响'>4.3 围岩改造对Dg分布的影响
    gc控制的三级改造防冲技术方案'>4.4 基于Dgc控制的三级改造防冲技术方案
    5 工程案例分析
    5.1 改造工程概况
    5.2 改造效果监测和检验
    5.3 结果分析
    6 结 论
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