济三煤矿沿空巷道冲击矿压规律及煤的卸荷试验研究

摘要

随着我国煤炭资源向深部发展，开采中的出现的各种技术问题日趋严重。其中，最显著的是，巷道变形严重，冲击矿压发生的比例逐渐增加。冲击矿压是由于地下开采引起的，所以它的形成与地质工程环境和开采活动有关。关于煤矿冲击矿压形成的机理国内外研究较多，但没有形成统一认识。目前，难以用一种理论，来解释各类冲击矿压现象，并准确的预测出冲击矿压发生的时间和地点。 应力准则和能量准则对冲击矿压机理而言本质上是一致的。鉴于此，结合岩体动力冲击的最小能量原理，本文提出了冲击矿压形成的机理。同时，从影响冲击矿压的多种因素，较全面地分析了济三煤矿6303综放工作面回风巷冲击矿压发生的原因及采取的防治冲击矿压的措施。基于弹性能指标和冲击能指标评价岩石冲击倾向性的不足，运用损伤力学理论，结合煤样在压缩过程中能量变化的特征，引用了损伤能量指标，对煤岩的冲击倾向性进行了研究。 煤矿地下工程实际上是在卸荷状态下进行的，但目前对煤岩在卸载状态下的力学参数研究较少。利用RMT岩石力学试验系统，进行了三轴加载试验和轴向应力保持恒定的卸围压试验，对加、卸载试验的某些力学参数进行了分析对比，提出了卸载破坏围压差的概念，反应不同初始卸荷围压下，煤样破坏的难易程度。这些结论丰富了卸载岩石力学理论。

目录

文摘

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1绪论

1.1国内外冲击矿压概述

1.1.1冲击矿压机理研究现状

1.1.2卸载岩石力学研究概况

1.1.3卸载试验与煤矿冲击矿压的关系

1.2济三煤矿沿空巷道存在的主要问题

1.3论文研究方法与研究主要内容

2不同应力途径煤的压缩破坏过程

2.1不同应力途径煤样试验方法

2.2煤样单轴压缩过程

2.2.1单轴压缩试验煤样的力学参数

2.2.2煤样的单轴强度与弹性模量的关系

2.2.3单轴压缩试验煤样的破坏方式

2.3常规三轴加载试验

2.3.1煤样三轴加载试验力学参数

2.3.2三轴加载试验强度准则

2.4轴向应力恒定条件下煤的卸围压试验

2.4.1煤样卸载试验途径

2.4.2煤样卸载试验力学参数

2.4.3轴压差与峰值应变的关系

2.4.4卸载破坏围压差的定义

2.4.5不同卸载速率煤样破坏力学参数对比

2.5加、卸载试验力学参数对比

2.5.1加、卸载试验煤样强度对比

2.5.2加、卸载试验煤样轴压差对比

2.5.3加、卸载试验煤样破坏方式对比

2.6小结

3冲击矿压发生机理研究

3.1冲击矿压形成的能量机理

3.2煤岩冲击倾向性

3.2.1冲击倾向性指标

3.2.2损伤力学研究简介

3.2.3岩石的损伤本构关系

3.3损伤能量指数

3.4小结

4济三煤矿沿空巷道冲击矿压成因

4.1济三煤矿沿空巷道冲击矿压概况

4.2影响冲击矿压发生的自然因素

4.2.1煤层厚度变化

4.2.2采深与冲击矿压的关系

4.2.3地质构造

4.2.4厚层坚硬老顶

4.2.5冲击矿压自然因素危险性指数

4.3影响的冲击矿压开采因素

4.3.1实体煤侧应力分布规律

4.3.2老顶周期来压

4.3.3支护方式

4.4济三煤矿沿空巷道冲击矿压发生的准则

4.5小结

5济三煤矿沿空巷道冲击矿压预测和治理

5.1冲击矿压灾害预测预报

5.1.1电磁辐射仪监测

5.1.2钻屑法监测

5.2冲击矿压治理措施

5.2.1钻孔卸压

5.2.2煤层注水

5.2.3深孔松动爆破

5.3小结

6主要结论

参考文献

附录

致谢