东滩煤矿应力集中区冲击地压预测与防治研究

摘要

矿井动力灾害一直是岩体力学及矿山压力防治研究难点。冲击地压作为矿井中最严重的动力现象之一,从理论到防治都尚未完全解决。地下开采引起的应力集中增大了发生冲击地压的危险性。东滩煤矿14309(西)综放工作面处于高应力集中区,因此非常有必要对是否存在冲击地压灾害,是否需要治理及如何防治进行研究。本文采用理论分析,经验类比及应力分析等方法综合确定14309(西)工作面在过高应力煤柱区时具有中等冲击危险。采用综合指数法及RFPA软件数值模拟方法的结果表明,当联络巷与轨顺间的煤柱尺寸为10~30m时,具有从弱到中等程度的冲击危险。根据工作面的生产条件,应用中等直径钻孔卸压的措施,施工较为灵活方便,速度快。采取了钻屑法结合电磁辐射仪的严格的检测措施,实施了大量的检测工作,确认了无冲击危险,保证了安全生产,说明卸压效果明显。应用电磁辐射仪,还检测出了在工作面过巷道交叉及停采线时检测指标明显升高,说明这些地段是冲击或巷道失稳的危险区。工作面过NF21断层时,制定及执行了专门的技术措施,使回采工作得以顺利进行。工作面过NF21断层后停采,工作面撤出时维护条件好,并避免了冲击危险,为其它类似条件下停采线的留设提供了依据。通过本论文的研究,保证了14309(西)工作面过联络巷、临近工作面停采线高应力煤柱区及NF21断层的安全生产,安全回采出了大量煤炭,取得了较大的社会效益及经济效益。

目录

致谢

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 问题的提出

1.2 冲击地压国内外研究现状

1.3 冲击地压预测与防治方法

1.3.1 冲击地压危险的区域预测

1.3.2 冲击地压危险的区域性监测

1.3.3 冲击地压危险的局部检测

1.3.4 冲击地压防治措施

1.4 论文研究的必要性及主要研究内容

2 应力集中区冲击危险条件分析与评价

2.1 14309（西）工作面概况

2.1.1 工作面位置及与周边关系

2.1.2 煤层及顶底板特征

2.1.3 地质构造情况

2.1.4 巷道布置

2.2 高应力区的冲击危险条件分析

2.2.1 原岩应力条件分析

2.2.2 采动应力集中情况分析

2.3 煤岩层性质及赋存条件

2.3.1 煤层性质及赋存条件

2.3.2 顶底板岩层性质及赋存条件

2.4 冲击危险综合指数评价

2.4.1 影响冲击地压危险状态的地质因素及指数

2.4.2 影响冲击地压危险状态的开采技术因素及指数

2.4.3 冲击地压危险程度的预测预报

2.5 冲击地压发生类型的对比

2.6 本章小结

3 工作面过14309（西）轨顺联络巷冲击危险的数值模拟

3.1 模拟方案的确定

3.2 煤柱为10m 时的破坏状态模拟

3.2.1 逐步加载条件下弹模图及声发射图

3.2.2 逐步加载条件下声发射能量分布规律统计

3.2.3 逐步加载条件下10m 煤柱上的应力变化情况

3.2.4 根据模拟结果分析10m 煤柱冲击的可能性

3.3 煤柱为20m 时的破坏状态模拟

3.3.1 逐步加载条件下弹模图及声发射图

3.3.2 逐步加载条件下声发射能量分布规律统计

3.3.3 逐步加载条件下20m 煤柱上的应力变化情况

3.3.4 根据模拟结果分析20m 煤柱冲击的可能性

3.4 煤柱为30m 时的破坏状态模拟

3.4.1 逐步加载条件下弹模图及声发射图

3.4.2 逐步加载条件下声发射能量分布规律统计

3.4.3 逐步加载条件下30m 煤柱上的应力变化情况

3.4.4 根据模拟结果分析30m 煤柱冲击的可能性

3.5 煤柱为40m 时的破坏状态模拟

3.5.1 逐步加载条件下弹模图及声发射图

3.5.2 逐步加载条件下声发射能量分布规律统计

3.5.3 逐步加载条件下40m 煤柱上的应力变化情况

3.5.4 根据模拟结果分析40m 煤柱冲击的可能性

3.6 煤柱为50m 时的破坏状态模拟

3.6.1 逐步加载条件下弹模图及声发射图

3.6.2 逐步加载条件下声发射能量分布规律统计

3.6.3 逐步加载条件下50m 煤柱上的应力变化情况

3.6.4 根据模拟结果分析50m 煤柱冲击的可能性

3.7 本章小结

4 冲击危险的监测及治理方案

4.1 冲击危险的预治理及解危

4.1.1 冲击危险的预治理

4.1.2 冲击危险的解危

4.2 冲击危险的监测

4.3 工作面过NF21 断层的冲击危险评价及安全措施

4.3.1 冲击危险性分析

4.3.2 安全回采技术措施

5 冲击危险的防治及效果分析

5.1 冲击危险的检测及结果分析

5.1.1 检测方法

5.1.2 检测结果整理

5.1.3 钻屑法检测记录及分析

5.1.4 电磁辐射仪检测记录及分析

5.2 冲击危险的治理及效果分析

5.2.1 卸压钻孔施工过程

5.2.2 卸压钻孔卸压效果分析

5.3 工作面过断层时的情况及分析

5.3.1 工作面过断层时的情况

5.3.2 工作面过断层时的状态分析

6 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 今后工作展望

参考文献

作者简历

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