唐口矿千米深井工作面冲击地压预测与防治技术

摘要

冲击地压是影响矿井安全生产的一项灾害，随着矿井采掘面的逐渐加深，煤岩体集聚的能量更多，冲击地压危害更加严重，因此研究深部矿井冲击地压的发生机理、影响因素、预测及防治具有重大意义。
　　本文以唐口矿千米深井4302工作面为研究背景，综合运用力学实验、理论分析、模型预测、数值模拟及现场实测等方法对工作面煤岩层冲击危险性、采掘过程中力学演化、冲击地压监测防治技术进行深入研究。对采集的4302工作面煤岩层样本进行力学实验分析得到力学参数，结合冲击倾向性理论，用动态破坏时间、冲击能量指数、弹性能量指数和单轴抗压强度四个指标分析煤层冲击倾向性；用岩层弯曲能量指数判别顶底板岩层冲击倾向性。优化对煤层冲击倾向性判定，建立了Fisher判别法模型，搜集类似矿井煤样数据对Fisher模型训练，得出Fisher判别函数，将训练数据带入函数验证，将分类函数运用到4302工作面判别煤样所属冲击危险性类别。数值模拟分析4302工作面掘进及回采期间应力大小及范围，结合工作面地质资料及煤岩力学性质从水平视图及垂直视图综合分析应力扰动情况。对理论分析及数值模拟查找出的应力集中区域提出冲击地压监测预警及防治技术，并用微震事件验证查找出冲击危险区的准确性。

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摘 要

Abstract

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Contents

1 绪 论

1.1 课题的提出

1.2 国内外研究现状

1.2.1 冲击地压发生机理

1.2.2 冲击地压预测技术

1.2.3 冲击地压防治措施

1.3 研究内容及技术路线

1.3.1 主要研究内容

1.3.2 技术路线

2.1.1 矿井概况

2.1.2 4302 工作面煤层及顶底板特性

2.1.3 4302 工作面地质构造特征

2.2 4302 工作面煤岩层力学特性实验

2.2.1 煤岩层取样

2.2.2 煤岩层试样加工

2.2.3 煤岩样物理力学实验方法及结果

2.2.4 4302 工作面 3 上煤冲击倾向性实验结果

2.2.5 4302 工作面围岩冲击倾向性实验结果

2.3 4302 工作面冲击地压影响因素分析

2.3.1 开采深度

2.3.2 地质构造

2.3.3 煤岩力学性质

2.3.4 顶板岩层结构特征

2.3.5 煤层厚度变化

3 基于 Fisher 判别法的 4302 工作面煤层冲击倾向性判定

3.1 Fisher 判别方法工作原理

3.1.1 Fisher 判别法思想

3.1.2 Fisher 判别法模型构建

3.1.3 SPSS 软件简介与 Fisher 判别法实现

3.2 4302 工作面 3 上煤层冲击倾向性分析

3.2.1 煤样数据提取

3.2.2 Fisher 法判别过程及结果

3.3 4302 工作面冲击危害评价

3.3.1 地质因素评定危险等级

3.3.2 开采技术因素评定危险等级

3.4 本章小结

4 4302 工作面掘进及回采期间采动应力演化数值模拟分析

4.1 数值模拟简介

4.2 模型的建立

4.2.1 模型范围

4.2.2 模型参数

4.2.3 模拟方案

4.3 4302 工作面掘进及回采期间采动应力演化

4.3.1 4302 工作面掘进期间采动应力演化

4.3.2 4302 工作面回采期间采动应力演化

4.4 本章小结

5 4302 工作面冲击地压监测防治技术

5.1 4302 工作面冲击危险区划定

5.1.1 顶板作用下冲击危险区

5.1.2 构造影响冲击危险区

5.1.3 自重应力影响冲击危险区

5.1.4 多因素综合影响下的冲击危险区划分

5.2 4302 工作面冲击危险监测预警技术

5.2.1 微震监测系统

5.2.2 应力在线监测预警系统

5.2.3 钻屑法

5.2.4 矿压监测法

5.3 4302 工作面冲击危险区的防范解危措施

5.3.1 煤体大直径钻孔卸压

5.4 冲击地压解危效果检验

5.5 本章小结

6 结论与展望

6.1 主要结论

参考文献

致 谢

攻读硕士期间主要成果