梁宝寺煤矿3420孤岛工作面冲击地压防治技术研究

摘要

针对深井条带跳采孤岛工作面冲击地压事故多发问题，以梁宝寺煤矿3420工作面为工程背景。基于理论分析、数值模拟、室内试验及现场应用等方法对孤岛工作面冲击地压灾害治理进行研究。论文主要研究内容如下：
　　1）通过类比归纳梁宝寺两起事故，得出冲击地压发生的主要影响因素；基于矿压监测方法研究冲击地压发生机理应力诱发与震动诱发。
　　2）通过理论分析算得出孤岛面力场分布形式，计算得出自重应力场施加在孤岛工作面上的应力为21.3MPa，超前巷道内支承压力为30.8MPa。留设护巷煤柱宽度为4米较为合适。
　　3）通过数值模拟得出不同工作面条件的支承压力分布、对超前影响距离及煤体塑性区分布；得出不同推进距离下沿倾向与走向覆岩运移变形及垂直应力分布规律。模拟得出留设煤柱宽度为4m，巷帮最稳定；大直径卸压孔卸压间距为3m时卸压效果最充分。
　　4）通过工作面布置观测监测支架阻力、巷道变形量、超前应力及动载监测。得出初压步距为36m，周期来压步距23-25m；两巷观测巷道顶低板变形规律、塑性区演变冲击过程；超前观测得出超前影响范围为41m，超前应力高峰位置为前方26m；动态监测得出顶板覆岩运移规律；震动与应力监测耦合用于指导3420面采取局部卸压措施，同时验证数值模拟结果。
　　5）通过室内试验确定煤体卸压破坏方式以钻孔为中心纵向延伸，得出大直径卸压钻孔卸压参数；现场进行注水卸压实验得出注水卸压方法的可行性；对3420孤岛面采取高压注水、大直径卸压孔等防冲措施，通过现场效果实测检验，确定了其应用价值。

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摘 要

ABSTRACT

Contents

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国内外冲击地压理论研究

1.2.2 冲击地压监测研究现状

1.3.1 主要研究内容

1.3.2 技术路线

2工作面生产条件及主要冲击影响因素

2.1 矿井概况

2.2 3420孤岛工作面概况

2.2.1 工作面位置

2.2.2 工作面煤、岩赋存情况

2.2.3 地质构造及水文地质情况

2.2.4 其他条件

2.3 基于工程类比方法分析冲击地压主要影响因素

2.3.1分类方法

2.3.2类比冲击事故进行冲击因素分析

1）冲击倾向性

2）煤层埋藏深度

3）煤层厚度

4）开采方法

3 孤岛工作面覆岩特征及诱冲机理

3.1 孤岛工作面覆岩断裂模型建立

3.1.1孤岛工作面受力分析

3.1.2模型建立

3.2 孤岛工作面支承压力计算

3.3护巷煤柱宽度计算

3.4.1 应力诱发机理

3.4.2震动诱发机理

4 冲击地压主要影响因素及参数优化数值模拟

4.1 数值模拟软件FLAC3D简介

4.2 数值模型的建立及模拟方案

4.2.1 模型建立

4.2.2 模拟方案

4.3不同工作面条件数值模拟

4.3.1不同采空区

4.3.2不同埋深

4.3.3不同工作面倾向长度

4.3.4不同煤厚

4.4不同推进距离数值模拟

4.4.1不同推进距离沿倾向垂直位移分布

4.4.2不同推进距离沿倾向垂直应力分布

4.4.4塑性区分布

4.5关键参数优化

4.5.2卸压孔间距

4.6本章小结

5防冲监测技术应用及防冲卸压技术研究

5.1支架阻力观测

5.2巷道变形观测

5.2.1轨顺超前变形量观测

5.2.2皮顺超前变形量观测

5.3 超前应力观测

5.3.1布置测点

5.3.2 超前应力分析

5.4 动载监测

5.4.1设备布置

5.5震动与应力监测耦合

5.5.1耦合机理

5.5.2 耦合技术在3420面中的应用

5.5.3 基于耦合技术检验数值模拟结果

5.6局部卸压技术试验研究

5.6.1钻孔卸压参数力学实验

5.6.2工作面高压注水煤体压裂卸压可行性试验

5.6.2.1注水卸压机理

5.6.2.2注水卸压方案

6主要结论及展望

6.1 主要结论

3）推采距离的不同，采空区范围大小直接影响着承受上覆岩层变形量；推采距离增大，变形量递增；由初采到来

6.2 展望

参考文献

致谢

作者从事科学研究和工作经历简介

攻读硕士期间主要成果