震源扰动型巷道冲击矿压破坏力能准则及实践

针对震源扰动型巷道冲击矿压破坏机理进行研究,建立了巷道围岩冲击震源扰动型冲击破坏的动力分析模型,推导了巷道围岩承载结构在“静载+动载”组合作用下动力破坏的应力判据和能量准则。基于该力学模型及其机理分析,提出合理设置弱结构消波吸能的防冲理念,并从理论角度分析了弱结构消波吸能的作用机理。最后通过工程实例,应用能量准则进行了冲击煤层巷道的支护设计及其防冲性能核算,理论研究成果初步得到了应用和检验。     

深部大倾角厚煤层开采能量演化规律与冲击地压发生机理

针对某矿大倾角厚煤层高应力区工作面开采期间强矿震事件频发的问题,采用理论分析、数值模拟和现场实测方法对其开采能量演化规律、冲击地压机理开展研究.建立了倾斜悬顶结构力学模型,理论分析了工作面顶板能量分布特征,确定了工作面下部端头、中上部为悬顶弯曲变形能积聚程度高的2个重点区域;模拟结果表明,大倾角厚煤层顶板能量积聚于工作面下部端头、中上部区域,底板能量积聚于工作面下部端头区,能量积聚区域呈明显不对称分布;受下层煤局部缺失影响,大倾角厚煤层工作面围岩应力、能量峰值分别增高12.7％,46.2％,能量积聚范围扩大;基于大倾角厚煤层开采能量分布特征及诱冲机理,提出工作面冲击地压防治思路和重点区域,制定了顶板定向深孔爆破释能降载防治方案,有效降低了倾斜悬顶应力、能量水平,避免了大倾角厚煤层高应力区冲击地压的发生,可为类似条件下工作面冲击地压防治提供借鉴指导.     

构造应力作用下巷道底板冲击破坏的原因分析

针对在褶皱区构造应力作用下回采巷道底板冲击频发的问题,基于底板冲击发生的力学条件,以某矿250206上工作面为工程背景,借助弹性薄板理论对回采巷道在水平构造应力作用下底板冲击发生的原因进行了分析,建立了底板失稳破坏的力学模型,通过理论推导计算出了底板发生失稳破坏的临界载荷表达式,并给出了底板所受水平应力的计算公式,最后对底板冲击危险性系数进行了修正。     

覆岩厚度变化应力异常机制及冲击矿压诱发机理

顶板覆岩结构是影响煤矿冲击矿压发生的主要因素之一，在坚硬覆岩厚度变化区也容易诱发冲击矿压，这一现象在内蒙深部矿区逐渐凸显。基于弹性力学理论分析了覆岩厚度变化区煤层应力异常的力学机制，采用FLAC3D数值模拟方法研究了覆岩厚度变化对煤层应力分布特征和能量演化的影响规律，揭示了坚硬覆岩厚度变化区煤层开采诱发冲击矿压的机理。研究结果表明：坚硬覆岩较厚区的构造应力比较薄区大，覆岩厚度变化越大或覆岩性质差异越大，构造应力变化越大；工作面在覆岩厚度变化区开采时，受超前支承压力与突变的构造应力叠加影响，覆岩厚度变化区至较厚区应力集中程度较大，该区域积聚的弹性能主要向工作面前方巷道释放，冲击矿压危险更大。两例覆岩厚度变化区工程案例分析表明，在坚硬覆岩厚度变化区及变化区向较厚区过渡时微震事件分布较多，能量释放剧烈，巷道破坏明显，与理论分析较为吻合。