巨厚火成岩下煤层开采覆岩运移及冲击影响规律研究

来源 :中国矿业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:phoebe_1012
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近年来,煤矿顶板型冲击地压事故频发,为研究顶板对冲击地压的影响,本文将以安居煤矿大范围巨厚火成岩下的回采面作为研究背景,从开采过程中巨厚火成岩的稳定性、工作面的围岩应力演化特征和巨厚火成岩对工作面冲击地压的影响三个角度进行系统的分析,得到如下的研究成果:(1)基于关键层判别理论分析了巨厚火成岩对回采面覆岩运动的决定性作用,依据采空区尺寸的变化,建立了巨厚火成岩由中厚板向薄板过渡的力学模型,得出巨厚火成岩在初采阶段以应力的聚集为主,处于稳定状态;连续采动过程中,火成岩悬露尺比达到10~15倍时,以薄板状态发生失稳;并且从能量传递角度计算得出火成岩初次破断传递至煤体能量达到6次方能级左右,极大地增加了冲击风险。(2)通过应用数值模拟的实验方法,从应力集中程度、下沉影响范围分析了不同层距巨厚火成岩下煤层开采过程中覆岩运动规律以及工作面围岩应力的演化特征,得到高位火成岩主要起到承载作用,以自身应力调整为主;中位火成岩作为加载体,受到扰动积聚的大量弹性能更容易诱发冲击;低位火成岩不具备强承载能力,提高了围岩整体应力水平。并且提出了围岩应力提升部分分别来自开采扰动后原岩应力发生转移形成和巨厚火成岩承载作用下施加在煤岩体上的承载压力。(3)根据工作面采动支承应力的分布特征,建立了巨厚火成岩影响下不同区域对冲击地压发生的时间相关性,提出了巨厚火成岩支承应力叠加高静应力发生冲击地压以及破断诱发冲击地压两种影响规律,并提出了2311工作面开采过程中高静应力自发型冲击地压和动静载叠加矿震诱发型冲击地压两种类型。(4)结合巨厚火成岩下2311工作面开采过程中的实际监测结果,分别从地表沉降、微震活动和应力监测分析了巨厚火成岩的稳定性和对工作面的相互扰动情况,得出了巨厚火成岩在2311回采过程中处于稳定阶段,围岩应力受到火成岩的影响较小,顶板垮落高度的提升伴随有矿震的发生。论文为巨厚火成岩下煤层安全回采和冲击地压防治提供了依据。该论文共涉及图94幅,表7个,引用参考文献82篇。
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