多工作面開采后覆巖運(yùn)動(dòng)誘發(fā)外圍巷道沖擊機(jī)理及防治研究.pdf

1、沖擊礦壓是煤礦礦山壓力動(dòng)力顯示災(zāi)害之一。支承壓力影響區(qū)域,特別是采場(chǎng)超前支承壓力范圍內(nèi),是沖擊礦壓多發(fā)區(qū)域,以往的研究多針對(duì)這些區(qū)域的沖擊事故進(jìn)行分析。然而,隨著煤礦開采活動(dòng)逐年向深部發(fā)展,距離采場(chǎng)較遠(yuǎn)的外圍巷道也出現(xiàn)沖擊礦壓顯現(xiàn)事故,針對(duì)這種情況,本文對(duì)多工作面覆巖耦合運(yùn)動(dòng)誘發(fā)外圍巷道沖擊機(jī)理及防治做了一些研究工作。
　　通過對(duì)采場(chǎng)圍巖結(jié)構(gòu)的分析,把圍巖結(jié)構(gòu)重新劃分為“橫四區(qū)豎三帶”,即在工作面中部沿推進(jìn)方向剖面上,自采空區(qū)向煤

2、壁方向劃分為Ⅰ殘余支承區(qū)、Ⅱ離層卸壓區(qū)、Ⅲ支承升壓區(qū)、Ⅳ原巖應(yīng)力區(qū);豎向分為冒落帶、斷裂帶和彎曲下沉帶。對(duì)采區(qū)多工作面覆巖變形、破斷過程分析表明,距離采場(chǎng)較遠(yuǎn)的已穩(wěn)定覆巖結(jié)構(gòu),受采場(chǎng)覆巖運(yùn)動(dòng)影響易發(fā)生聯(lián)動(dòng)的“二次失穩(wěn)”,同樣能夠誘發(fā)巷道煤體沖擊顯現(xiàn)。在多煤層開采過程中,采區(qū)準(zhǔn)備巷道煤柱區(qū)應(yīng)力集中程度隨采掘活動(dòng)的開展逐漸增加,當(dāng)回采下層煤工作面時(shí),對(duì)上層煤已穩(wěn)定覆巖結(jié)構(gòu)影響較大,常引發(fā)巖層聯(lián)動(dòng)破斷,導(dǎo)致覆巖結(jié)構(gòu)“二次失穩(wěn)”,對(duì)采區(qū)準(zhǔn)備巷道

3、沖擊影響更加強(qiáng)烈。
　　沖擊礦壓發(fā)生的的主要原因是巷道或采場(chǎng)煤巖體內(nèi)積聚的彈性能,以突然、極劇、猛烈的方式釋放,而彈性能的積聚是煤巖體內(nèi)應(yīng)力集中的結(jié)果,煤巖體內(nèi)主要的應(yīng)力來源有三部分:1、巷道掘進(jìn)引起的靜應(yīng)力擾動(dòng);2、鄰近工作面采動(dòng)引起的靜應(yīng)力擾動(dòng);3、礦震引起的動(dòng)載擾動(dòng)。從能量角度指出:若煤巖體不發(fā)生沖擊失穩(wěn)破壞,須滿足頂板中釋放的能量E1小于煤體沖擊破壞所需的能量E2,即12EE。對(duì)靜載和礦震動(dòng)載作用下沖擊過程分析表明,有礦震

4、擾動(dòng)煤巖系統(tǒng)沖擊過程釋放的能量,相比靜載作用多釋放能量不同煤巖活動(dòng)引起的礦震類型不同,基于GDEM分析法,分析了張拉型、純剪型、拉剪型破壞震源對(duì)圍巖的擾動(dòng)情況,結(jié)果表明:不同礦震震源對(duì)圍巖位移擾動(dòng)方向不同,但距離震源越近受影響越劇烈,且位移量隨距離增加衰減較快;位移云圖相對(duì)震源有對(duì)稱性;地質(zhì)構(gòu)造破碎帶對(duì)礦震波有干擾作用;相同等效力震源作用下,圍巖最大位移量存在張拉型震源>拉剪型震源>純剪型震源的關(guān)系。
　　張雙樓煤礦-1000西一