地质异常区域多工作面开采结构演化及冲击地压防治

针对某矿地质异常体区域多工作面开采覆岩空间结构多变、致灾因素复杂现象,以该矿实际地质赋存条件和开采技术条件为工程背景,采用理论分析、数值模拟等方法,研究了地质异常体区域覆岩空间运移结构变化规律和支承压力分布特征,以单层弯曲薄板为例建立了不同开采阶段板的力学模型,揭示了不同开采阶段板结构弯曲能量释放特征,基于结构调控理论提出了减小厚硬岩层垮断跨度的初末采冲击地压防治措施,主要得到以下结论:(1)随着多工作面依次开采,在地质异常体区域依次经历了“一”字形→“S”形→短“Ω”形→不规则“Ω”形→长“Ω”形→“O”形覆岩空间结构演变,丰富了覆岩空间结构的类型;(2)受地质异常体影响,多工作面开采过程中承受了更多次的初次来压和“见方”来压,该区域顶板垮断动载扰动与支承压力分布更加复杂多变,容易造成工作面宽煤柱整体失稳性冲击危险;(3)基于单层弯曲薄板力学模型,得到了不同板结构弯曲能随边长呈指数或线性增大,且相对于固支边,自由边对弯曲能影响更大的结论;(4)对防冲预卸压及解危措施进行了效果检验,在工作面开采过程中没有出现微震大能量事件且煤体应力维持稳定,结构调控措施基本保障了地质异常体区域多工作面开采初末采冲击地压防治效果。