富水冲击地压煤层区段煤柱等效宽度研究

受采空区积水浸泡影响,工作面区段煤柱承载能力降低,不利于灾害防治。为研究富水煤层区段煤柱的等效宽度,以某矿4^(-2)302工作面为例,采用理论计算、数值模拟及工程实践等方法,分析了浸水与自然含水条件下区段煤柱的应力分布特征及其演化规律。理论计算结果表明:相较于浸水条件,自然含水煤柱宽度减少了5.66 m,塑性区宽度减少了2.69 m,弹性核区宽度减少了3.53 m。通过数值模拟对比分析36 m浸水和26、28、30、32 m未浸水煤柱应力峰值和范围,发现30 m未浸水煤柱和36 m浸水煤柱应力分布曲线类似。

富水条件下冲击煤体钻屑法试验研究

陕西彬长、永陇矿区冲击煤体在洛河组砂岩含水层影响下,钻屑泥化成团使得钻屑量指标难以清晰反映煤体应力状态,导致钻屑法失效,影响矿井冲击地压危险的有效监测预警。采用自主研制三轴加卸载钻进平台,以自然及含水状态煤体为研究对象,开展不同应力水平下冲击煤体钻进试验,探究富水条件下煤样钻进过程力学响应、钻孔效应及应力能量演化规律和损伤破坏模式。试验结果表明:(1)随着含水率增加,煤体损伤破裂模式由微观结构间的“点状”摩擦损伤向软弱结构面的层间滑移、错动、摩擦转变,宏观层面表现为试样水平及垂直方向裂纹数目增加。(2)冲击煤体动力响应频次与含水率成正相关,含水煤体弹性能储存能力相较于自然煤体有所下降,动力事件孕育过程缩短,频次增加但单次能量释放量级有所降低。(3)自然煤体孔洞结构在应力作用下,损伤分为“移进集中”、“起裂”、“裂纹贯穿”三个阶段,随着含水率增加,试样仅表现出前两阶段特征。(4)钻孔变形损伤范围与含水率成正相关,当含水率分别为1.4%,2.3%,3.7%时,试样沿孔心损伤半径为钻进半径的2.03,2.98,3.36倍。试验结果可为富水条件下冲击煤体钻屑量指标修正及灾害防治提供参考。