“S”型覆岩空间结构煤柱导致冲击失稳的力学机制探讨

进入深部开采后,决定矿山压力显现程度的运动岩层在厚度和层面方向上已经超出传统的平面模型范围,所形成的覆岩空间结构的运动影响着采动应力场的分布,煤柱及其周围由于采动引起的应力重分布和应力集中是诱发煤柱冲击失稳的应力条件和根本原因。因此,通过分析覆岩空间结构的运动规律及其采动应力场分布,并以此探讨作用在残留煤柱的力源,是研究煤柱诱发冲击失稳机制的理论基础。以华丰煤矿六层煤残留煤柱为研究对象,通过研究四层煤开采形成的"S"型覆岩空间结构岩层运动特点和六层煤上覆岩层运动规律,分析作用在煤柱上的复合应力,探讨煤柱力源,通过应力计算和微地震监测分析煤柱及其周围的应力场的分布规律,研究煤柱导致动力失稳的应力条件和机制,研究结果表明,四层煤和六层煤开采形成的高应力是煤柱诱发动力失稳的应力条件,而煤柱及其周围形成的高应力差是动力失稳的根本诱因;基于煤柱应力分析,探讨高应力区煤柱卸压解危的措施。

不同采动孤岛工作面覆岩结构研究与防冲应用

为保证有冲击地压孤岛工作面的安全开采,以某矿巨厚坚硬岩层条件下孤岛工作面开采为背景,基于岩层控制的关键层理论和覆岩空间结构观点,通过案例调研、理论分析、现场监测等方法,研究孤岛工作面形成覆岩空间结构的基本特征、监测辨识方法及其防冲开采设计,辨识得到Γ型覆岩空间结构的形成过程和分布特征,建立以支承应力为主要评估指标的Γ型覆岩空间结构下孤岛工作面合理宽度力学模型,并以实践验证。结果表明:一侧充分采动、一侧非充分采动条件下的孤岛工作面,能够与上覆巨厚关键层形成Γ型覆岩空间结构。所提实施方案满足现场工程要求,能够保证正常回采。

鲍店煤矿硬岩断裂型矿震的预测

为研究矿震诱发型冲击地压的机理与防治方法,基于覆岩空间结构理论的基本思想,结合矿山压力与力学分析,研究了"不对称孤岛综放工作面"覆岩运动规律,探索了"硬岩断裂型"矿震的预测方法,结合鲍店煤矿103上02工作面的开采实际,准确预测了103上02切眼至103上01切眼工作面轨道巷冲击地压危险区、相邻工作面初次来压阶段、单工作面"见方"阶段、双工作面"见方"阶段、103上02工作面接近103上03终采线5个极易发生动力灾害的危险区以及危险程度,并在危险区内提前进行了卸压处理,在工作面推进过程中发生数十次2.5级以上矿震的情况下,成功避免了井下矿震诱发的冲击地压灾害,保证了103上02孤岛综放工作面的安全开采,实现了"有震无灾"的控制目标。