煤岩体变形破坏的能量演化模型及冲击危险性评价

建立了煤岩体单元变形破坏过程中能量输入、积聚、耗散、释放的理论计算模型,基于冲击启动理论和围岩变形破坏后的结构防冲能力,提出冲击失稳判据及危险性判断流程。以孟村4号煤层掘进巷道冲击显现事故为工程案例,分析了巷道掘进后围岩变形破坏、能量演化特征,判别了冲击危险性,验证了冲击危险性评估流程的正确性。分析了地应力对冲击危险性的影响。结果表明:水平偏应力越大,冲击危险性越高;掘进方向与最大水平应力垂直时,冲击危险性最高,与最大水平主应力平行时,冲击危险性最低。以冲击变形能非线性增大速率为判别准则,计算出临界采深。本文案例中,采深超过500m后,冲击变形能变化速率较浅部变化速率增大了10倍。造成冲击危险性非线性增大的原因是煤岩体能量积聚和释放增长速率在500m后显著增大:能量积聚增长速率为埋深小于500m时的5.3倍,能量耗散基本不变,能量释放增长速率为1.8倍。