煤矿巷道底板冲击矿压发生的原因及控制研究

巷道底板水平应力是导致底板冲击矿压发生的主要因素,根据巷道底板冲击矿压的特点,建立了底板冲击矿压发生条件与影响因素的力学模型,初步确定了底板冲击矿压危险性系数的表达式。当底板岩层泊松比一定时,底板冲击矿压危险性系数与巷道埋深、巷道宽度的平方、水平构造应力、巨厚坚硬老顶影响系数成正比,与弹性模量、巷道底板软弱层厚度的平方成反比。通过数值模拟,发现巷道开挖后底板煤层的水平应力升高和垂直应力降低的规律,底板应力极易达到煤层破坏极限,在支护不当和外界扰动下容易发生底板冲击矿压。最后确定了底板强度弱化减冲原理,在跃进煤矿25110工作面下巷采取底板爆破卸压措施后取得了良好效果。研究成果为解决类似条件底板冲击矿压防治问题提供了理论依据和借鉴。

封闭柔性支护结构对底板冲击矿压的抑制机理

针对底板破坏型冲击矿压的巷道支护问题,采用理论分析和数值模拟的方法研究了锚网与"O"型棚联合支护形成的封闭柔性支护结构对底板型冲击的抑制作用。研究表明:相同采掘地质条件下,采用封闭柔性支护结构的巷道和采用其他支护形式的巷道一样,底板存在高水平应力集中现象,具有冲击危险性,在动载扰动作用下,底板垂直位移瞬间增大,水平应力降低,发生了底板冲击显现;而与其他支护形式的巷道不同的是冲击后没有发生严重的底板破坏,而是以巷道围岩的径向变形为主,位移量也相对较小。说明封闭柔性支护结构虽然不能完全消除冲击危险,但可以降低冲击的显现规模和程度。研究成果对类似矿井的冲击危险巷道支护具有借鉴意义。

深井上山巷道底板动载诱发冲击矿压控制技术

为了防治深井上山巷道底板动载诱发的冲击矿压,采用FLAC^(2D)数值模拟软件及微震监测系统进行控制技术研究,结果表明:静载作用下上山底板水平应力、垂直位移及塑性区深度分别为38.27 MPa、156.38 mm、4 m,动载扰动下底板冲击响应特征分别增加8.96 MPa、266.92 mm、2 m,冲击危险性急剧升高;动力扰动使处于极限条件下的上山煤柱区应力增加打破平衡状态而发生底板冲击矿压,即高静载主导—强动载诱发的动静载叠加诱冲机理;现场微震监测验证了数值模拟结果的合理性;针对深井上山底板冲击矿压特点提出合理布置巷道、采取局部措施、降低动载荷传递、避让法等4种针对性的动力灾害控制措施。