深部综放工作面冲击危险性分析及防冲技术研究

为了保障文家坡矿冲击地压工作面回采期间的安全性,以4106工作面为工程背景,采用理论分析、现场监测的方法对工作面回采期间的冲击危险性进行了分析。结果表明:工作面大埋深提供高静载环境,开采4煤层具有弱冲击倾向性,45 m宽煤柱提供载荷承载位置,工作面后方及侧向采空区顶板悬而不垮提供超高基础静载荷,突然破断提供增量动载荷,动静载荷叠加,易诱发冲击地压。依据诱发冲击地压的动静载荷来源,提出分源防治技术:针对厚硬顶板采取深孔爆破预裂技术,整体实现顶板分层分块,降低因顶板悬露引起的动静载升高风险;针对帮部及底板采用大直径钻孔技术,降低承载区域静载水平,增加阻抗,提高冲击地压发生门槛。采用分源防治技术后,微震、地音活动大幅降低,煤层应力水平明显下降,保障了工作面安全回采。

深部综放沿空巷道围岩控制技术

针对深部综放沿空巷道围岩稳定性差、变形大、难支护的特点,通过理论分析、数值模拟和现场试验等方法,从巷道支护方式和巷道断面优化两方面讨论了深部综放沿空巷道的控制技术。研究表明:锚梁网索支护方式和直墙半圆拱形断面能够较好地控制深部综放沿空巷道围岩,减少巷道围岩变形,增强其稳定性。

大强煤矿深部综放开采地表沉陷数值分析

针对深部综放开采地表沉陷量及影响范围，以大强煤矿0901综放工作面实测沉陷参数为例，通过对工作面的岩移下沉量、下沉时间、回采进尺及影响范围的数值分析，表明深部综放开采整体下沉量比预计下沉量小，下沉影响范围增大，岩移角减小，结合实测值，对相同地质条件开采工作面的下沉移动角、边界角、最大下沉角、移动与变形预计参数修订，为类似工程提供安全预测参数。

深部综放大断面沿空掘巷小煤柱尺寸优化及控制技术

针对深部综放大断面沿空掘巷小煤柱宽度确定的难题,以东滩煤矿沿空巷道小煤柱尺寸确定为例,首先通过对小煤柱力学模型分析确定小煤柱宽度应大于2.74m;然后经过数值模拟研究不同尺寸小煤柱下巷道围岩的变形规律,确定小煤柱合理尺寸为4m左右;提出合理的围岩控制技术。现场试验表明,生产期间小煤柱稳定性较好,沿空掘巷整体稳定,变形量得到了有效控制。

深井厚煤层综放工作面顶板运动与沿空巷道围岩变形动态响应关系

针对深井厚煤层综放工作面沿空巷道围岩控制困难的问题,以新河煤矿5302工作面沿空巷道为研究对象,采用理论分析、现场实测、微震监测等手段研究了巷道变形和顶板运动的动态响应关系,重构了工作面顶板破断过程,分析了回采巷道变形特征,建立了回采巷道受力模型,确立了顶板破断与巷道变形的对应关系,得出以下主要结论:5302工作面顶板破断过程存在"大小周期"现象,顶板最大破断高度为70 m,高位岩层(中位基本顶和高位基本顶)的破断是沿空巷道变形加剧的主要原因;在顶板初次破断周期内,巷道围岩变形随着顶板破断高度的增加而持续增加,在周期破断过程中,巷道围岩变形不会持续增加,而是在一个范围内周期性地上下波动;高位岩层破断致使两帮移近量和顶板下沉量达到峰值,但两帮和顶板变形峰值响应的时机不同,两帮移近量峰值显现滞后于高位岩层破断位置,顶板下沉量峰值显现超前于高位岩层破断位置。研究揭示了深井厚煤层沿空巷道围岩变形与顶板岩层运动间的对应关系,可为其围岩控制设计提供参考。

基于多因素耦合的冲击地压危险性评价

冲击地压灾害是煤矿开采过程中常见的地质灾害之一,冲击地压灾害的发生与采掘的地质条件、支护条件、卸压条件等息息相关。在深入分析某矿深部综合机械化放顶煤回采工作面地学参数的基础上,将煤岩结构、自重应力、地质构造、顶板压力及工作面两侧采动影响等多种因素进行耦合分析,综合考虑每一种影响因素对工作面回采过程中冲击危险性所起到的作用,综合划定了冲击危险区域,评价了各区域的冲击危险程度,最终得出深部煤层工作面由于其埋深大,自重应力大等因素,冲击地压主要危险区位于开采初次来压、工作面见方及断层部位。基于多因素耦合的冲击地压危险性评价,为煤层深部开采建立防冲击体系提供了一定的参考依据。