煤矿冲击地压与冒顶复合灾害研究
潘一山1
代连朋2
李国臻3
李忠华3
1.东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室,辽宁沈阳110819;辽宁大学环境学院,辽宁沈阳110036;辽宁工程技术大学,辽宁阜新1230002.东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室,辽宁沈阳1108193.辽宁工程技术大学,辽宁阜新123000
摘要：随着煤矿向深部发展,矿井动力灾害既表现出冲击地压的部分特征,又表现出冒顶的部分特征.2种典型的灾害打破以往冒顶与冲击地压的发生具有一种互为逆向性的认知规律,在深部高应力煤巷,特别是留顶煤巷道中出现了相互诱导、复合发生的新灾害类型.在总结山东、山西和新疆矿区典型巷道冲击致顶板(顶煤)动力灾害特征的基础上,提出了深部巷道冲击地压与冒顶复合灾害的概念、机理与分类,指出复合灾害机理关键点在于揭示巷道整体系统和破碎区子系统的稳定原理及其2者间的相互影响.建立了巷道发生复合灾害的力学模型,根据扰动响应失稳判据,提出并得到了巷道发生复合灾害的临界应力Pcr、临界软化区半径ρcr和最大容许采扰应力增量σmax,厘清了灾害发生的主控因素,分析了煤岩冲击倾向指数K、支护强度ps、巷道半径ρ0、煤岩强度σc等对灾害发生的影响规律,同时阐明了围岩塑性软化、破碎深度随地应力增加的发育规律.研究结果表明,破碎发育巷道的动力失稳主体为弹性区、软化区与破碎区构成的不稳定系统,垮落主体为破碎区;稳定的破碎区提升了巷道冲击启动临界值,使其启动难度增大,但破碎区的发育又易引起顶煤垮落;巷道稳定支护是解决复合灾害的关键,科学合理支护既能有效调控围岩破碎防冒,又能提升冲击启动临界值.通过理论研究,揭示了巷道冲击地压与冒顶复合灾害的发生机理,阐明了巷道软化与破碎区及其稳控支护对深部破碎发育巷道动力灾害防治的重要性.
关键词：冲击地压复合灾害巷道冒顶深部开采煤层巷道扰动失稳
分类号：TD324(矿山压力与支护)
资助基金：辽宁省兴辽英才计划资助项目(XLYC1801010)国家自然科学基金(U1908222)
论文发表日期：2021-01-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：11( 112-122 )
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