倾斜厚煤层综放工作面煤柱-关键层结构失稳型矿震机理
王高昂1
朱斯陶2
姜福兴1
张修峰3
刘金海4
王绪友5
宁廷洲5
张宇5
魏全德6
1.北京科技大学土木与资源工程学院,北京 1000832.北京科技大学土木与资源工程学院,北京 100083;山东能源集团有限公司,山东济南 2500143.山东能源集团有限公司,山东济南 2500144.华北科技学院河北省矿井灾害防治重点实验室,河北三河 1016015.兖矿新疆矿业有限公司硫磺沟煤矿,新疆昌吉 8311006.北京安科兴业矿山安全技术研究院有限公司,北京102299
摘要：采空区遗留煤柱支撑顶板导致厚硬关键层悬顶面积大幅增大,形成的"煤柱-关键层"结构失稳是诱发矿震和冲击地压灾害的主要原因.以新疆硫磺沟煤矿(4-5)06矿震频发工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟、微震监测和现场调研等方法,研究了"采空区遗留煤柱-关键层"组成的覆岩空间结构特征,分析了采空区遗留煤柱应力演化规律和关键层力学结构特性,建立了非对称覆岩空间结构下采空区遗留煤柱应力分布估算模型和倾斜关键层极限跨度计算力学模型,揭示了倾斜厚煤层综放工作面"煤柱-关键层"结构失稳型矿震发生机理:采空区遗留煤柱支撑顶板形成"煤柱-关键层"结构,随着工作面开采范围增大,煤柱应力集中程度不断增加,当煤柱集中应力超过其极限承载能力发生失稳时,悬露关键层长度超过其极限跨度,发生破断失稳并诱发矿震和冲击地压灾害.据此建立了包含遗留煤柱整体失稳冲击倾向性指数和关键层极限跨距的"煤柱-关键层"结构失稳型矿震发生判别准则,并采用数值模拟和微震监测进行了验证.按照"有震无灾"的防治原则,提出了"煤柱-关键层"结构下工作面"减震-防冲"的技术措施,分析了工作面推采速度与大能量微震事件的关系,确立了降低工作面矿震能量和频次的合理推采速度为不超过3 m/d,保障了工作面的安全回采.
关键词：矿震倾斜厚煤层采空区遗留煤柱关键层结构失稳
分类号：TD324(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(51904017)山东省重大科技创新工程资助项目(2019SDZY02)中央高校基本科研业务费资助项目(FRF-TP-20-002A2)
论文发表日期：2022-06-28
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( 2289-2299 )
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