冲击地压矿井充填开采工作面采动应力激增与跌落机制
唐岳松1
孙文超1
李增强2
曹鹏3
王伟1
郑晓晨2
张付强2
陈明振4
王兆会1
1.中国矿业大学(北京)能源与矿业学院,北京 1000832.山东东山古城煤矿有限公司,山东济宁 2720003.兖矿能源集团股份有限公司山东煤炭科技研究院分公司,山东济南 2501174.济宁市能源局,山东济宁 272000
摘要：高应力、多断层是深部矿井冲击地压灾害频率走高的主要原因,充填开采作为降载减冲的最直接手段,依然无法根除冲击地压灾害的发生.为降低冲击地压对冲击倾向性煤层安全开采的影响,采用现场实测、理论分析和室内试验手段研究深部充填开采条件下采动应力激增与跌落机制,探究坚硬顶板预裂爆破与大直径钻孔协同卸压效果.在高应力、多断层、不等宽煤柱和开采扰动多因素叠加影响下,充填开采工作面采动应力存在集中、激增与跌落现象,集中程度小于2.0,非断层影响区超前采动影响范围达到30 m,断层影响下增加至50 m,断层与煤柱叠加影响下增加至70 m;断层活化和围岩破坏引起应变能瞬间释放,转变为破坏煤岩动能,转换率达到17％;揭示了动载应力波产生原理,动载应力波与静态应力场叠加引起采动应力状态骤变;叠加前后若煤岩始终处于破碎状态,则它呈现压实硬化力学行为,发生应力激增现象;若煤岩由完整过渡至破碎状态,则它呈现脆性松脱力学行为,发生应力跌落现象;若煤岩始终处于完整状态,则它呈现弹性回弹力学行为,发生动载冲击现象.微震监测未发现105J以上的大能量事件,表明充填体支撑下坚硬顶板未发生大范围破断;断层导致微震事件非对称分布,进风巷侧呈现高频低能分布模式,回风巷侧呈现低频高能分布模式,因此,回风巷发生2次冲击地压监测预警,进风巷发生1次冲击地压监测预警;提出了坚硬顶板爆破预裂与大直径钻孔协同卸压技术,顶板岩层形成了大尺度爆破裂隙,有效控制了应力集中程度和应力增长速度,降低了深部开采冲击地压灾害风险.
关键词：冲击地压充填开采采动应力断层构造微震监测
分类号：TD801(矿山开采)
资助基金：国家重点研发计划(2022YFC2904002)
论文发表日期：2024-09-30
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：14( 22-35 )
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