特厚煤层变面采场覆岩破断释能规律与防冲技术研究
杨旭
齐喜峰
赵志鹏
孟凡燃
马翔宇
国家能源集团新疆能源有限责任公司,新疆 乌鲁木齐 830000
摘要：针对变面采场开采中围岩稳定性控制难度大、冲击危险性高等问题,以新疆宽沟煤矿I010206 工作面为工程背景,建立工作面顶板FLAC3D数值模型与周期断裂力学模型,分析变面采场围岩应力与能量演化特征,揭示工作面覆岩破断诱冲机制,提出了水力压裂顶板超前弱化解危技术并对卸压效果进行对比检验.结果表明:在采场开采期间,随着工作面宽度增加,超前支承压力峰值和应力集中程度大幅增高,超前支承压力峰值由 13.05 MPa增加至 16.67 MPa,应变能密度峰值由 46.77 kJ/m3 增加至 96.72 kJ/m3;工作面回采期间,由于坚硬顶板的存在,易形成大面积悬顶,顶板内集聚的弹性应变能明显上升,当坚硬顶板达到其极限跨距时发生破断,释放的大量能量易引起矿山压力显现;工作面变宽后顶板载荷增加,上覆岩层载荷向工作面前方煤体和工作面两端煤体进行传递,B4-1 煤层I010408 工作面开采后支承压力与B2 煤层I010206工作面开采后超前支承压力叠加后应力集聚程度较高,采空区侧向支承压力与形成的高静载和顶板大面积垮落的高动载更易诱发冲击地压.针对顶板能量集聚程度较高、坚硬顶板发生垮落时动载扰动较强等现场冲击危险因素,提出了水力压裂顶板超前弱化措施.通过支架压力与微震数据对水力压裂与预裂爆破卸压效果进行对比检验发现,使用水力压裂技术后,工作面顶板来压步距降低,微震信号呈现出低能高频特征,工作面冲击危险性明显下降,保障了工作面安全回采.
关键词：围岩控制水力压裂冲击地压变面采场应力分布能量演化
分类号：TD324+.1(矿山压力与支护)
资助基金：新疆煤炭资源绿色开采教育部重点实验室开放课题资助项目(KLXGY-KA2501)
论文发表日期：2025-11-20
在线出版日期：2025-11-25（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：13( 75-87 )
英文信息