深部煤层冲击地压机理与监测防治技术研究

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冲击地压的发生机理是一个复杂的演化过程,至今尚未形成统一的理论体系,对深部煤层的冲击地压发生机理的研究还不够多,因此对深部煤层冲击地压发生机理的研究具有重要的现实意义。本文结合郓城煤矿1302工作面,采用理论分析、数值模拟及现场实测相结合的研究方法,对深部煤层的应力分布规律、影响因素以及卸压解危措施进行研究。  根据以往监测数据探求郓城煤矿深部煤层冲击地压的发生规律,阐述了应力场形成冲击地压成因,对构造应力区域发生冲击成因进行了力学分析,并且构建相关模型。对深部煤层巷道平动式失稳机理进行了研究。主要从开采深度和深部水平应力这两个方面研究冲击地压的发生机理。  运用FLAC3D数值模拟软件,模拟研究深部应力场下工作面随推进步距、埋深及水平应力变化的超前支承压力分布演化规律。模拟工作面顺槽随埋深及水平应力变化的围岩水平及垂直应力分布演化特征。模拟随煤层埋深和水平应力的增加,采场前方支承压力的变化情况和应力峰值出现的位置变化以及应力的影响范围。为冲击地压的监测和防治提供理论依据。  将理论分析和数值模拟结果应用到具体工程实例中。选取郓城煤矿1302工作面作为工程实践,检验模拟结果的科学性和合理性。对郓城煤矿1302工作面采掘过程中易发生冲击地压(微震)的危险区进行冲击地压的监测预警。采用KI550冲击地压在线监测系统和KI551微震监测预警系统对现场进行监测,确定具有冲击危险的区域,即解危区。  对已经确定的解危区进行冲击地压的防治。运用大直径深孔卸压技术对具有冲击危险的巷道进行卸压,包括掘进迎头卸压和巷道两帮卸压。在巷道迎头向工作面煤体内施工大直径钻孔进行回采期间的超前卸压,掘进期间超前卸压则是在巷道迎头向巷道掘进方向施工大直径钻孔。利用爆破卸压方法对有冲击倾向的底板进行卸压防冲,解决其冲击危险。改进巷道的两帮和顶板支护方式,辅助已有的卸压解危措施。优化原有的刚性支护,采用皮带条代替钢筋梯的柔性支护方法。
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