煤柱下近距离煤层采动应力分布特征与冲击危险性评价研究

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冲击地压是世界范围内的煤矿开采难题,且随着煤矿开采深度的不断增加,煤矿冲击地压有愈演愈烈之势,已成为制约我国煤炭安全高效生产的重要因素。冲击地压发生的一个重要因素就是高应力,煤岩体在高应力的作用下,突然发生破坏导致能量的剧烈释放,形成冲击地压。而煤柱的留设则会导致集中应力的出现,在煤柱上方以及煤柱底板岩层中积聚大量能量,对煤柱上部或下部岩层造成破坏。  鲍店煤矿六采区2煤局部可采,在2煤开采过程中留下了大量的采空区边界煤柱,在这些煤柱处形成了高应力集中区。并且2煤和3煤间距仅为21m,属近距离煤层,这样2煤煤柱的集中应力经过少量的衰减后就直接达到3煤层面,导致3煤工作面在开采之前就已经处于高应力状态,3煤一旦开采则在采动应力和集中应力的叠加影响下冲击地压发生的概率大大增加。文章采用FLAC3D数值模拟软件分别对小煤柱(宽度<50m)和大煤柱(宽度≥50m)集中应力在底板中的传播规律进行研究得出了当距煤柱深度超过50m后,应力集中系数在小煤柱和大煤柱情况下基本相同的结论。  本文针对研究鲍店煤矿六采区北翼的冲击地压需要,采用理论研究、数值模拟的方法,对煤柱下的3煤工作面采动进行推演,计算采动应力与煤柱集中应力的叠加影响规律。经计算,当工作面由煤柱下向采空区下推进时,煤柱应力叠加范围为60m,最大应力集中系数为5.68,应力集中系数高,影响范围大,是冲击的地压的危险区域;在工作面由采空区下向到煤柱下推进过程中,工作面支承压力集中系数达5.66~5.97,应力集中系数高,影响范围较小,也是冲击地压的危险区域。  根据数值模拟结果得到的应力叠加范围,采用多耦合因素评价方法划定六采区北翼工作面冲击危险区。
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