高应力高瓦斯条件下煤巷冲击地压防治的理论分析

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冲击地压是指矿井煤岩体受到外界扰动瞬间失稳,突然释放聚积在矿井巷道和采场周围煤岩体中的弹性能,表现为大量煤岩抛出,破坏巷道或工作面;底鼓、顶板下沉、支架倒塌折断、设备颠覆损坏;造成井下工作人员伤亡,甚至波及地面造成地面灾害等的矿山动力现象,是矿山生产的一大自然灾害。随着我国煤矿以年平均25m左右的增长速度进入深部开采,高应力、高瓦斯矿井日益增加。深部矿井中岩层积聚的变形能更大,开采过程中顶板也会积聚较大的弹性能量,断层区域易于形成高应力区,具有发生动压现象的条件。再者,高瓦斯的存在直接影响煤岩体的物理性质和变形性质,且瓦斯压力以体积力的形式作用于煤岩体,对冲击地压的发生起到促进作用。高应力、高瓦斯的坏境下冲击地压等煤岩动力灾害的危害将日趋严重,同时高应力、高瓦斯矿井冲击地压发生机理更加复杂,预测与防治更加困难,且高瓦斯条件下冲击地压发生时伴有大量瓦斯涌出,易于造成其他灾害事故。研究统计及现场实践表明,冲击矿压造成的破坏和人员伤亡主要集中在巷道内。目前对通常的冲击地压的发生机理已经有些基本认识,对其预测与防治已形成一些基本方法和技术。但针对高应力、高瓦斯矿井的冲击地压的认识鲜见报道。故而本文从高应力、高瓦斯对冲击地压的影响出发,理论分析深部高应力、高瓦斯对矿井围岩的影响,在此基础上建立深部高应力、高瓦斯矿井冲击地压发生的机理,针对“双高”条件下的冲击机理,采区“强-弱-强”结构的支护理念。并就从力学及能量方面进行分析;实验室进行冲击地压发生过程相似材料模拟实验、“强-弱-强”结构支护后的相似模拟实验;计算机数值模拟裸巷围岩应力状态与围岩特征分析、开挖支护不同步时巷道围岩应力应变分布分析、“强-弱-强”结构加固围岩后的对比分析等。认识高应力、高瓦斯冲击地压的发生情况,高应力、高瓦斯对促进冲击地压发生的影响,并根据此提出有针对性的防治措施。在煤巷中建立了通过支护(采用“双壳”支护理论)加固围岩(煤)、泄能(深孔爆破)和瓦斯抽放为基本的综合巷道冲击地压防治技术。通过以上的机理分析及提出的治理技术,对同等类型矿井的冲击地压的防治提供一定的参考。
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