【摘 要】
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我国是世界上煤与瓦斯突出灾害发生最为严重的国家之一。矿井随着开采深度的增加,煤(岩)瓦斯动力现象呈现出新特点,有些动力现象不能用传统的煤与瓦斯突出、冲击地压机理进行合
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我国是世界上煤与瓦斯突出灾害发生最为严重的国家之一。矿井随着开采深度的增加,煤(岩)瓦斯动力现象呈现出新特点,有些动力现象不能用传统的煤与瓦斯突出、冲击地压机理进行合理解释。究其根本原因,采掘应力场由浅部到深部发生变化,煤岩体在高地应力、高瓦斯压力、高温等环境下其力学特征有别于浅部煤岩体,围岩应力场更加复杂、围岩出现大变形和强流变特性、深部煤岩体由脆性向延性转化、动力响应具有突变性。而采掘工作面应力场时空演化规律是认识突出机理及研究预测技术的基础,迫切的需要建立在不同煤岩物理特性、覆存条件下的工作面应力场分布及演化理论,为进一步研究工作面防治煤与瓦斯突出技术奠定基础。
掘进工作面周围形成的应力场的特性,与互相有联系的许多因素的共同作用有关,主控因素包括:开采深度、煤岩物理力学特性、顶(底)板条件、煤层瓦斯、地质构造、掘进工艺及速度以及巷道断面等。本论文通过理论分析阐述了工作面前方弹塑性单峰应力分布状态;在深部开采煤岩体在高应力等长期作用下进入流变状态,煤体因流变效应发生剪胀带与压缩带交替出现的情形,工作面前方形成多峰应力状态的力学机制;松软煤层在高应力作用下煤体屈服直接进入蠕变状态使工作面附近集中应力区不明显的力学条件。并通过3DEC数值模拟软件,分析掘进工作面受爆破掘进作业影响下的应力发展演化规律;应用KSE-Ⅲ型钢弦钻孔应力计,监测不同作业工序条件下工作面前方相对应力的变化,统计分析其特征参量与掘进工艺流程及参数的关系,进一步深化和验证矿井掘进工作面应力场分布及演化规律的认识。根据研究结果,结合淮南矿区谢一矿、新庄孜矿和丁集矿复杂的煤岩结构及覆存条件,探讨了预测敏感指标敏感性及其现场应用情况,深化了掘进工作面煤与瓦斯突出预测技术。
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