摘要
东保卫煤矿为冲击地压矿井,一直采用《防治煤矿冲击地压细则》(以下简称《细则》)中建议的综合指数法为主的方法进行煤层、采区和工作面等的冲击危险性评价。在实际生产过程中发现,评价得到的冲击危险等级与实际的冲击显现存在较大的差异性,不能够准确反映该矿煤层、采区和工作面的实际冲击危险性。 因此本文以东保卫煤矿为研究对象,在《细则》“第七条鼓励煤矿企业(煤矿)和科研单位开展冲击地压防治研究与科技攻关,研发、推广使用新技术、新工艺、新材料、新装备,提高冲击地压防治水平。”的指导下,采用理论分析、力学分析、数值模拟和现场实践相结合的研究方法,进行了评价因素细化以及基于区域改性的关键技术弱化分析,最终建立了符合东保卫煤矿实际的冲击危险性评价方法并进行了应用,主要研究内容及成果如下: 1)系统阐述了东保卫煤矿煤层地质开采条件,该矿具有埋深大、具有冲击倾向性、多煤层联合开采,工作面顶板属于厚硬砂岩等特点,具备发生冲击地压和实施区域改性的条件。 2)采用理论方法分析了综合指数法的优点和局限性。综合指数法较为全面的考虑了影响冲击地压的主要地质因素和开采技术因素,并将地质影响和开采影响分开分析,以两者得到的指数中的最大值来确定评价对象的基本冲击危险等级,能够基本反映评价对象的冲击危险性。但其部分影响因素在参数的取值上有较大的阶梯跳跃性和无限制性,关键是未考虑开采技术因素对地质因素的影响,因此其在取值方法上仍存在一定的局限性,造成评价结果与实际存在差异性。 3)针对综合指数法中部分开采技术条件对地质因素能够产生显著影响的事实,通过数值模拟,研究产生显著影响的保护层开采、巷道工程改性等区域改性的开采条件对煤层应力及顶板结构的影响,得出保护层开采具有显著改变顶板结构的作用,巷道工程改性技术能够减小甚至消除悬顶结构及其造成的应力集中,从而大大降低工作面的冲击危险性。 4)本文基于综合指数法,在不改变原有评价方法中各参数取值原则的基础下,根据东保卫煤矿的地质开采条件进行了评价参数的细化;同时针对地质因素指数里未考虑对地质因素评价冲击危险性具有显著影响的保护层开采、巷道工程改性等区域改性,将保护层开采、巷道工程改性等两个开采技术影响因素引入到地质因素评价中,并分析制定了两因素的取值方法;最终建立了 “东保卫煤矿冲击危险性评价方法”。 5)在东保卫煤矿三采区36层-570左面、-620左面、-630左面、一采区-640右面等工作面进行了本评价方法的应用,并与《细则》中建议的综合指数法进行了对比分析。通过工作面实际开采的冲击地压监测数据分析表明本评价方法更符合实际,能够更好的指导该矿的防冲工作,为全国煤矿冲击地压评价提供参考,具有较大的理论和现实意义。