查看更多>>摘要：冲击地压矿井条带工作面的安全开采一直是冲击地压领域的研究热点和难点,充填开采是防治条带工作面冲击地压的有效手段.以鲁西南矿区深井条带充填开采工作面为背景,采用理论分析、相似材料模拟、数值模拟、工程类比、现场实测等手段,针对定量分析充填开采防冲有效性、深井条带充填开采工作面冲击危险评价方法和防治技术等方面进行研究和探索,并在运河煤矿进行工程应用.主要成果如下:(1)探索基于"等价采高"描述充填开采效应进而分析覆岩结构演化规律的方法,得到充填工作面覆岩结构运动具有明显的时空滞后性和边界效应的结论.以分析煤体力源特征为主线,研究"充实率-覆岩结构运动-支承压力演变"三者之间动态转化的力学关系,建立深井条带充填开采工作面支承压力估算模型,并在C5301工作面进行可靠性验证.(2)设计基于等价采高原理的条带充填开采工作面相似模拟试验模型.当等价采高小于0.8 m时,采空区顶板只发生弯曲下沉,对工作面煤体施加的动应力最小;当等价采高为0.8～2.6 m时,工作面的冲击危险性与等价采高呈明显的正相关性;当等价采高大于2.6m后,覆岩结构发生大范围调整,条带充填工作面的冲击危险达到最大.(3)提出减冲临界充实率的概念.充实率决定覆岩运动对煤体的加载效应,当达到减冲临界充实率时,充填有效抑制覆岩运动并实现煤体总应力小于冲击临界应力,充填降低甚至消除了冲击危险;当小于减冲临界充实率时,煤体总应力大于冲击临界应力,表明条带充填工作面仍具有冲击危险.(4)建立煤体应力比、条带煤柱应力比和弹性能量指数对冲击危险性的隶属度函数,形成冲击危险等级划分的指标,提出深井条带充填开采工作面局部、整体冲击危险评价方法.(5)提出以条带煤柱可采性研究、区段煤柱合理宽度留设和控制充实率为核心的深井条带充填工作面的防冲技术体系,并在C8301条带充填工作面进行验证.实践表明,提出的防冲技术体系可行、有效,能够保障深井条带充填开采工作面的防冲安全.上述研究成果已经在鲁西南矿区逐步推广应用,取得了良好经济效益和社会效益.
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