回采巷道围岩冲击破坏能量特征分析

作     者：镐振 郭林峰 赵希栋 陈国祥 张国华 HAO Zhen;GUO Linfeng;ZHAO Xidong;CHEN Guoxiang;ZHANG Guohua

作者机构：河南工程学院安全工程学院河南郑州451191 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083 华北科技学院安全工程学院河北廊坊065201 河南能源化工集团义煤公司千秋煤矿河南义马472300 

出 版 物：《煤炭学报》 (Journal of China Coal Society)

年 卷 期：2020年第45卷第12期

页      面：3995-4005页

核心收录：

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 0808[工学-电气工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 0820[工学-石油与天然气工程] 0817[工学-化学工程与技术] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0815[工学-水利工程] 0827[工学-核科学与技术] 0813[工学-建筑学] 0802[工学-机械工程] 0703[理学-化学] 0814[工学-土木工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：河南省高等学校重点科研资助项目(20A440002) 国家自然科学基金资助项目(51804117,51674243)。 

主　　题：回采巷道 冲击破坏 能量 塑性区 蝶形 

摘      要：由冲击动力造成的巷道破坏是一种典型的煤岩动力灾害,严重威胁着矿井的安全生产。针对义马煤田千秋矿21141工作面运输巷频繁发生冲击破坏的问题,在分析典型巷道冲击破坏微震监测能量特征的基础上,开展了常规三轴压缩试验并结合理论分析、数值模拟等手段,研究了煤岩体发生冲击破坏时的能量特征。研究结果表明:巷道围岩冲击破坏发生前,微震监测最大能量波动幅度较小,但是每次巷道围岩冲击破坏事件的发生均伴随有微震监测能量的急剧增大;试件双向载荷比值(轴压/围压)对声发射能量特征有显著影响,加载速率相同时,围压越大,能量峰值越小;在一定条件下,采动应力、巷道扩修、巷内爆破等事件产生的扰动加载作用能够改变区域应力场中巷道双向载荷比值,使得塑性区形态特征由非蝶形转化为蝶形,或导致塑性区蝶叶出现瞬时扩展,并以震动、声响和煤岩碎块抛出的形式释放存储于围岩系统中的大量能量,从而诱发巷道围岩冲击破坏。在实际的工程实践中,可以采取降低采煤工作面推进速度、控制开采截深、调控巷道围岩区域应力场等措施,以减小煤岩体的加载速率,防止大能量事件的产生,避免巷道蝶形塑性区瞬时扩展过程中能量的突然释放。