坚硬顶板遗留煤层下综放工作面冲击地压发生机理

作     者：杜涛涛 鞠文君 陈建强 张传玖 李红平 孙如达 DU Taotao;JU Wenjun;CHEN Jianqiang;ZHANG Chuanjiu;LI Hongping;SUN Ruda

作者机构：煤炭科学研究总院开采研究分院北京100013 中煤科工开采研究院有限公司北京100013 天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013 国家能源集团神华新疆能源有限责任公司新疆乌鲁木齐830000 

出 版 物：《采矿与安全工程学报》 (Journal of Mining & Safety Engineering)

年 卷 期：2021年第38卷第6期

页      面：1144-1151页

核心收录：

学科分类：0819[工学-矿业工程] 081903[工学-安全技术及工程] 08[工学] 0708[理学-地球物理学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0837[工学-安全科学与工程] 0903[农学-农业资源与环境] 

基　　金：国家科技部“科技助力经济2020”重点专项项目(SQ2020YFF0426364) 国家重点研发计划项目(2017YFC0804209) 中国煤炭科工集团有限公司集团产学研项目(2019-TD-2-CXY006) 天地科技“公司其他内部研发项目”开采设计事业部“科技创新基金”项目(KJ-2019-TDKCQN-05)。 

主　　题：冲击地压 遗留煤层 坚硬顶板 综放工作面 

摘      要：为研究坚硬顶板遗留煤层条件下综放工作面冲击地压发生机理,以宽沟煤矿坚硬顶板遗留煤层下I010203工作面易发生高能量事件的临空巷道为工程背景,通过理论分析、现场监测、数值模拟和工程验证相结合的方法,分析了B_(4)、B_(2)煤层开采过程中覆岩结构特征及演化过程,模拟了不同结构形态下煤岩体应力分布规律,并通过钻孔实测、微震监测和PASAT M探测多种方法进行了验证。研究表明:B_(4)与B_(2)煤层开采后,低位覆岩结构Ⅰ以侧向悬臂的形式加载临空巷道,悬顶长度为18.5~37.5 m,造成临空巷道煤岩体形成应力升高区;随着开采范围增大,覆岩活动空间向上发展,微震事件向上聚集,采空空间逐渐增大,当B_(4)与B_(2)煤层采空区导通后,波及高位覆岩结构Ⅱ,r_(2)岩层运动下沉造成实体侧煤体应力升高区范围扩大、转移,应力集中系数再增大,最终r_(2)岩层破断失稳,结构Ⅰ与结构Ⅱ积聚的弹性能瞬间释放,动静载共同作用达到冲击地压发生的临界条件,造成临空巷道冲击显现。