瓦斯压力对采场支承压力的影响及突出-冲击协同防控

作     者：赵龙 贺虎 ZHAO Long;HE Hu

作者机构：窑街煤电集团有限公司海石湾煤矿甘肃兰州730084 中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116 

出 版 物：《煤矿安全》 (Safety in Coal Mines)

年 卷 期：2024年第55卷第5期

页      面：19-27页

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

基　　金：国家重点研发计划资助项目(2022YFC3004605) 国家自然科学基金资助项目(52227901,51974302) 

主　　题：含瓦斯煤体 支承压力 瓦斯压力 复合动力灾害 冲击地压 

摘      要：随着煤炭开采深度和强度的增大,部分矿井面临煤与瓦斯突出与冲击地压双重灾害威胁,突出-冲击复合灾害成为值得关注的科学与工程难题,含瓦斯煤体采动支承压分布规律对于揭示该类型灾害机理具有重要意义。通过研究瓦斯压力变化对采动支承压力分布的影响,建立了含瓦斯煤体支承压力计算模型,得到了含瓦斯压力变化的切向应力以及塑性区半径计算公式;基于典型突出-冲击矿井工程地质条件,采用数值模拟得到了瓦斯压力对采场支承压力分布的影响特征。结果表明:随着瓦斯压力减小,巷道周边切向应力增加,而塑性区半径减小,即切向应力峰值距离煤壁更近;采场支承压力峰值与瓦斯压力负相关,峰值距煤壁距离与瓦斯压力呈正相关,均表现为二次曲线关系。现场监测数据表明,随着瓦斯抽采的进行,煤体破裂震动频次上升,当出现瓦斯压力持续下降、而震动频次急剧上升趋势时,冲击危险性较高。基于瓦斯压力变化对冲击危险的影响,建立了海石湾煤矿突出-冲击协同防控技术体系,在瓦斯治理过程,利用瓦斯压力-震动频次预警冲击危险,并优化防冲卸压工程的起始位置与强度,实现突出-冲击协同防控。