采空区遗留煤柱下工作面回采冲击矿压防治技术研究

来源 :中国矿业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wxxflystar
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大量研究表明,对于多煤层开采,应优先开采上保护层。但是实际开采过程中,上覆煤层由于断层、煤厚变化、开采布局等因素的影响留有部分煤柱,而该煤柱的留设往往会使之成为应力集中区域,增加下部煤层的冲击危险性,影响煤矿安全生产。徐庄煤矿8332工作面上方为7235、7332采空区及其之间的遗留煤柱,受7235、7332采空区的影响,遗留煤柱内静载应力较高,加之工作面采动的影响,易诱发冲击矿压。因此,本论文以徐庄煤矿采空区遗留煤柱下8332工作面为研究对象,结合实际开采情况,理论分析了采空区遗留煤柱下工作面的冲击影响因素及覆岩结构演化规律,通过数值模拟手段分析了采空区遗留煤柱下工作面各回采时期的围岩应力分布特征,并结合微震数据分析了采空区遗留煤柱下工作面回采过程中微震的时空演化规律及震源的破裂模式,最后提出了8332工作面冲击危险的监测、防治技术并应用于现场,得出如下结论:(1)按照8332工作实际开采情况,理论分析了采空区遗留煤柱下工作面的冲击危险影响因素及覆岩结构演化规律。结果表明:影响8332工作面回采冲击危险的主控因素为采空区遗留煤柱及保护层开采因素;8332工作面回采前段,在已经基本稳定的覆岩结构中再次形成了“F”型空间结构;8332工作面回采后段,在遗留煤柱区域形成“T”型空间结构。(2)研究了采空区遗留煤柱下工作面回采过程中的应力分布特征,沿工作面顶板在遗留煤柱方向和工作面走向方向各布置一条测线。受上保护层的影响,煤壁前方的超前支承应力整体偏低,一般在10~15m范围出现应力峰值,只有在回采第一步时,煤壁前方的超前支承压力明显高于其它回采阶段,说明工作面初次回采对工作面的安全生产起着重要的作用;工作面上方遗留煤柱区域的支承压力数值较高,平均为70MPa,受8332工作面回采的影响,工作面超前100m范围遗留煤柱区的应力会再次叠加,最大可达79MPa,因此遗留煤柱影响区冲击危险性较高。(3)基于工作面回采期间的微震数据,分析了采空区遗留煤柱下工作面回采过程中微震时空演化规律及震源破裂模式。8332工作面回采期间,微震能量、频次整体较低,呈先增加后减小再增加的趋势,微震平面分布呈椭圆形,沿遗留煤柱区域向两侧扩展,表明8332工作面回采至“见方”期间及正常推进阶段冲击危险性较大;工作面回采至不同阶段,采空区遗留煤柱与工作面的位置关系不同,工作面受遗留煤柱的作用方式不同,震源破裂模式也会发生改变。(4)结合采空区遗留煤柱下工作面冲击特征,制定了针对8332工作面的冲击矿压监测及防治技术,并进行了效果检验。得到以上手段降低了工作面回采期间的冲击危险等级,矿压显现较为稳定,未出现能量大于10~4J的微震活动,实际冲击危险性较低。本论文研究成果能够有效地指导8332工作面的安全生产,同时也为类似条件下工作面回采提供一定的理论支撑和技术指导。本论文有图62幅,表13个,参考文献100篇。
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