深井大采高工作面采动应力分布特征与冲击危险研究

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唐口煤矿煤层埋深-990m,煤层具有强冲击倾向,地质构造复杂,具有较强的冲击危险性。本文以唐口煤矿为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场实测等方法,研究了深井大采高工作面采动应力的分布特征和冲击危险性预测、防治技术。  采用RFPA2D数值模拟软件研究了深井大采高工作面覆岩运动过程中矿压显现规律。研究表明:工作面推进过程中,主应力向两侧转移,且大致沿岩层移动角出现扇形应力降低区;在大采高工作面开采中形成的主承载结构在高位形成;声发射震源在变形开始时随机分布于加载模型内部,随后便向最终破裂面集中,且具有群集性特征,AE密集区与非常扩容区、破碎区等具有良好的对应关系;采空区上方覆岩破坏和位移具有明显的分带性,空间形态大致呈对称的“马鞍形”分布。  采用UDEC2D数值模拟软件分别研究了采深、采高和断层对于大采高工作面采动应力场的影响规律。研究表明:随着采深增大,大采高工作面超前顶板岩层塑性破坏明显,超前支承压力峰值大致呈线性增大,峰值位置、影响范围基本保持稳定;随着采高的增大,超前支承压力增高区应力集中程度增加,煤壁偏帮现象严重;断层构造对大采高工作面应力场、位移场及能量传递都具有明显的“隔断作用”,在断层面附近形成应力增高区,其应力集中程度逆断层要高于正断层;定义了断层的活化要素,即“活化因子”和“活化距离”。通过模拟发现,在采深为1000m、采高为6m时,正断层活化距离为40~60m,逆断层约为50m,且逆断层的活化因子大于正断层。  利用微震监测法、围岩动态法、钻孔应力监测和多因素综合预测方法对1305工作面的冲击危险性进行综合评价和分析,确定了1305工作面五个冲击危险区。  提出了冲击地压的主动防治体系,即建立冲击地压防治的时空预警机制,根据“主动防治体系”制订了1305工作面5#冲击危险区的解危技术方案,并取得了较好的卸压解危效果。
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