【摘 要】
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忻州窑矿自2006年以来,冲击地压共发生43起,其中8937工作面和8939工作面回采期间共发生10起冲击地压事故,全部发生在临空巷道工作面超前70 m范围内,引起大量单体支柱折损与明显的巷道变形,严重影响矿井安全高效生产。目前,忻州窑矿正在回采西二盘区8939工作面,相邻工作面留设20 m煤柱。为降低冲击地压的危险,采取了一系列冲击地压预警防治措施,在取得一定成果的同时耗费大量的人力物力。为此,
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忻州窑矿自2006年以来,冲击地压共发生43起,其中8937工作面和8939工作面回采期间共发生10起冲击地压事故,全部发生在临空巷道工作面超前70 m范围内,引起大量单体支柱折损与明显的巷道变形,严重影响矿井安全高效生产。目前,忻州窑矿正在回采西二盘区8939工作面,相邻工作面留设20 m煤柱。为降低冲击地压的危险,采取了一系列冲击地压预警防治措施,在取得一定成果的同时耗费大量的人力物力。为此,本文基于忻州窑矿工程背景,研究煤柱宽度对冲击地压的影响规律,并提出相应优化煤柱尺寸方案。论文统计分析了忻州窑矿西二盘区冲击地压显现情况,明确冲击地压显现规律;通过煤柱应力监测数据分析现有防冲措施的防冲效果。基于“悬臂梁—斜简支梁”力学模型推导出煤柱宽度与应力集中系数的关系式,并结合煤柱型冲击地压危险性评价体系,运用理论分析、数值模拟等研究方法,分析区段煤柱宽度对冲击地压的影响。以此确定煤柱合理宽度,并基于煤柱留设方案的优化结果,设计围岩控制方案。研究结果表明:煤柱宽度为20 m时,现有防冲措施并不能有效降低煤柱应力集中程度,煤柱区域仍表现为强冲击危险。随着煤柱宽度的增加,冲击地压危险性逐渐降低,当煤柱宽度增加至40 m时,冲击地压危险性降低至弱冲击;采用沿空留巷开采时,充填体区域表现为无冲击危险,工作面其他区域较有煤柱开采并没有明显的应力集中。因此,针对忻州窑矿西二盘区,留设40 m煤柱方案与沿空留巷方案均满足冲击地压安全回采的要求。
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