坚硬顶板回采巷道冲击地压的卸载滑脱机制

摘要：

冲击地压严重威胁煤炭安全高效开采,研究冲击地压发生机制具有重要意义.首先对矿井回采巷道冲击地压显现特征进行了归纳和总结,认为坚硬顶板和坚硬煤体是回采巷道发生冲击地压的关键地质特征,水平应力是冲击地压力源,巷帮煤体滑脱是回采巷道冲击的破坏特征.基于弹性地基理论,分析了坚硬顶板条件下回采工作面前方和临空侧顶板向上挠曲、导致煤层竖直压力卸载的特性,并与现场监测工程实践进行对比验证.在此基础上,以巷帮煤体为研究对象,建立了顶板-煤层-底板复合结构体的卸载滑移力学模型,通过分析煤块所受水平应力、煤体拉力及煤-顶板和煤-底板结构面摩擦力之间的力学平衡关系,建立了巷帮煤体冲击启动的临界方程,并对各变量的取值进行了讨论.结果显示,开采过程中,悬顶使坚硬顶板向下弯沉,坚硬煤体导致工作面前方和侧方顶板向上挠曲,从而使工作面前方或者侧向煤层垂直压力降低,使得顶底板对煤层夹持作用减弱,巷帮煤体在水平应力作用下,克服顶、底板摩擦力及煤体抗拉力后冲入巷道,形成冲击地压.基于建立的模型,分析了开采深度、顶板强度、弹模和厚度、煤层强度和弹模等控制要素的影响和作用.最后,以唐山矿"8·2"冲击地压和红阳三矿"11·11"冲击地压为例,应用提出的模型解释了坚硬顶板挠曲、巷帮煤体卸载滑脱的冲击地压发生机制,对提出的模型进行了验证.

关键词：坚硬顶板、回采巷道、冲击地压、卸载滑脱机制

所属期刊栏目：47

分类号：TD35(矿山压力与支护)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;国家重点研发计划

在线出版日期：2022-05-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：711-721