煤田地质与勘探

作者：刘文超, 赵毅鑫, 郭继鸿,

关键词：厚硬顶板, 冲击地压, 矿震, 邻空巷道, 分源防控,

目的和方法针对厚硬顶板条件下深部矿井回采巷道冲击地压严重威胁工作面安全生产的问题，以内蒙古新街矿区典型深采矿井3-1103工作面辅运巷为工程研究背景，分析邻空巷道冲击地压频发区域外在主控因素和内在驱动力源；构建基于软化地基与弹性地基假定“岩梁−地基”系统力学特性的顶板断裂前受载力学模型，解析采场覆岩结构演化过程厚硬顶板岩梁能量演化规律及其主控因素；运用FLAC3D模拟并探查邻空巷道冲击失稳高风险区域位置与特征；研究采场覆岩结构优化与围岩应力能量控制方案，制定厚硬顶板破断诱发邻空巷道冲击地压控制方法。结果和结论结果表明：(1) 邻空巷道冲击地压频发区域易发生以高静载或高静载叠加动载为主导灾变力源的失稳破坏，影响因素主要为顶板厚硬岩层、邻近采空区、区段煤柱。(2) 顶板储能总量与覆岩载荷、软化地基系数、顶板岩梁弹性模量及惯性矩、采空区顶板极限跨距、工作面支架参数等有关。其中，覆岩载荷、软化地基系数和采空区顶板极限跨距与岩梁应变能密度呈正相关，顶板岩梁弹性模量及惯性矩、工作面支护参数与岩梁应变能密度呈负相关。(3) 回采期间3-1103工作面超前支承压力区及其影响区域内区段煤柱和回采巷道煤体呈现多因素叠加影响，发生应力集中和能量积聚，是冲击失稳高风险区域；该区域较3-1101综采面其围岩应力与能量集中度进一步加剧增大。其中，工作面前方应力和应变能密度峰值增幅最大分别为6.61%、12.04%，区段煤柱应力和应变能密度峰值增幅最大分别为29.06%、65.14%。(4) 提出了“卸压爆破预处理高静载区域+深孔爆破或水力致裂预裂厚硬顶板+强化巷道吸能防冲支护”的解决方案，现场应用效果明显。

来源：2024年第10期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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