基于某矿31103工作面煤层及顶板的基本参数,结合该工作面已发生冲击事件,发现低位厚硬岩层垮落是该矿发生冲击地压的主要原因.为此,以防治低位厚硬岩层垮落诱发冲击地压为目的,选取该矿31103回采工作面顶板垮落控制为工程背景,采用现场调研、理论分析等方法,研究了厚煤层一次采全高低位顶板支托层与随动层的运动规律,建立了采空区侧向支承压力力学计算模型,揭示了低位厚硬岩层垮落诱冲机理.所获主要结论:①确定了工作面低位顶板岩层的基本参数,并计算得出了工作面低位岩层中较厚的协同垮落岩层.在工作面开采过程中,随动层随支托层运动发生同步变形,当工作面顶板发生大面积悬顶垮落时容易造成大能量动力现象;②建立了采空区侧向支承压力力学计算模型,得到了采空区侧向支承压力峰值位置距采空区边缘约为45 m,影响范围约为90 m,支承压力峰值约为55 MPa,31103工作面回风巷处于采空区侧向高支承压力影响范围.在工作面开采过程中,回风巷围岩应力已达到发生冲击地压的应力水平;③揭示了低位厚硬岩层垮落致冲机理:采空区侧向支承压力形成的高应力静载是主要冲击力源,回采工作面厚硬支托层与其随动层同时垮落造成的扰动动载是主要诱发力源,两者叠加作用导致冲击地压事故;④提出了针对性的防治措施:在本工作面同时采用水力压裂技术与爆破切顶技术;在下一临侧工作面则采取小煤柱护巷布置方式,并在采空区侧进行爆破断顶;基于上述卸压措施,在工作面继续推采过程中微震事件总体呈现为频次降低、单次能量减小、总能量减小的特征.

厚煤层;一次采全高;临空工作面;厚硬支托岩层;冲击地压

张俊文;董续凯;柴海涛;宋治祥;范文兵;王黔;吕玉磊;郑波;白俊杰;刘志高;贾乐乐

中国矿业大学(北京)能源与矿业学院,北京 100083;煤炭科学技术研究院有限公司安全分院,北京 100013;中煤西北能源公司乌审旗蒙大矿业,内蒙古鄂尔多斯 017000;国家卫生健康委职业安全卫生研究中心,北京 102308

煤炭学报

[1]张俊文;董续凯;柴海涛;宋治祥;范文兵;王黔;吕玉磊;郑波;白俊杰;刘志高;贾乐乐-.厚煤层一次采全高低位厚硬岩层垮落致冲机理与防治)[J].煤炭学报,2022(02):734-744

临空工作面,厚硬支托岩层

厚煤层,一次采全高,低位,厚硬岩层,基本参数,合该,该矿,冲击地压,回采工作面,工作面顶板,顶板垮落,工程背景,现场调研,随动,运动规律,采空区,侧向支承压力,力学计算,诱冲机理,顶板岩层,较厚,落岩,开采过程,大面积悬顶,大能量,动力现象,压力峰值,影响范围,回风巷,高支,围岩应力,应力水平,高应力,静载,要冲,冲击力,动动,动载,水力压裂技术,爆破切顶,小煤柱,布置方式,破断,卸压,微震事件,总能量

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