采矿与安全工程学报 ›› 2021, Vol. 38 ›› Issue (3): 429-438.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2020.0415

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急斜采动夹持岩柱能量异化特征及其调控方法

来兴平,许慧聪,陈建强,刘旭东,王泽阳,单鹏飞,崔峰,常博,刘昆轮   

  1. 1.西安科技大学能源学院,陕西 西安 710054;2.西部煤炭绿色安全开发国家重点实验室,陕西 西安 710054; 3.神华新疆能源公司,新疆 乌鲁木齐 831499;4.中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西 西安 710054
  • 出版日期:2021-05-15 发布日期:2021-06-08
  • 通讯作者: 许慧聪 E-mail:xhcxust@163.com
  • 作者简介:来兴平(1971— ),男,宁夏自治区平罗县人,教授,博士生导师,从事煤矿开采及岩石力学方面的研究。
  • 基金资助:
    陕西省自然科学基金重点项目(2019JLZ-04);陕西省重点研发计划项目(2018ZDXM-SF-018);国家自然科学基金项目(51904227,52004201)

Research on energy dissimilation characteristics and control method of sandwiched rock pillar by steeply inclined mining

  • Online:2021-05-15 Published:2021-06-08

摘要: 近年来,随着采深的逐渐增加,新疆乌鲁木齐矿区急倾斜采场围岩能量异常积聚诱发冲击地压问题愈发严重。通过对历史冲击事件及现场微震事件“能量-频次”分布特征进行致灾因素分析,发现夹持岩柱是采动影响下弹性能“蓄积-释放”的主要优势区域,微震能量大于105 J的事件中夹持岩柱占比为47%,B3+6煤层及其顶底板中分布了87%的微震事件和74%的大能量。基于现场勘查及物理相似模拟实验揭示了急斜层间夹持岩柱能量场演化规律:进入深部后微震事件向夹持岩柱区域集中,弹性能多以低能量微震进行释放。结合三维数值计算发现即将开采的+425水平B3+6工作面回采时冲击风险较高,此水平夹持岩柱存在明显的能量异常蓄积区;综合分析将330 m(+500水平)界定为南采区深部开采临界深度,并提出夹持岩柱能量场调控措施。现场监测发现当爆破孔间排距为10 m时,采动影响区域能量指标发生明显变化:日均微震能量下降了78.1%,日均微震事件数下降了62.1%,调控后103~104 J能量事件数明显减少,且微震事件分布更加分散,说明对夹持岩柱所进行的调控方案可以明显降低大能量微震事件及高集中应力,有效缓解了乌东煤矿南采区急倾斜煤层的冲击地压显现问题。

关键词: 急倾斜煤岩体, 微震监测, 能量演化, 冲击地压, 相似模拟

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