多煤层开采下采区集中巷围岩应力-能量演变特征及其诱发冲击地压机制
针对多煤层开采下采区集中巷诱发冲击地压问题,基于刚度理论、能量理论,提出煤岩破坏存在失稳破坏、冲击破坏两种状态,并分别推导了其力学判据,根据煤岩承载状态对采区集中巷围岩进行了冲击危险区域划分,结合张双楼煤矿采区回风巷诱发冲击地压案例,模拟分析了采区集中巷围岩应力—能量动态演变特征,探讨了多煤层开采及其诱发矿震对采区集中巷动、静载扰动特征,揭示了多煤层开采下采区集中巷诱发冲击地压机制.研究结果表明：当煤岩刚度满足f'(u)＜0时,煤岩失稳破坏启动,当失稳煤岩体与其周边卸载煤岩体刚度满足kb＞f'(u)时,失稳煤岩体冲击破坏启动；多煤开采下采区集中巷由内向外可划分为冲击显现区、冲击启动区、冲击续能区和原始应力区,其中冲击启动区仅在冲击破坏瞬时存在；开采扰动下4类冲击危险区边界动态演变,冲击显现区煤岩体随时间增加逐渐向巷道深部扩展,当冲击续能区煤岩体满足冲击破坏条件时,煤岩体冲击破坏启动,形成冲击启动区,此时邻近的冲击续能区煤岩体卸载并提供弹性变形能；多煤层开采下张双楼煤矿采区煤柱区煤岩体单元能量由原始2.1 kJ增加至最大6.8 kJ,且在采区集中巷服务年限后期,能量积聚越明显,同时采区煤柱区域诱发矿震能量、频次均显著升高,表明多煤层开采下采区集中巷静载应力集中明显,且其受矿震动载应力扰动增强,进而发生冲击破坏的危险性升高.
多煤层开采 采区集中巷 冲击地压 失稳破坏 冲击破坏
王浩 李红斌 龚爽 谭毅 白二虎
河南理工大学能源科学与工程学院,河南焦作 454000;深井岩层控制与瓦斯抽采国家安监局科技支撑平台,河南焦作 454000 河南理工大学能源科学与工程学院,河南焦作 454000
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2019-10-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）