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临地堑开采冲击地压发生机制及主控因素研究 被引量：12
1
作者 曹安业 刘耀琪 +2 位作者 蒋思齐 胡阳 彭雨杰 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第1期36-44,53,共10页
为研究临地堑开采条件下冲击地压的致灾机制,采用数值模拟、理论推导剖析了临地堑开采与正常开采条件下应力、位移和能量场的异同,分析了“顶板-煤体-底板”协同作用下能量释放机制,揭示了临地堑开采冲击地压发生机制,并比较分析了主控... 为研究临地堑开采条件下冲击地压的致灾机制,采用数值模拟、理论推导剖析了临地堑开采与正常开采条件下应力、位移和能量场的异同,分析了“顶板-煤体-底板”协同作用下能量释放机制,揭示了临地堑开采冲击地压发生机制,并比较分析了主控因素影响权重差异。研究结果表明:临地堑开采特殊的顶板结构阻碍工作面侧向支承压力向岩体深部转移,造成断层处应力集中,同时特殊的采场结构导致系统刚度降低,系统整体刚度低造成煤柱区易集聚弹性能,并且较正常条件回采,能量聚集程度更高,冲击危险性更大。临地堑开采条件下的冲击地压治理应从合理布置工作面和加强监测卸压两方面进行。宜将采高控制在6 m以下,保护煤柱宽度大于50 m,回采期间加强监测,必要时采取深孔爆破等手段进行提前卸压。 展开更多
关键词 地堑构造 冲击机制 “三场”分布 正交试验 主控因素
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硬厚致灾岩层预裂爆破防冲参数优化及工程实践
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作者 郝琪 曹安业 +4 位作者 王常彬 郭文豪 彭雨杰 宋士康 冯海龙 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期481-492,共12页
针对彬长矿区某矿硬厚粗粒砂岩致灾层预裂爆破效果不佳的问题,采用数据分析、数值模拟及工程试验等方法研究了预裂爆破关键参数,模拟分析了岩石抗拉强度、炸药装药密度、不耦合系数及爆破孔间距对预裂爆破效果的影响,优化了针对粗粒砂... 针对彬长矿区某矿硬厚粗粒砂岩致灾层预裂爆破效果不佳的问题,采用数据分析、数值模拟及工程试验等方法研究了预裂爆破关键参数,模拟分析了岩石抗拉强度、炸药装药密度、不耦合系数及爆破孔间距对预裂爆破效果的影响,优化了针对粗粒砂岩层的爆破参数。结果表明:开展预裂爆破工程时,应当考虑爆破参数与岩层抗拉强度相适应,避免炸药能量浪费在破碎区、削弱裂隙区裂纹扩展尺度;较小炸药装药密度下,增大装药密度明显促进爆破裂纹扩展,而较大装药密度下促进作用不明显,易导致破碎区范围明显增大,浪费炸药能量;不耦合系数的最佳区间为1.42~1.58,此区间外裂纹扩展尺度较小,爆破效果不理想;增大炮孔间距,孔间裂纹贯通趋势减弱,爆破效果变差,较优的炮孔间距为10 m。优化了粗粒砂岩层的爆破参数,现场试验后工作面来压步距与支架阻力明显降低,大能量微震事件总能量与事件数占比显著降低,卸压效果较好。研究结果可为硬厚岩层预裂爆破参数设计提供参考。 展开更多
关键词 硬厚岩层 冲击地压 预裂爆破 裂纹扩展 爆破参数优化
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特厚煤层掘进巷道冲击地压机理及影响因素
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作者 彭雨杰 王强 +6 位作者 曹安业 薛成春 吕国伟 郝琪 刘耀琪 白贤栖 李东 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期25-39,共15页
【目的】特厚煤层掘进巷道冲击地压灾害频发,已成为制约矿井安全生产的最主要问题,其冲击机理及影响因素研究对特厚煤层掘进巷道冲击地压灾害防控具有重要意义。【方法】基于甘肃某矿250107-1特厚煤层掘进巷道,建立特厚煤层掘进巷道冲... 【目的】特厚煤层掘进巷道冲击地压灾害频发,已成为制约矿井安全生产的最主要问题,其冲击机理及影响因素研究对特厚煤层掘进巷道冲击地压灾害防控具有重要意义。【方法】基于甘肃某矿250107-1特厚煤层掘进巷道,建立特厚煤层掘进巷道冲击失稳判别指标,采用FLAC^(3D)模拟特厚煤层掘进巷道围岩能量分布规律,提出特厚煤层掘进巷道围岩能量分区特征,揭示特厚煤层掘进巷道冲击机制,分析不同因素下特厚煤层掘进巷道围岩损伤程度及冲击地压发生潜在风险。【结果和结论】研究表明,特厚煤层掘进巷道围岩弹性应变能分为3个区域:能量积聚区、能量释放区、能量缓冲区,弹性应变能积聚区域是特厚煤层掘进巷道冲击危险主要来源,塑性耗散能积聚区域是围岩损伤主要区域。巷道开挖后受巷道开挖卸荷及掘进扰动作用影响,深部围岩弹性能量积聚程度增大,浅部围岩损伤程度增大,深部岩体积聚弹性能量大量释放并推动浅部损伤围岩瞬间位移,诱发冲击地压。巷道两帮冲击地压发生潜在风险随水平构造应力增大而增大,巷道顶底煤冲击地压发生潜在风险随开采扰动应力的增大先增大后减小,动载扰动对围岩损伤程度影响较大,冲击地压发生潜在风险区域逐渐向巷道两侧转移。提出了特厚煤层掘进巷道“卸压-降载-补强”协同防控思路,有效降低了掘进过程的冲击地压危险性,对特厚煤层掘进巷道冲击地压防治提供一定的借鉴经验。 展开更多
关键词 特厚煤层 掘进巷道 冲击地压 能量演化 影响因素
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深部冲击地压煤层水射流割缝卸压参数优化研究 被引量：1
4
作者 胡阳 曹安业 +4 位作者 秦续峰 薛成春 郭文豪 刘耀琪 彭雨杰 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期1509-1516,共8页
为确定深部冲击地压煤层高压水射流割缝卸压最优参数,采用数值模拟、理论推导剖析了高压水射流割缝卸压防冲原理,构建了钻孔间距、割缝半径等4个因素的参数优化理论模型,以某矿730采区集中巷为研究对象,基于动静载叠加原理,研究揭示了... 为确定深部冲击地压煤层高压水射流割缝卸压最优参数,采用数值模拟、理论推导剖析了高压水射流割缝卸压防冲原理,构建了钻孔间距、割缝半径等4个因素的参数优化理论模型,以某矿730采区集中巷为研究对象,基于动静载叠加原理,研究揭示了集中巷冲击地压机理,获得了各影响因素的理论参数值,并揭示了不同理论参数下应力、塑性区及冲击危险指数的异同。研究结果表明:各影响因素对高压水射流割缝卸压效果均有较大影响,且各因素之间存在显著的交互作用;采用卸压后平均垂直应力、弹性能密度、冲击危险指数及卸压成本为卸压参数的有效性及经济性指标,评估了不同参数卸压效果的优劣,获得该煤层物理力学性质下高压水射流割缝卸压最优参数;研究成果在730采区#3联络巷应用后,现场微震频次、总能量及微震空间集中度均大幅降低,为工作面安全回采提供了技术保障。 展开更多
关键词 冲击地压 煤矿巷道 水射流割缝 参数优化 数值模拟
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