厚煤层一次采全高低位厚硬岩层垮落致冲机理与防治

• 作者: 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
• 来源期刊: 煤炭学报
• 学科: 工学
• 关键词: 厚煤层 一次采全高 临空工作面 厚硬支托岩层 冲击地压
• 年，卷（期）: 2022,（2）
• 所属期刊栏目: 采矿理论与工程
• 页码范围: 734-744
• 页数: 11页
• 分类号: TD324
• 语种: 中文
• DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.XR21.1648

摘要

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.