论文部分内容阅读
冲击矿压的产生是由静载和动载共同作用引起的。锚网支护结构在我国煤矿巷道支护方式上起主导地位。目前无动力显现的煤巷,即在静载作用下的支护问题已基本得到较好的解决。随着矿井开采年限的增加,采深的加大,开采条件变得日益复杂。多因素作用下的巷道冲击动力失稳问题又成为研究的重点和难点,传统的巷道支护理论已不能完全解释动载作用下煤层巷道的围岩稳定性控制原理。针对这种现状,本文从动载荷对煤层巷道冲击破坏机理出发,总结了冲击矿压动载荷的作用和传播原理,对动载作用下支护结构的破坏过程进行了分析,建立力学模型计算了支护围岩系统能量,通过数值模拟方法对比分析了不同支护条件下煤巷动静载状态及应力响应,同时从现场应用角度对煤巷的防冲进行了探讨。使用波动力学分析顶板破断产生的震动波的震源类型和能量大小,建立震源的模型,同时指出了动载在传播过程中的衰减规律。冲击发生时,震源所发出的地震波对巷道围岩施加冲击载荷,巷道围岩及锚固体在极短的时间间隔内速度发生很大的变化。根据能量守恒原理,采用能量法来对支护结构的破坏过程进行分析。在动静载联合作用诱发冲击矿压理论的基础上,分析了静载和动载在支护结构破坏和诱发冲击的关系。利用FLAC2D数值模拟软件,对煤巷不同支护条件下围岩静载水平进行分析研究。在有支护的条件下,围岩的位移迅速减小,而全锚相比较端锚效果更好,而全锚和锚网支护的对比则不是很明显。不同支护条件下巷道受矿震动载影响时,帮部和顶底板在震动波的作用下都会有一定的位移产生,且在支护作用下的围岩控制作用效果明显,同时顶板的移近量大于底板。对于多次震动应力演化过程的研究,二次震动会在巷道围岩区域形成上下震动的应力扩张带,巷道围岩经受这样反复几次冲击往返拉伸作用下逐渐破坏。结合现场工程实际,分别以华亭矿区华亭煤矿2501采区和邢东矿二水平2100和2200采区的煤巷冲击矿压防治为研究对象。华亭煤矿厚煤层开采过程中煤巷临空区煤柱侧冲击矿压灾害频发,通过矿震结果分析了大部分的来压都造成了巷道底臌以及锚网索的失效,证实了在巷道支护过程中支护方式的选择对于防治冲击矿压的重要性。对邢东矿过去和现有支护方式的进行了分析,指出了在邢东矿支护方式上的优点和缺点,特别是在控制围岩较好的条件下,需要更多的考虑围岩能量释放的因素,更好的设计出更适用于冲击矿压防治的煤巷支护方式。