针对深部煤层开采过程中可能出现的动力灾害,如量级大、破化程度高等问题,采用理论分析方法。首先,利用王家山煤矿深部急倾斜煤层开采的微震数据,通过CMEAS算法优化微震台网布局,得到最佳解。其次,建立了综合微震多参数预警指标体系,并根据实际监测数据制定危险判断标准。最后,在最优微震台网下,基于实地监测数据,探讨了工作面顶底板岩层及正前煤层震动的时空演化规律。另外,采用数值计算模拟了工作面开采过程中煤岩体位移场和应力场的变化,以及周边断层的活化模式,揭示了深部开采对力学响应的影响规律。
深部煤层开采灾害防控与力学行为研究
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针对潘四东煤矿11513大倾角工作面煤壁片帮、支架滑移倾倒和顶板大面积来压问题,通过理论分析、数值模拟和现场实测的研究方法,对厚硬顶板下大倾角软煤开采的灾变机制和防控技术进行了研究。研究结果显示,在厚硬顶板下大倾角软煤开采初期,围岩塑性破坏主要集中在煤壁和底板岩层;邻近工作面区域煤岩体位移表现出煤壁挤出位移量大于底板鼓起位移量大于顶板下沉位移量的特征。随着工作面推进距离增加,煤壁挤出位移量逐渐增大,导致煤壁片帮失稳的风险增加。根据围岩位移和变形破坏特征,结合现场观测,提出了两种厚硬顶板下大倾角软煤开采的灾害模式:一是“片帮-冒顶”主导的动态互馈失稳,二是冲击动力显现的瞬发性灾害。基于这些机制,采用了深孔预裂爆破初次放顶技术控制顶板运动,同时实施了煤壁注浆加固、支架防倒防滑以及“铺金属网+工字钢”辅助液压支架管理破碎直接顶等多重防治措施,以确保“支架-围岩”系统的稳定工作。经过一系列防治措施后,对支架工作阻力和煤壁片帮进行了统计分析。
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