主辦單位:煤炭科學研究總院出版傳媒集團、中國煤炭學會學術期刊工作委員會

竇林名團隊證實大能量礦震與回采速度呈明顯正相關性

2019-06-19

  近日中國礦業大學竇林名教授團隊聯合中煤科工西安研究院、陜西彬長胡家河礦業公司的研究人員證實大能量礦震產生的動載容易疊加高靜載體誘發沖擊,使超前段頂煤支護失效造成冒頂事故;微震監測也證實堅硬頂板破斷釋放大能量礦震與回采速度有明顯的正相關性。這項研究成果以《回采速度對堅硬頂板運動釋放能量的影響機制》為題在《煤炭學報》上進行網絡首發,第一作者為中煤科工集團西安研究院馮龍飛。


  沖擊礦壓是一種典型的煤巖動力災害,其影響因素眾多,回采速度是影響因素之一,其對沖擊礦壓的影響往往易被弱化,但近些年來沖擊礦壓研究工作趨于精細,且現場生產實際發現回采速度無序變化可以在高應力采場條件下誘發沖擊,新版防沖細則上也明確提出應按沖擊危險性評價結果明確采掘工作面安全推進速度。


  堅硬頂板破斷釋放的彈性能是沖擊礦壓的主要能量源之一,前人的研究大多為堅硬頂板在增壓載荷下的力學響應特征,或從巖石抗拉強度的率效應角度闡述了回采速度對頂板運動的影響機制,具有一定的現場指導意義。但針對回采速度對堅硬頂板運動釋放能量的影響機制研究相對較少。


  馮龍飛等研究人員針對回采速度對堅硬頂板破斷釋放能量的影響機制,運用理論分析結合現場監測手段,對垮落帶內的頂板懸臂梁結構,建立了基于彈性地基假設的三角增壓載荷懸臂梁模型,推導得到回采速度控制下頂板梁的下沉量、彎矩及彎曲彈性能密度的解析解,綜合考慮了受回采速度控制的四個主要變量,包括懸臂長度 、增壓載荷峰值 、峰值位置及超前影響范圍。


  回采速度通過控制頂板巖層的受力特征參數來實現對懸臂梁破斷釋放能量的控制,具體表現為加快回采速度使頂板梁的懸臂段長度和峰值應力集中系數增加,使支承壓力峰值距煤壁位置減小,均能造成頂板彎曲變形能增大,釋放彈性能增加,促使工作面更易發生沖擊,且懸臂段長度和峰值應力集中系數的影響效果更為明顯。對距煤層較近的低位未觸矸破斷式砌體梁結構,建立回采速度影響下的回轉角與破斷步距及破斷釋放能量的解析式。


  通過該方法確定了陜西彬長胡家河煤礦主采4#煤層堅硬頂板影響下大采高工作面的臨界回采速度為4m/d,并以此指導了鄰近沖擊危險工作面的開采強度優化。


  這項研究得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金的資金支持。



  責任編輯:宮在芹
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