孤岛区域开采冲击与突出危险性耦合规律答辩PPT-采矿工程博士论文ppt课件.ppt

4.3 煤岩冲击倾向性确定 图4.15 顶板占组合煤岩样比例与弹性模量关系 图4.16 顶板占组合煤岩样比例与冲击能指数关系 图4.17 顶板占组合煤岩样比例与弹性能指数关系 图4.19 顶板占组合煤岩样比例与动态破坏时间关系 结论：组合煤岩样平均冲击能指数、平均弹性能指数和平均抗压强度分别比纯煤样大69.4%、52.3%和54.3%，可见组合煤岩样中顶板岩样厚度越厚，则其冲击倾向性就越强。 目 录 1 绪论 2 影响冲击与突出耦合因素分析 3 冲击地压与突出耦合机理研究 4 孤岛区域煤岩冲击倾向性试验研究 5 巷道掘进冲击与突出危险性预测的数值模拟研究 6 孤岛区域冲击与突出危险性分区预测研究 7 孤岛区域冲击与突出危险的现场综合预测研究 8 结论与展望 5.1~ 5.2 矿井及戊9、10-112160孤岛区域概况 戊9.10-12160机巷 戊9.10-12160里风巷 戊9.10-12160外风巷 戊9.10-12160高位中间巷 戊9.10-12160高位抽排巷 戊9.10-12180高位抽排巷 采空区 采空区 戊9.10-12160采面属孤岛型煤柱开采，埋深620.5～736.2m。煤层平均厚度4.3m，平均倾角10°。直接顶为砂质泥岩，平均厚度6.5m，老顶为细砂岩，平均厚度8.2m，距煤层顶板3.4m~8.8m为戊8煤，直接底为泥岩及砂质泥岩。该区域共揭露断层13条，落差在0.4～3.8m。煤层瓦斯压力1.6MPa，瓦斯含量18m3/t。设计工作面长度里段191m，外段212m，采高4.3m。布置四条巷道，按标高从上至下依次布置风巷、高位抽排巷、高位中间巷、机巷，另戊9.10-12180外错尾巷赋存于机巷上方。 5.3 模型的建立和模拟内容 图5-4 巷道围岩岩层分布图 表5-1 计算模型中岩层和煤体的力学参数 材料 密度 kg/m3 剪切模量 MPa 体积模量 MPa 粘结力 MPa 内摩擦角 (°) 抗拉强度 MPa 细砂岩 2449 7000 24800 15 30 1.17 砂质泥岩 2582 10779 15655 20 20 20 细至中粒砂岩 2449 7000 24800 15 30 1.17 砂质泥岩 2582 10779 15655 20 20 20 戊8煤层 1400 8000 2000 2.52 29 0.60 细砂岩粉砂岩 2449 7000 24800 15 30 1.17 戊9-10煤层 1310 9500 2058 0.98 40.6 0.65 泥岩 2582 10779 15655 20 57.2 20 戊11煤层 1400 8500 1950 3.50 40.6 0.60 图5-6 采空区附近巷道开挖前铅垂应力分布曲线图 ` 0 10 20 30 40 50 60 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 距离采空区的距离/m 垂直方向的应力分布/MPa 原岩应力线 应力降低区 塑性区 弹性区应力增高部分 原岩应力区 合理的煤柱留设区域 采空区侧应力分布曲线如图5.6所示。可以看出，从采空区边缘到煤体深部，依次形成应力降低区、塑性区和弹性区应力增高部分、原岩应力区。应力降低区的宽度约4m左右，在6～12m范围应力达到最高，煤柱超过30m后应力显著降低。 5.3 模型的建立和模拟内容 5.4 数值模拟过程及结论 图5.9 风巷里段巷道围岩铅垂应力分布 图5.13 风巷外段巷道围岩铅垂应力分布 图5.17 机巷外段巷道围岩铅垂应力分布 图5.21 机巷里段巷道围岩铅垂应力分布 通过风巷里外段巷道数值模拟可以看出，风巷不论里段与外段，在采空区一侧由于保留4m煤柱，煤柱承受的铅垂应力在刚开始较大，但在煤柱变形破坏压酥后，所承受应力减小，并降低到原岩应力以下，因此，在采空区保护煤柱一侧，发生冲击与突出的可能性较小；在实体煤一侧，风巷里段由于距离高位抽排巷较近，抽排巷有一定的卸压效果，与外段相比，发生冲击与突出的可能性较小，而风巷外段由于距离高位抽排巷较远，卸压效果不明显，与里段风巷相比，水平和铅垂应力均有明显增加，发生冲击地压与突出的可能性较大。 通过机巷里外段巷道数值模拟可以看出，在有戊9.10-12180抽排巷赋存的机巷外段，机巷由于抽排巷的卸压作用，原岩应力得到释放，地应力降低到原岩应力以下，冲击地压与突出的危险性较小。在无抽排巷赋存的机巷里段由于没有卸压作用，同时在开采设计中煤柱宽度维持不变，因此，地应力较高，冲击突出的危险性较大。 目 录 1 绪