巨厚砾岩层下回采巷道底板冲击地压诱发机理研究
本文在对千秋煤矿冲击地压发生特点及成因进行研究的基础上，通过岩石力学试验、相似模拟试验、数值模拟、理论分析等方法，对特厚煤层巷道冲击地压诱发机理、上覆巨厚砾岩层移动对冲击地压诱发因素的影响等方面进行研究，为类似条件下冲击地压的防治提供理论基础。 在对千秋煤矿21采区巷道掘进和工作面回采期间下巷冲击地压发生特点进行分析的基础上，研究煤矿地质因素和开采技术因素对冲击地压形成的影响。煤矿地质因素是冲击地压形成的内在因素，为冲击地压的形成提供基础条件。开采技术因素是冲击地压形成的诱发因素，采掘扰动打破冲击地压发生地点极限应力平衡状态，使冲击地压得以启动。位于孤岛工作面中间的下巷采掘过程中的高应力集中是冲击地压诱发的最主要因素。 通过煤岩的物理力学试验，将单轴抗压强度和有效冲击能量速度指数作为冲击倾向性判定指标。提出以动态破坏时间、冲击能量指数、弹性能量指数、单轴抗压强度和有效冲击能量速度指数五个判别指标作为千秋煤矿2号煤层冲击倾向性综合评判指标。判别指标综合考虑了煤样变形破坏过程中的冲击能量和时间效应、强度等各项指标，能够增强判定结果的可靠性。 研究采场上覆巨厚砾岩层移动规律及其对冲击地压诱发因素的影响。综合考虑巨厚砾岩层运动对冲击地压形成诱因的静载影响及动载扰动作用，再现巨厚砾岩断裂时动载扰动下诱发特厚煤层巷道底板冲击的显现规律。 理论分析巷道产生底板冲击破坏的原因，水平应力是诱发底板冲击地压的主要因素，确定巷道底板最大水平应力的理论计算方法。建立底板冲击地压诱发机理模型和底板岩层屈曲破断力学计算模型。研究巷道有效宽度和底板岩层分层厚度对底板岩层屈曲破断所需最小水平应力的影响，并建立以巷道底板岩层分层厚度为指标的底板岩层屈曲破断判据。 通过深入地挖掘影响冲击地压危险性的各种因素，针对冲击地压危险性评价与其影响因素间高度的非线性复杂关系，引入随机森林理论，建立了冲击地压危险性评价的随机森林模型。
巨厚砾岩层;回采巷道;冲击地压;诱发机理;数值模拟
河南理工大学
博士
采矿工程
翟新献
2014
中文
TD324
151
2016-05-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）