文摘

为了研究动态的岩爆灾害的机理深入煤矿和削弱冲击的预防和控制措施,在MTS815.03伺服控制岩石力学测试系统用于测试煤、岩石,结合标本的埋深在新汶矿业地区近1200。及其力学性能,能量进化,破裂特性进行了研究和分析。测试结果的合理性也现场工程实践的验证。主要结论如下:(1)有一个弹性模量之比之间的关系E_e在峰值强度模量下降E_d峰后强度和破裂特性。破碎的煤,模量下降E_d是相对较小的,E_e/E_d相对较大,呈现渐进韧性较低的故障概率和岩爆的风险。更少的破碎岩石,模量下降E_d是相对较大的,E_e/E_d相对较小,呈现脆性破坏,这非常类似于岩爆的特点。(2)对于相同类型的岩石上,随着围压的增加,E_e/E_d逐渐增加,表明岩石破裂强度的降低。因此,提供的更大的支持强度巷道围岩表面,岩爆的破坏程度越小。(3)随着围压的增加,峰值强度后,煤的弹性能量标本慢慢减少,慢慢和耗散能量增加,表明围压的增加可以有效地限制了能量耗散和释放后煤试样失败。现场工程实践中,它是一个重要的措施改善煤巷道的表面约束和支持力量减少发生的强度和岩爆的可能性。(4)的综合措施“双重解放煤层的开采+大口径的实现工作面卸压钻孔提前”是非常有效的方法消除岩爆灾害事故在保护煤层工作面安全开采具有重要的指导意义的岩爆。

1。介绍

中国有丰富的煤,但它几乎没有天然气和石油。过去,煤炭的主要驱动力提供了中国国民经济的快速发展。现在,虽然中国是促进新能源产业的发展,煤炭作为主要能源的地位在中国很长一段时间不会改变。开采强度和深度的不断增加,岩爆矿山在中国的数量迅速增加,分布范围也明显扩大。据不完全统计,每年在中国有几个岩爆发生事故,造成大量人员伤亡和设备损坏1- - - - - -5]。因此,如何防止岩爆事故是中国矿业行业面临的一个严重的问题。在过去的几十年中,许多专家和学者做了大量的研究和探索的理论、监测和预警、预防、并对岩爆控制技术。

岩石破裂理论,提出的三因子理论Qi et al。6岩爆发生的理论),启动在煤矿锅等。7),和张变形系统的不稳定理论8非常具有代表性的。此外,其他一些学者系统地总结了岩爆机制根据不同生产和地质条件。例如,朱et al。9]研究了岩爆机理引起的断层滑动失稳在孤岛工作面开采期间和总结断层滑动失稳和岩爆风险之间的关系。施等。10]研究了岩爆的分类从能量储存和释放的角度,分析了各种类型的岩爆的发生机制。他等。11)研究了压缩的耦合机制和prying-induced岩爆在急倾斜煤层为其预防及处理原则。江et al。12]研究断层参数对岩爆的影响。张,江13)提出了岩爆发生的应力准则和能量准则,根据不同煤层巷道的位置。

岩爆的监测和预警,矿山压力的在线监测系统,微震的和地下的声音监测系统广泛应用(14- - - - - -18]。这些系统有效降低岩石破裂事故。此外,许多学者研究了岩爆的预测方法。例如,Cai et al。19)提出一种新的地下煤矿煤炭破裂预测方法基于地震应变能。温家宝et al。(20.]研究了岩爆风险评价方法。朱et al。21),在分析关键层的荷载传递机制和极厚冲积层地层(贱民),提出了理论计算模型支承压力的贱民长壁板。然后,该模型应用于确定工作面支承压力分布。

岩爆的预防和控制,解放煤层开采方法,大口径钻孔卸压煤层,煤层的注水,深孔爆破的屋顶通常被用来减少或消除岩爆的风险(22- - - - - -26]。预防措施的影响,钻井切割方法通常是用于验证(27,28]。

许多理论、监测和预警、预防、和对岩爆控制技术,达到了,但岩爆事故仍时有发生,这表明,目前仍有许多缺陷岩爆问题的理解和研究。特别是在深部开采超过1公里,高地应力和强大的矿山压力非常突出。煤层时,屋顶,地板上地层岩石破裂的危险,如何有效地防止动态灾难事故是一个严重的问题。在此基础上,以山东华丰煤矿深部开采地区的工程背景,本文研究了在岩爆问题,实验室测试、理论分析和现场工程实践。研究结果有一些指导意义在深部开采岩爆的预防和控制。

2。标本和测试程序

2.1。样品制备

煤和岩石样本来自的深部开采区域华丰煤矿在山东、中国。这些样品是密封实验室现场和运输。每个样本被加工成标准的圆柱试样直径50毫米和100毫米的高度;样品部分的平面度误差不超过0.02毫米,和轴向垂直度小于0.001弧度,这表明了国际岩石力学学会(ISRM)。此外,结合标本由屋顶、煤炭、和地板标本,及其高度30毫米,40毫米,分别和30毫米。一些处理标本图所示1。

2.2。测试程序

进行了测试使用一个MTS815.03伺服控制岩石力学测试系统(MTS系统公司,伊甸草原、锰、美国)山东科技大学(见图2)。传统的压缩测试进行了煤炭,屋顶,地板,结合标本。测试前,根据不同类型的标本,相应的初始力1∼2 kN应用于样品,以确保测试机压头之间的密切联系和标本。采用位移控制方式试件在加载过程中,和位移加载速率为0.003毫米/秒。在常规三轴压缩试验,围压加载速率为0.05 MPa / s被选中。

3所示。测试结果和分析

3.1。应力-应变特征和本构关系

3.1.1。应力-应变曲线

图3显示了应力-应变曲线的屋顶,地板,和煤炭标本在不同围压下。从图3,prepeak深层煤和岩石标本的应力-应变曲线不光滑,有很多压力跳跃点。表明,深部高地应力环境,有丰富的微裂隙煤岩体,和著名的异质性。此外,传统的压缩载荷作用下,煤的变形和破坏,岩石标本显示明显的阶段性特征;也就是说,他们的全应力-应变曲线大致可以分为prepeak和postpeak部分根据强度变化趋势。prepeak应力-应变曲线大致可以分为三个阶段,即:微裂纹压实,弹性变形,弹塑性变形阶段。在微裂纹压实阶段,随着压力的增加,dσ/ dε逐渐增加,表明样品中微裂隙逐渐压实。在整个弹性变形阶段,dσ/ dε是常数,标本显示了线性变形。进入弹塑性变形阶段后,随着压力的增加,dσ/ dε逐渐减少,和非线性变形特征逐渐明显。表明样品中的微裂缝事件从一个无序状态逐渐发展到集中状态,和失败的元素的数量也会增加。当轴向应力超过峰值强度的标本,标本分为postpeak阶段。然而,不同类型的故障特征的标本在不同围压下不同。在单轴应力状态下,屋顶和地板标本的失败是脆弱的,和煤炭标本是进步的。但是,3和5 MPa的围压力下,三个标本的失败正在慢慢进步。

3.1.2。本构关系

煤岩体的动态故障是深部开采的基本问题。在研究煤岩体的动态破坏过程应该关注,特别是裂纹萌生的动态演化过程,传播和渗透。因此,有必要建立的弹塑性本构关系和能量准则判断煤岩体的失败。

根据弹塑性力学,力学模型可以简化为一个双线应力-应变关系模型(见图4)。prepeak的应力-应变曲线,假设应力和应变之间的线性关系,曲线的斜率称为弹性模量E_e。在postpeak应力-应变曲线,也假设应力和应变之间的线性关系,曲线的斜率的绝对值叫做降模量E_d。的E_e/E_d值表示不同的破裂责任指标:

在哪里E_e是prepeak线性弹性模量曲线,然后呢E_d是postpeak线性降模量曲线。

prepeak线性弹性模量的比较E_e和postpeak线性模量下降E_d屋顶,地板,煤炭样本在不同围压下表所示1。围压下的0、3、5 MPa,弹性模量E_e和降模量E_d屋顶和地板标本明显高于煤炭样本,表明高强度的屋顶和地板将代表一个比煤炭更暴力的破坏过程。然而,E_e/E_d屋顶和地板标本明显小于煤。所以,E_e/E_d可以作为指标来评价煤岩体的岩爆强度。也就是说,越小E_e/E_d,岩爆强度就越大。此外,对于相同类型的岩石上,随着围压的增加,E_e/E_d增加,岩爆强度降低。这个结论表明,提供的更大的支持强度巷道的围岩表面,岩爆的破坏程度越小。

3.2。能量的进化试样加载失败

3.2.1之上。能量计算原理

从能量的角度,岩石变形和破坏过程的能量输入,积累、耗散和发布(29日]。当岩石元素被压缩加载变形,假定所有的外力做的功被岩石吸收,能量”U“摇滚的输入可以表示如下(30.]: 在哪里U_e弹性应变能和吗U_d是能量消散。

弹性应变能”U_e“表达如下31日]: 在哪里E_u弹性模量和吗μ_u泊松比。

在常规三轴压缩试验,能量”U“表达如下32]: 在哪里U₀在静水压力阶段是能量吸收;U₁是吸收的能量下的试样轴向力;U₃是围压下的能量消耗(负值)。当两个U₀和U₃都是0,试样在单轴压缩下的能量吸收。

吸收能量的标本”U₀在静水压力阶段”表示如下(32]:

的能量”U₁”和“U₃”可以通过积分累积计算方法根据应力-应变曲线在实验室测试。图5显示了计算原理的能量”U₁能量的计算公式”U₁”和“U₃”如下:

在哪里σ_1,我轴向应力吗我th采样点的轴向应力-应变曲线,MPa;σ_{1,我+ 1}是轴向应力(我+ 1)个采样点的轴向应力-应变曲线,MPa;ε_1,我相对应的轴向应变是采样点吗σ_1,我;ε_{1,我+ 1}相对应的轴向应变是采样点吗σ_{1,我+ 1};σ_3,我相对应的围压取样点吗σ_1,我;σ_{3,我+ 1}相对应的围压取样点吗σ_{1,i + 1};ε_3,我圆周应变对应的采样点吗σ_1,我;ε_{3,我+ 1}圆周应变对应的采样点吗σ_{1,我+ 1}

在单轴应力状态下,能量方程简化如下:

在哪里σ_1我轴向的压力吗我MPa th采样点的应力-应变曲线;σ_{1我+ 1}的轴向应力(我+ 1)个采样点的应力-应变曲线,MPa;ε_1我的轴向应变是吗我th采样点的应力-应变曲线;ε_{1我+ 1}的轴向应变(我+ 1)个采样点的应力-应变曲线。”E_u”是卸载弹性模量,但到目前为止,没有共识的价值”E_u”。为了便于计算,弹性模量”E₀“在弹性阶段后期选择代替E_u(30.]。

3.2.2。能量演化特征

(1)围压对能量的影响标本的进化。以煤炭样本为例,围压对标本能量演化的影响。围压下的0、3、5 MPa,能量演化曲线如图6。

从图6围压下0 3和5 MPa,输入能量的演化趋势,弹性能量,和耗散能量是相同的,但有一个明显的区别和释放率增加的能量。尤其是在postpeak阶段,与单轴应力状态相比,弹性能量减少缓慢,和增加耗散能量慢慢的围压力下3和5 MPa,这表明围压可以有效地限制煤炭后的能量耗散和释放标本失败。在现场工程,提供足够的支持强度对巷道围岩表面可以有效地减缓能量释放率和减少岩爆强度。

(2)能量演化特征不同类型的单轴应力状态下的标本。因为大多数煤柱岩爆的事故发生在或巷道自由表面,本文侧重于能量演化特征的屋顶,地板,煤炭,试样在单轴压缩相结合。

图7显示了能量演化曲线的四个类型的标本。屋顶和地板的能量进化标本不同于煤炭和标本相结合。高强度的屋顶和地板标本,输入能量,弹性能量,在压实阶段和耗散能量非常低。在prepeak阶段,输入能量和弹性能量显著增加,但耗散的能量基本上是相同的。达到峰值强度后,弹性能量猛烈释放和耗散能量急剧增加。的低强度煤和标本,结合能量演化过程是复杂的。在早期压实阶段,输入能量,弹性能量,和耗散能量非常低,但后期压实阶段,输入能量和耗散能量显著增加,而弹性能量仅略有增加。在弹性阶段,输入能量和弹性能量迅速增加,而耗散能量基本上是相同的。在弹塑性阶段,输入能量继续增加,因为有许多微裂隙煤。几个地方骨折发生和导致显著增加的耗散能量,而波动的弹性能量增加。

3.2.3。破裂能量指数的特征

在单轴压缩加载下,prepeak能量,postpeak能量,破裂能量指数四种类型的标本如表所示2。破裂能量指数的比率prepeak能量postpeak能量。

从图7和表2四种类型的标本,标本屋顶和地板的强度最高,prepeak输入能量和弹性能量最大,但postpeak能量释放速度是最快的,破裂能量指数最大,表明脆性岩石的岩爆破坏力量大于煤。因此,在现场工程、屋顶和地板岩爆的预防和控制应高度重视,因为一旦发生岩爆,破坏力远远大于煤层。屋顶和地板容易积累能量,注水软化和爆破可以用来增加其内部裂纹,降低强度,这样故障模式改变从脆性向延性最后减少地层中积累的能量和减缓能量释放率。与煤试样相比,合并后的试样的破裂能量指数略大,这表明的岩爆破坏力量薄或中厚煤层夹的岩层大于单一厚煤层。主要原因是屋顶和地板的弹性能量积累迅速释放,转换成动能的群众运动,当煤层煤岩爆的倒塌。

3.3。讨论

(1)从图7发布能源标本的峰值强度不一定是最大的。的最大释放能量通常发生在一些点postpeak应力-应变曲线。因为大量的裂缝渗透需要花一些时间来开发后峰值强度。这也解释了原因,岩爆时不会立即发生应力集中超过峰值强度煤和采场岩体。所以,这是预防和控制的关键动态灾害研究postpeak煤和岩石的应力-应变曲线。根据煤的应力-应变曲线和岩石标本,脆性破坏更加严重,越大E_d,越小E_e/E_d,岩爆发生的可能性更大。相反,当进步韧性失败是更明显,越小E_d,更大的E_e/E_d,岩爆的可能性降低。(2)的耗散和释放能量的基本性质在加载煤和岩石的损伤和破坏过程。所以,耗散能量”U_d“在峰值强度可以作为能源指标预测岩爆灾害的发生。 ;σ_c峰值强度,E_年代弹性模量。现场工程的岩爆发生时的变形能量存储在整个煤岩体超过指数”U_d。”(3)试验结果表明,围压的增加可以有效地限制了能量耗散和释放后煤试样失败。在现场工程,它是一个重要的措施提高煤巷道的表面约束和支持力量减少发生强度和岩爆的可能性。(4)根据以上的发现,当开采煤层深部岩爆,区域和地方应采取控制措施。至于区域控制岩爆,解放煤层开采是最重要的方法。解放煤层的开采后,裂缝的屋顶和地板层保护煤层的增加和减少应力集中和弯曲的能量指数。至于岩爆的局部控制,大口径钻孔卸压,水注入裂缝,爆破可以提前进行工作面。局部控制措施的实施后,煤岩体的内部裂缝增加,工作面减少应力集中,和能量耗散的增加,最后,岩爆的概率和强度将大大减少或消除。

4所示。工程实践在深矿井岩爆的预防和控制

4.1。工程背景

华丰煤矿位于泰安,山东,中国,我是一个严重的岩爆。主要开采煤层是1号,4号,6号煤层。其中,4号煤层的破裂责任是最强的。因此,本文以1412号机械化放顶煤面对强烈岩爆4号煤层为例,研究岩爆的预防和控制技术。1412号工作面位于中东的领域。右边的1412号1411号工作面采空区的工作面,左边是固体煤质量;东是4号煤层的自然边界;西方是5号勘探线。的布局没有1412工作面如图8。的海拔范围的上下道路1412号工作面从1010−−1100米,地面高程是+ 120 m,埋深约1200米。罢工的长度是2200米,倾斜的长度是157米。平均倾角为30°。4号煤层的平均厚度为6.2米。根据破裂责任测试、动态断裂的持续时间(DT) 4号煤层289 ms,破裂能量指数(K_E)是1.54,弹性应变能指标( )是2.43,和单轴抗压强度(R_c)是10.96 MPa。煤层与弱破裂后责任综合评估。表3列表4号煤层的破裂责任参数。弯曲的能量指数4号煤屋顶77.99 kJ,与软弱岩石地层破裂责任。4号煤层底板的弯曲能量指数是179.94 kJ,这是强的岩层破裂责任。

综合评估后,八个地区的1412号工作面被归类为岩爆的风险区域。为了方便管理,邻区结合风险,最后,有四个区域的风险。其中,有两个低风险区域,一个中等风险区域,一个高风险区域。屋顶上道路范围受到第一1412号工作面压力决定的低风险区域(见绿区1412号上道路图8)。远离切割孔范围从0到157确定为中等风险区域(见黄色区域图8)。较低的道路范围从切割孔确定从157年到530的低风险区域(见绿区1412号降低巷道图8)。上道路范围从切割孔确定从157年到530的高风险区域(见红色区域在图8)。

4.2。岩爆防治技术

4.2.1。准备解放煤层开采的地区预防和控制

如前所述,4号煤层及其顶板破裂较差的责任,和地板强烈的责任。如果直接开采4号煤层,很难采取有效措施,预防和控制岩爆灾害事故。根据部分的成就3,第一个措施防治岩爆是开展解放煤层的开采。然后,矿业的保护区4号煤层可以有效地减少或消除岩爆灾害事故。根据矿井的地质资料,1号煤层破裂较弱责任厚1.17米,41.87米以上4号煤层。开采后,上覆地层的裂缝可以广泛发展,4号煤层岩石可以减少应力集中,最后,它可以降低顶板岩爆的风险。疲弱的6号煤层破裂责任厚1.3米,44.62米以下4号煤层。开采后,压力释放后,地板,地板岩爆的风险降低。因为1号和6号煤层薄,他们挖掘不破坏4号煤层的开采条件。所以,这非常有利于安全保护区的矿业4号煤层首先如果两个煤层开采形成的减压条件双重解放煤层开采。后采场的考虑空间位置和时间效应的解放煤层,1111号和1112号工作面临的1号煤层,1612号和1613号工作面临的6号之前应该首先开采煤层开采工作面1412号,1412号工作面压力小的区域。

4.2.2。当地的预防和控制大口径钻孔卸压的工作面

根据矿山岩石力学理论和矿山压力,尽管在双重解放煤层的开采卸压条件,应力集中仍然发生在工作面的关键部分,如第一个屋顶压力,工作面广场,地质构造区域。为了确保开采工作面总是在压力状态下,必须进行局部控制措施,如大口径钻孔卸压,注水开裂,爆破,等等。尤其是大口径卸压钻孔的实现可以有效地减少应力集中的煤炭质量,增加能量耗散,最后岩爆发生的概率和强度降低。大直径钻孔的减压原理图所示9。

深大口径的参数在煤层卸压钻孔主要包括深度、间距和直径钻孔。钻井深度应确保煤层卸压后近三维应力状态,和煤炭质量不容易冲出(阻力大于冲出力)。钻孔间距应根据埋藏深度决定,煤层的硬度,岩爆风险。基于弹塑性断裂力学分析,塑料、弹性,和原始应力区在圆形钻孔和压力在这些区域,并结合现场实践经验,选择卸压钻孔的直径为182毫米,和深度不小于20米。

(1)Prepressure缓解大直径钻孔的工作面。开采之前,大口径钻孔进行了煤炭质量压力释放在300 m的上部和下部工作的1412号公路的脸。CMS1-6000/55液压钻机钻井设备,如图10。

300米的范围内的工作面,低风险、中等风险和高风险区域,大口径的卸压钻孔深度的构造30米的间距5米,3 m,分别和1米。因为低1412号道路两边是固体煤炭质量,大口径的卸压钻孔排列两边的道路。水井的倾角煤层的是一样的。根据采场支承压力的分布特征,考虑到安全因素后,确定钻孔深度20米。1412号上的较低的一侧道路是固体煤炭质量,上面是1411号附近的采空区,钻孔是安排在较低的一侧的道路。同样,根据采场支承压力的分布特征,考虑到安全系数后,钻孔深度确定为30米。现场工程实践,它是必要的,以确保卸压钻孔内建造300工作面前方。

特殊区域需要增强的压力释放,实施大口径钻孔后,有必要使用钻孔切割方法来测试压力释放的影响。如果煤碎片的数量超过标准或有动态现象(如钻孔粘、屋顶摇晃,煤炭爆破等)在钻探过程中,减压的效果没有达到标准。此时,这些风险综合评估后区和决心的风险水平,大口径钻孔再次构造根据所需的压力释放参数。然后测试减压的效果,直到达到标准。

(2)安全协调控制岩爆巷道围岩的Reinforcement-Pressure救援。根据的结论部分3,围压的增加可以有效地限制能量耗散和释放后煤试样失败。在现场工程,它是一个重要的措施提高煤巷道的表面约束和支持力量减少发生强度和岩爆的可能性。

通过现场测量和工程实践,确定巷道围岩的支护方案。屋顶的支持参数如下:Φ6毫米金属网的网格大小100毫米×100毫米铺设在屋顶和道路的两面。然后,trapezoid-typed钢带的长度4米和六个Φ22毫米×L4300 mm锚结合巷道顶板安装,并且每个锚索安装了一个150毫米×150毫米×30毫米承载板。每个锚链固定使用两个MSZ2850树脂锚固剂的自负80 kN,和锚固力不小于150 kN。此外,沿着道路罢工,巷道顶板锚索梁安装,由一个梁长度为4.8米,三个Φ22毫米×L10300 mm锚电缆与1800毫米的间隔。每个锚链固定使用三个MSM2350树脂锚固剂的借口80 kN,和锚固力不小于200 kN。锚索梁的间距设置为1.0。固体煤方面的支持参数如下:一个trapezoid-typed钢带长度为2.2或1.3米和五个Φ22毫米×L2500毫米金属螺杆等效螺栓组合安装在固体煤巷道。巷道的顶部角落的螺栓倾斜巷道顶板,以15°角∼20°水平方向上。和螺栓底部角落的道路都倾向于巷道地板,一个角度10°∼30°水平方向上。 Besides, the channel steel with a length of 3.2 m is vertically installed on the two sides of the roadway. There are three anchor cable holes in the channel steel, and the spacing of holes is 1.2 m. The Φ22 mm × L10300 mm anchor cables are installed in the top hole, the Φ22 mm × L2500 mm metal screw equal-strength bolts installed in the middle hole, and the Φ22 mm × L6300 mm anchor cables installed the bottom hole. The spacing of channel steel is set to 1.0 m. The support parameters of the roadway side near goaf are as follows: The anchor cable beam is supported by the shed leg made of the U29 steel. The shed leg is composed of two parts, the upper part is 2.0 m long, the lower part is 3.2 m long, and the connecting part of the two is overlapped by 0.5 m. The pretension moment of each bolt is not less than 400 N·m, and the anchorage force not less than 120 kN.

4.3。岩爆的信息监测和预警

4.3.1。微地震和地声学监测分析

图11显示了微地震事件的发生频率和能量与时间曲线的1411号工作面不推进减压和1412号工作面与先进的减压。微地震事件的频率在1411工作面多,和最大35。后,然而,在1412号工作面实现大口径钻孔卸压,微震事件的最大频率只有11。图12显示了能量释放和事件的发生频率在开采地声学监测系统监测的1412工作面。事件的发生频率很高,但能量很低,表明有一个小型断裂煤炭质量。小型断裂释放能量积累的煤炭质量,减少了应力集中。通过微弱的震动和地声学监测系统的数据,可以得出结论:大口径减压井可以有效地减少工作面破裂的风险。

4.3.2。实时应力监测和分析

为了有效评估的大直径钻孔卸压效果,上下公路1412号的工作面,井下压力传感器排列监控实时应力演化的煤炭质量。第一个测量站是安排在30米的现货1412号切割洞,和随后的电台排列的间隔30米。每个地铁站都配备有两个计量点的间距2 m,井下压力传感器的安装深度是14米和18米,分别。井眼压力的早期预警分为两个层次,即:黄色和红色警告;前警告值设置为10 MPa,而后者警告值是12 MPa。与工作面推进,及时拆除井眼压力传感器和推动他们安排,以确保监测范围不小于300米。

图13显示了前进的支承压力的监测结果与一段1411号工作面煤柱。最大应力和最大变化速率出现在正确的51号钻孔测量站,这个钻孔的深度是18米,169.8米远离工作面。应力值为10.65 MPa,变化率为99.39%,显示一个黄色的警告。其他钻孔应力值低于10 MPa,表明煤炭质量,是一个很好的减压的效果,可以有效地消除岩爆事故预防和控制措施。

数据14和151412号的压力监测结果的开采条件下工作面“解放煤层的开采“+”的实现大口径卸压钻孔的工作面。“3月1日,1412号短钻孔的最大应力巷道上部为5.3 MPa,深钻孔的最大压力是4.7 MPa;短钻孔的最大应力低1412号公路为5.8 MPa,和深钻孔的最大应力为5.1 MPa。3月2日,1412号短钻孔的最大应力巷道上部为6.0 MPa,和深钻孔的最大应力为6.6 MPa,短钻孔的最大应力低1412号公路为5.2 MPa,和深钻孔的最大应力为3.8 MPa。上述数据表明,工作面1412号的压力低于1411号工作面煤柱部分,和压力小于黄色预警值。解放煤层开采后,然后实施大口径卸压钻孔提前工作面能确保低压力的矿业在1412工作面。“解放煤层的开采的综合措施+大口径的实现工作面卸压钻孔提前”提供理论指导和工程参考岩爆矿井的安全开采。

5。结论

通过实验室测试和现场工程实践,本文的主要结论如下:(1)的最大能量释放标本通常发生在一些点postpeak应力-应变曲线。因为大量的裂缝渗透需要花一些时间来开发后峰值强度。所以,这是预防和控制的关键动态灾害研究postpeak煤和岩石的应力-应变曲线。(2)的E_e/E_d可以作为一个索引来评估煤和岩石破裂强度,和越小E_e/E_d,岩爆强度就越大。此外,对于相同类型的岩石上,随着围压的增加,E_e/E_d增加,岩爆强度降低。所以,越大的支持力量提供给巷道围岩表面,岩爆的破坏程度越小。(3)随着围压的增加,峰值强度后,煤的弹性能量标本慢慢减少,慢慢消散的能量增加,表明围压的增加可以有效地限制了能量耗散和释放后煤试样失败。现场工程实践中,它是一个重要的措施提高煤巷道的表面约束和支持力量减少发生的强度和岩爆的可能性。(4)的综合措施“双重解放煤层的开采+大口径的实现工作面卸压钻孔提前”是非常有效的方法消除岩爆的工作面事故保护煤层和提供理论指导和工程参考岩爆矿井的安全开采。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项研究受到了中国国家重点研发项目(批准号2018 yfc0604700),中国国家自然科学基金(批准号51474134),自然科学创新基金会的内蒙古科技大学(批准号2019 qdl-b25)。