1、应用型硕士学位论文上覆斜交煤柱诱发冲击矿压规律及其防治Prevention and law of rock burst induced by overlying oblique crossing pillar作 者：导 师： 讲师中国矿业大学年 月中国矿业大学硕士学位论文上覆斜交煤柱诱发冲击矿压规律及其防治Prevention and law of rock burst induced by overlying oblique crossing pillar作 者 导 师 申请学位 工学硕士 培养单位 矿业工程学院 学科专业 矿业工程 研究方向 冲击矿压 答辩委员会主席 评 阅 人 年 月致谢
2、本论文的撰写是在导师的指导下完成的。从论文的选题方向、研究重点、写作思路等方面，导师都给与了我很大的帮助，不仅在我遇到困难请教时给我认真解答，而且经常主动帮我指导论文，指出不足并且提出改进方向。在平时的科研活动中，导师思路严谨，态度认真，这对我的工作态度起到了很大影响作用，相信在以后的职场生涯中一定会受益匪浅。导师比我大不到十岁，在日常的生活中，待人接物态度和蔼可亲，亦师亦友，积极乐观的生活态度感染着我。在论文完成之际，深深地感谢导师。感谢窦林名教授、牟宗龙教授、曹安业教授、巩思园副研究员、贺虎副教授、蔡武博士后在冲击矿压知识学习上的指导，感谢朱广安博士、沈威博士、王正义博士、王常彬硕士、孙尚
3、鹏硕士、王盛川硕士、井广成硕士、李慧硕士，他们在科学研究等方面提供了许多宝贵的建议和帮助，感谢康凯硕士、王翰秋硕士、程贺贺硕士、马腾飞硕士、吴芸硕士、高笑彬硕士、黄现成硕士、魏兵硕士、王崧玮硕士等同学在资料收集、数据分析方面做出的工作和提供的帮助，特别感谢李静硕士、山长昊硕士。在中国矿业大学两年的研究生生活历历在目，有他们的陪伴非常幸运，在此向他们表示由衷的感谢。感谢我的母亲，感谢她二十四载的养育之恩，感谢她对我的无私奉献，感谢她对我学习、生活、工作中的支持。感谢亲人们、朋友们一直以来的默默鼓励和支持，感谢所有帮助、关心和支持我的同学和朋友们，你们的友谊是我今生最宝贵的财富！最后，向百忙之中审
4、阅本文和参加论文答辩的各位专家、教授致谢，并恳请指正！I摘 要冲击矿压是典型的煤岩动力灾害之一。随着矿井不断开采，我国煤炭开采的条件越来越复杂，在井下开采工程实践中，上下层工作面常常会非平行布置，这种非平行布置会产生上覆斜交煤柱，而对于上覆斜交煤柱区的冲击矿压规律及其防治问题并没有进行过细致的研究。为此，论文综合采用理论分析、数值模拟、工程实践等方法，开展了上覆斜交煤柱诱发冲击矿压规律及其防治研究。基于矿山压力与岩层控制、材料力学等相关理论，建立了上覆斜交煤柱弹塑性力学模型；分析了上覆斜交煤柱区应力分布规律、不同底煤深度应力分布特征以及岩性对煤柱底板应力分布的影响，得出上覆斜交煤柱区存在上区段
5、采空区形成的残余支撑压力与下区段工作面超前支撑压力以及煤柱在底板形成的集中应力三者的叠加，叠加区域产生应力峰值，煤柱下方垂直应力集中区影响深度随着煤柱底板岩性的增强而逐渐减小；构建了冲击危险指标 ，并指出 值越大时，上覆斜交煤柱区冲击危险性越大。D根据现场实测参数，建立了 FLAC3D 数值模型，模拟分析了上覆斜交煤柱区应力分布状态及变形特征，结果表明：工作面回采逐渐靠近煤柱，最大应力值随着靠近煤柱距离的减小而逐渐增大，当工作面回采至靠近煤柱 20m 时，靠近运输巷 5.7m 处出现最大应力，约为 43MPa；随着工作面的推进，上覆斜交煤柱对工作面及巷道位移量的影响规律不是很明显，但随着越来越
6、靠近煤柱，工作面的位移量有微量增加，最大位移量27cm，出现在靠近煤柱 20m 的位置。随着工作面与煤柱斜交角度的增大，影响工作面的范围也在增大；影响工作面的位置的动态变化速度增大；危险程度峰值位置距离煤柱越远；应力峰值越高。采用震动波 CT 技术反演了上覆斜交煤柱区波速分布规律，基于波速分布分析研究了多因素耦合作用下 92206 工作面应力分布特征，上覆斜交煤柱附近存在一个波速较高的区域。波速约为 6.0km/s，波速异常系数达到 0.14；上覆斜交煤柱区域波速分布较为复杂，波速梯度较大。波速梯度最大区域约为 9.5，波速梯度异常指数 VG 值最高为0.14，出现在上覆斜交煤柱与 92206
7、 工作面运输巷相交的位置，表明该区域存在较高的冲击危险性。分析了矿震能量、频次变化规律，针对 92206 工作面现场实际提出了以大直径钻孔卸压、煤体卸压爆破、顶板深孔爆破为主的卸压治理方案，现场应用表明：卸压措施可改变周围煤岩体的储能结构，有效地降低煤柱内的应力集中程度，防冲效果明显。该论文有图 41 幅，表 10 个，参考文献 82 篇。关键词：斜交煤柱；冲击矿压；冲击危险性；防治硕士学位论文IIAbstractCyclonic static micro-bubble flotation is a new column separation method and deviceIII目 录摘
8、要 .I目 录 .III图清单 .VIII表清单 .X变量注释表 .XI1 绪论 .121.1 研究背景及意义 .121.2 研究现状综述 .131.3 主要研究内容 .201.4 研究方法 .211.5 研究路线 .211.6 研究方案 .222 上覆斜交煤柱冲击危险性理论研究 .232.1 引言 .232.2 上覆斜交煤柱弹塑性模型 .232.3 斜交煤柱底煤应力分布 .242.4 小结 .323 上覆斜交煤柱区模拟研究 .343.1 引言 .343.2 工作面矿震活动特征 .343.3 工作面回采期间应力、位移演化特征的三维数值模拟 .393.4 小结 .524 震动波 CT 反演区域静载分布特征 .544.1 引言 .544.2 震动波 CT 反演静载分布的原理 .544.3 震动波 CT 反演过程 .584.4 震动波 CT 反演的静载分布特征 .604.5 小结 .635 上覆斜交煤柱冲击危险防治技术研究 .64硕士学位论文IV5.1 引言 .645.2 上覆斜交煤柱区冲击危险监测技术措施 .655.3 上覆斜交煤柱区回采前预卸压措施 .665.4 上覆斜交煤柱区及时解危技术 .715.5 上覆斜交煤柱区冲击危险防治效果 .725.6 小结 .736 主要结论 .75参考文献 .76学位论文原创性声明 .81学位论文数据集 .82
