[01533140]跃进煤矿巷道底板型冲击规律及控制研究

应用领域：属于采矿工程科技领域，应用范围为煤矿冲击矿压机理及防治。针对跃进煤矿底板型冲击矿压灾害严重的情况，在底板型冲击矿压发生的原因、规律及主要影响因素，冲击矿压危险预警，巷道底板冲击矿压减冲原理及控制对策，底板型冲击的巷道支护方式等方面展开研究。通过理论分析、数值模拟、实验室实验、现场实践等多种手段取得的成果包括：(1)确定了跃进煤矿冲击矿压类型属于大采深、受巨厚坚硬砾岩层影响的底板冲击矿压。(2)跃进煤矿底板型冲击规律及机理，建立了底板冲击矿压发生的力学模型，巷道底板发生破坏与巷道埋深、巷道宽度、巷道底板煤层结构厚度、底板煤层的弹模、泊松比、水平构造应力及巨厚坚硬老顶等因素有关。提出底板冲击危险性系数Kfb作为底板冲击危险的判别指标，当Kfb≥1时，巷道底板岩层发生破坏。巷道岩顶板布置时，底板煤层水平应力增加、垂直应力减小这是底板冲击的直接原因。(3)掘进面冲击矿压的滞后效应，根据掘进面巷道围岩应力分布规律，距离掘进面8-10m以后巷道两帮会出现应力集中，并且跃进矿掘进巷道发生的冲击矿压位置一般位于掘进迎头8-10m以后，最大范围8-180m，根据掘进面滞后冲击的这种现象，提出了掘进面冲击矿压的滞后效应，并提出相应的治理方案。(4)研究了采空区上覆巨厚坚硬砾岩形成“O”型支承压力圈对冲击矿压的影响，当多个工作面回采后，由于巨厚坚硬的砾岩层的不充分垮落，在周边区域的煤层中形成“O”型支承压力圈，最大影响区域300多米，23130工作面在掘进和回采过程中都受到影响，其中23130巷道下巷中部受影响最大。巷道开挖后，形成的应力集中区和采空区形成的“O”形支承压力圈叠加，增加了冲击危险。根据分析的结果，在23130下巷中部区域采用爆破诱发的方法成功诱发5次冲击，保障了巷道的顺利掘进。(5)底板减冲原理，对两帮进行强度弱化，可间接减小底板水平应力。在实际应用中，对两帮采用爆破法，实际起到了诱冲为主、减冲为辅的作用。根据数值模拟和现场实验结果，对底板煤体进行强度弱化能明显降低底板的水平应力，是比较理想的方法。(6)强冲击矿压危险区巷道柔性蓄能支护结构体系，即，采用锚网索和“O”型棚联合支护体系，该支护结构体系具有抗冲和抑制冲击、减小冲击灾害的作用。应用和推广情况(1)该项目先在义煤集团跃进煤矿实施，后在冲击地压严重的千秋煤矿、常村煤矿、耿村煤矿等大采深工作面相继推广，有效控制了冲击事故的发生，2007-2009三年实现增产130多万吨，新增产值近6亿元，节支总额达近4亿元，取得明显经济效益和社会效益。(2)通过该项目的研究，大大提高了跃进煤矿冲击矿压危险区的监测预警分析水平和对冲击矿压的控制水平，而且研究成果对义马煤业集团和国内外其它冲击矿压严重的矿井也有积极的推广价值。河南省科技厅组织的专家鉴定结果认为，项目在冲击矿压机理与防治方面具有重要的理论创新和实际指导意义，并对同类开采条件的矿井有良好的示范作用，在底板型冲击矿压研究方面达到了国际领先水平。