深部巷道冲击地压与冒顶复合灾害机制及防治研究

"煤矿冲击地压与冒顶复合灾害研究" 本文主要探讨了深部煤矿中一种新的动力灾害形式——冲击地压与冒顶的复合灾害。随着矿井向深部发展，传统的认知认为冒顶与冲击地压是互为逆向的两种灾害，但在高应力的深部煤巷，特别是在留顶煤巷道中，这两种灾害开始表现出相互诱导和复合发生的现象。作者通过对山东、山西和新疆矿区的典型巷道研究，总结了冲击导致顶板（顶煤）动力灾害的特征，首次提出了深部巷道中冲击地压与冒顶复合灾害的概念、形成机制和分类。 复合灾害的关键在于理解巷道整体系统和破碎区子系统的稳定性及其相互作用。研究建立了一个力学模型，通过扰动响应失稳判据，计算得到临界应力Pcr、临界软化区半径ρcr和最大允许采扰应力增量σmax，这些参数有助于识别和预测灾害的发生。此外，论文分析了煤岩冲击倾向指数K、支护强度ps、巷道半径ρ0、煤岩强度σc等因素对灾害发生的影响，以及围岩塑性软化和破碎深度随地应力增加的规律。 研究结果显示，动力失稳的巷道主要由弹性区、软化区和破碎区组成，其中破碎区是垮落的主要部分。稳定的破碎区可以提高巷道遭受冲击的临界值，增加灾害启动的难度，但破碎区的过度发育又会加剧顶煤垮落。因此，巷道的稳定支护成为解决复合灾害的关键，合理的支护设计不仅能有效防止围岩破碎和冒顶，还能提高冲击启动的临界值。 该研究通过理论分析揭示了冲击地压与冒顶复合灾害的形成机理，强调了巷道软化与破碎区及其稳定控制支护在深部破碎巷道动力灾害防治中的重要作用。这一研究为深部煤矿的安全开采提供了理论依据和防治策略，对于预防和减少这类复合灾害具有重要的实践意义。