深部开采端头煤柱体冲击机理与防治策略

"该研究由郭金刚、王伟光、杨增强等人在《矿业科学学报》发表，探讨了深部开采中工作面端头L形区煤柱体的冲击机理及其防治策略。研究基于宝积山煤矿705综放工作面的冲击地压事件，分析了煤柱体在不同围压条件下的受力状态和力学行为，并建立了煤柱体失稳与作用载荷的关系模型。通过FLAC3D软件模拟，发现静载荷的变化对煤柱体失稳引发冲击地压的影响超过动载荷，静载荷相当于冲击能的存储器，而动载荷则成为触发冲击的因素。因此，提出了锚网索支护配合高压水射流巷帮卸压的协同防治方法，模拟结果显示，这种防治方案能形成强弱强(3S)的防冲结构，使围岩应力分布均衡，有利于防止冲击地压的发生。" 本文是针对煤炭开采中的一项关键问题——深部工作面冲击地压的防治进行的深入研究。在深部开采过程中，工作面端头的L形区煤柱体常常因失稳而诱发冲击地压，这对矿井安全构成严重威胁。通过对宝积山煤矿705综放工作面5次冲击地压事件的分析，研究人员揭示了煤柱体在特定围压条件下的力学响应特征。他们发现，煤柱体的稳定性不仅受到自身承受的静载荷影响，还与动态载荷密切相关。 在FLAC3D软件的辅助下，采用应变软化模型模拟了静载荷和动载荷的组合效应。结果表明，煤柱体的失稳更易受静态载荷变化的影响，静态载荷在其中起到了积累能量的作用，而动态载荷则是触发煤柱体破坏的关键因素。这一发现对于理解冲击地压的触发机制具有重要意义。 针对这一问题，研究团队提出了一种创新的防治策略，即采用锚网索支护结合高压水射流巷帮卸压的方式，以协同作用来减轻和预防冲击地压。通过数值模拟，证实了这种防治方法可以实现围岩应力的合理分布，形成强弱强的防冲结构，有助于减小巷道弯矩，从而提高巷道稳定性，降低冲击地压的风险。 这一研究的成果为深部矿井冲击地压的防治提供了坚实的理论基础，对于保障矿工安全和提升矿产资源开采效率具有实际应用价值。关键词包括：冲击地压、L形区煤柱体、动静载荷、锚网索支护、高压水射流卸压和防冲结构。