千米埋深工作面煤層合并區(qū)應(yīng)力演化與防沖技術(shù)

李劍鋒，羅武賢，李 兵，朱金標(biāo)，朱彥飛，賀 虎

(1.徐州礦務(wù)集團(tuán)有限公司，江蘇 徐州 221018；2.江蘇徐礦能源股份有限公司 張雙樓煤礦，江蘇 徐州 221616；3.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 資源與地球科學(xué)學(xué)院，江蘇 徐州 221116)

0 引 言

煤礦開采導(dǎo)致煤巖應(yīng)力重新分布，煤巖中積聚的大量彈性能突然釋放導(dǎo)致沖擊地壓的發(fā)生[1-3]。根據(jù)相關(guān)研究，局部應(yīng)力異常易誘發(fā)沖擊地壓，沖擊地壓發(fā)生區(qū)與斷層、褶曲等地質(zhì)構(gòu)造息息相關(guān)[4-7]。煤層合并屬于地質(zhì)構(gòu)造形式之一，通常情況下該區(qū)域地應(yīng)力分布異常，在此區(qū)域進(jìn)行采掘作業(yè)，容易發(fā)生沖擊地壓等動(dòng)力災(zāi)害事故，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了一定的研究[8-9]。宋振騏[10]統(tǒng)計(jì)了四川天池煤礦沖擊地壓事件，發(fā)現(xiàn)30%以上沖擊地壓發(fā)生在煤厚變異區(qū)。牛森營(yíng)[11]同樣發(fā)現(xiàn)一半以上的沖擊地壓事件發(fā)生在煤厚變異區(qū)。趙同彬等[12]研究了煤厚變化對(duì)超前支承壓力分布特征和能量演化規(guī)律的影響，揭示了煤厚變異區(qū)煤層開采沖擊地壓發(fā)生的力學(xué)機(jī)制。孫振武[13]根據(jù)地應(yīng)力場(chǎng)測(cè)量和礦壓觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)在煤層厚度變化的局部區(qū)域往往會(huì)發(fā)生構(gòu)造應(yīng)力異常現(xiàn)象，即應(yīng)力集中。任衷平等[14]針對(duì)煤層厚度變化對(duì)煤礦沖擊危險(xiǎn)的影響，采用數(shù)值模擬方法，分析了不同煤層厚度變化條件下應(yīng)力和彈性應(yīng)變能分布規(guī)律，發(fā)現(xiàn)工作面推進(jìn)至煤層厚度變化處時(shí)，其應(yīng)力是煤層未開挖時(shí)的1.37倍；而彈性應(yīng)變能是煤層未開挖時(shí)的2倍。陳峰等[15]研究了不同底煤厚度作用下應(yīng)力波誘發(fā)特厚煤層巷道底板沖擊的動(dòng)態(tài)響應(yīng)規(guī)律，發(fā)現(xiàn)動(dòng)力擾動(dòng)的作用是使處于極限應(yīng)力下的煤體應(yīng)力增加并打破平衡狀態(tài)從而誘發(fā)底板沖擊。……