基于宝积山煤矿705工作面开采阶段回风平巷超前段冲击显现频发,从动静载荷叠加诱发冲击压力型巷道冲击地压的角度对冲击机理进行了分析。结合强弱强结构防冲机理,提出在巷道一次支护的基础上二次补强支护,并同时采用高压水射流巷帮卸压的协同防治技术。数值模拟和现场工业性试验结果表明巷道围岩控制效果良好,研究成果为受动压扰动影响强烈的巷道围岩稳定性控制提供了一定的借鉴。
沿空煤巷是指在回采工作面推进过程中,利用相邻采空区的空间,不进行掘进新巷道而留下的巷道。这种巷道在煤炭开采中被广泛使用,以节省资源并降低生产成本。然而,沿空煤巷在开采过程中会受到动载荷和静载荷的叠加影响,可能导致巷道冲击地压的发生,即巷道围岩突然释放能量,产生剧烈震动和破坏。动载主要源于工作面的推进和采动影响,静载则包括地应力和矿压。
宝积山煤矿705工作面的回风平巷超前段频繁发生冲击显现,这表明该区域的冲击地压问题严重。分析表明,这种现象可能源于动静载荷的叠加,尤其是在超前工作面0到80米的范围内,冲击地压的危险性显著增加。为了防治这种现象,研究者提出了一种结合强弱强结构的防冲机理,即在一次支护(如初期锚网喷联合支护)基础上进行二次补强支护,以增强巷道的抗冲击能力。
二次支护是针对一次支护后的补充加固,通常包括增设锚索、加厚混凝土或采用更加强大的支撑材料,目的是进一步稳定巷道结构,抵抗由采动引起的动态应力。同时,采用了高压水射流巷帮卸压技术,通过高压水流切割巷道侧壁,降低岩石内部应力,从而减轻冲击地压的风险。这一方法通过改变巷道围岩的应力状态,达到预防和缓解冲击地压的目的。
数值模拟是评估这些防治技术效果的重要工具。FLAC2D是一种广泛应用的有限差分法软件,可以模拟地下结构的力学行为。通过该软件,研究者可以模拟比较一次支护和二次支护下巷道围岩的变形和应力分布,以及高压水射流卸压后围岩应力的改变。数值模拟的结果与现场工业性试验相结合,证实了提出的防治措施能够有效改善巷道围岩的控制效果,提高稳定性。
沿空煤巷的冲击地压防治需要综合考虑地质条件、开采过程中的动载和静载效应,以及合适的支护技术和卸压手段。宝积山煤矿705工作面的经验表明,二次支护和高压水射流卸压的协同应用是应对强烈动压扰动的有效策略。对于类似的矿山工程,这些研究结果提供了重要的参考和借鉴,有助于提升巷道的安全性和开采效率。