亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        薄基巖條件礦震誘發(fā)煤與瓦斯突出研究

        2019-11-25 03:38:24楊福禹張振揚郝生雷周江闊
        中國煤炭 2019年10期
        關(guān)鍵詞:礦震基巖巖層

        楊福禹 張振揚 郝生雷 周江闊

        (兗州煤業(yè)股份有限公司濟(jì)寧三號煤礦,山東省濟(jì)寧市,272069)

        礦震是一種常見的礦山動力災(zāi)害,隨著我國煤礦逐漸進(jìn)入深部開采,礦震災(zāi)害問題日趨嚴(yán)重,尤其是在大震級礦震事件頻發(fā)的采區(qū),易于發(fā)生礦震誘發(fā)煤與瓦斯突出的事故。區(qū)別于一般的地質(zhì)條件,厚表土層薄積巖地質(zhì)條件下,表土層作用在薄基巖的附加載荷會造成后段運動缺失,巖層破斷形式為沿煤壁整體切斷垮落,而不存在巖層的縱向離層運動,更容易發(fā)生礦震事故[1-4]。上覆高位頂板巖層破斷導(dǎo)致礦震發(fā)生,而礦震為煤與瓦斯突出的發(fā)生提供動力源和能量源,是誘發(fā)煤與瓦斯突出的重要因素之一。薄基巖條件下礦震誘發(fā)煤與瓦斯突出是一種新型的災(zāi)害,國內(nèi)外的研究還沒有就其機(jī)理與防治技術(shù)達(dá)到完全認(rèn)識與根治的程度。因此本文以巨野煤田趙樓煤礦為研究對象,探討了薄基巖采場礦震誘發(fā)煤與瓦斯突出的機(jī)制,并給出了防治措施,對類似條件下煤礦礦震誘發(fā)煤與瓦斯突出的防治具有借鑒意義。

        1 工作面概況

        趙樓煤礦3303工作面開采標(biāo)高-850~-890 m,表土層厚度約588 m,地面標(biāo)高+43.3~+43.6 m,直接頂和基本底均為堅硬砂巖?;鶐r與表土層比例約為1∶1.6,是典型的深部薄基巖厚表土層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)。

        根據(jù)3303工作面的地質(zhì)資料可知,該區(qū)域斷層發(fā)育明顯,斷層多且相互切割,呈星羅密布、縱橫交錯式結(jié)構(gòu)。在縱向上整體穿透斷層的存在,破壞了地層的整體連續(xù)狀態(tài),形成了“棋盤式”的構(gòu)造格局。斷層的切割將一個整體連續(xù)的板塊,切割成多個破碎的板塊,斷層切割的邊界視為簡支梁。簡支梁解除周邊約束,重力作用更加明顯,垮落步距減小,工作面頂板斷裂速度快、釋放能量大,易于發(fā)生礦震[5-6]。

        2 礦震誘發(fā)煤與瓦斯突出發(fā)生機(jī)制

        煤與瓦斯突出的孕育和發(fā)展是一個復(fù)雜的非線性過程,但其物理變化的本質(zhì)是能量的轉(zhuǎn)化。厚表土層薄基巖條件下采場巖層整體切斷垮落導(dǎo)致礦震,而礦震為煤與瓦斯突出的發(fā)生提供了動力源和能量源,是誘發(fā)煤與瓦斯突出的重要因素之一[7-8]。

        2.1 上覆巖層破斷及運動規(guī)律

        趙樓煤礦3303工作面表土層厚度約為588 m,基巖與表土層比例約為1∶1.6。表土層厚導(dǎo)致作用在頂板巖層的應(yīng)力高,對回采工作面產(chǎn)生較大影響。由于頂板巖層為砂巖,彈性模量大、強(qiáng)度高,在回采過程中容易產(chǎn)生大面積懸頂,隨著回采工作的進(jìn)行,巖層裂隙的寬度增加,厚表土層作用在基巖上的高集中應(yīng)力使頂板產(chǎn)生斷裂并控制上方巖層一起運動。研究表明,巨厚巖層將以板的形式承載并發(fā)生破斷,因此,可以借鑒薄板的理論,覆巖呈“O-X”斷裂,斷裂規(guī)律如圖1所示。

        圖1 覆巖“O-X”斷裂規(guī)律圖

        2.2 上覆巖層斷裂過程能量傳播

        當(dāng)巖層為軟巖石或巖層破碎時,損耗的能量越大,堅硬頂板損耗的能量越小。因此,在上覆堅硬頂板斷裂失穩(wěn)過程中,既會導(dǎo)致巖層下方的煤巖體能量增加,產(chǎn)生沖擊波,又會使煤巖形成動態(tài)負(fù)載,打破巖層下方煤巖體的平衡狀態(tài),當(dāng)上覆巖層斷裂產(chǎn)生的震動能與積聚在煤巖體中的彈性能疊加,當(dāng)能量的疊加超過煤巖體所承載的極限時,就會發(fā)生礦震。

        因此,上覆巖層斷裂所釋放的能量為:

        (1)

        式中:U——上覆巖層斷裂所釋放的能量;

        ui——上覆巖層垮落的動能;

        mi——上覆巖層質(zhì)量;

        t——上覆巖層斷裂時間;

        i——巖層斷裂的層數(shù);

        Uv——煤巖體儲存的彈性能;

        Uw——上覆巖層彎曲變形能。

        上覆巖層越厚、堅硬,斷裂向下傳播的能量損耗越少,下方煤巖體積聚的彈性能越大,發(fā)生沖擊低壓的危險性越高。而當(dāng)垂直方向存在已垮落的采空區(qū)時,由于采空區(qū)內(nèi)充滿破碎巖層,可以對能量傳遞進(jìn)行部分吸收。

        2.3 礦震誘發(fā)煤與瓦斯突出機(jī)制

        表土層作用在薄基巖的附加載荷會造成后段運動缺失,巖層破斷形式為沿煤壁整體切斷垮落,而不存在巖層的縱向離層運動,這個過程會造成工作面礦震。礦震為煤與瓦斯突出的發(fā)生提供能量源和動力源。厚表土層薄基巖的地質(zhì)條件也會使煤體能量積聚,從而由彈性狀態(tài)轉(zhuǎn)化為塑性狀態(tài),在這種條件下煤體會產(chǎn)生裂紋裂隙,孔隙壓力降低,吸附的瓦斯解析成游離的瓦斯膨脹。當(dāng)頂板積聚的能量超過其所能承載的極限時,頂板整體垮落釋放巨大的能量,而煤體的動能進(jìn)一步使局部的瓦斯解析膨脹,在振動的聯(lián)合作用下,誘發(fā)裂紋裂隙解吸出的游離瓦斯異常涌出,如圖2所示。

        當(dāng)上覆巖層的懸頂面積、懸長和彎矩達(dá)到最大時,礦震誘發(fā)煤與瓦斯突出的危險性就越高。在工作面開采過程中,一些特殊區(qū)域,如斷層、褶曲或者煤柱區(qū)域,能量積聚大,再加上礦震的影響,煤與瓦斯突出發(fā)生的危險性很高。

        圖2 礦震誘發(fā)煤與瓦斯突出示意圖

        3 表土層厚度對礦震影響數(shù)值模擬

        采用RFPA分別對3303運輸巷垂直方向施加20 MPa、25 MPa、30 MPa垂直應(yīng)力進(jìn)行數(shù)值模擬,通過主應(yīng)力和聲發(fā)射情況來判斷不同表土層厚度對巷道底板破壞的影響。不同應(yīng)力條件下巷道破壞主應(yīng)力和聲發(fā)射圖見圖3。

        圖3 不同應(yīng)力條件下巷道破壞主應(yīng)力和聲發(fā)射圖

        由圖3可知,隨著表土層厚度的增加,上覆巖層作用在巷道垂直方向上的載荷逐漸增大;隨著應(yīng)力的增加,巷道破壞更加嚴(yán)重。因此,可以得知,隨著表土層厚度的增加,發(fā)生礦震的危險性逐漸增強(qiáng)。

        厚表土層薄基巖的地質(zhì)條件,上覆巖層相比較一般地質(zhì)條件承受的應(yīng)力載荷大,加上頂板為堅硬砂巖,因此,當(dāng)應(yīng)力達(dá)到一定程度時,頂板整體垮落釋放巨大的能量,從而發(fā)生礦震。厚表土層的地質(zhì)條件使煤層能量積聚,產(chǎn)生裂隙,裂隙壓力降低,吸附的瓦斯解析成游離的瓦斯膨脹。而礦震的發(fā)生會為煤與瓦斯突出提供動能,從而誘發(fā)煤與瓦斯突出。因此,厚表土層薄基巖的地質(zhì)條件比一般地質(zhì)條件更容易誘發(fā)煤與瓦斯突出。

        4 礦震誘發(fā)沖擊地壓防治技術(shù)

        4.1 頂板深孔爆破斷頂

        工作面卸壓主要以大直徑鉆孔卸壓為主,當(dāng)大直徑鉆孔卸壓不能夠發(fā)揮作用,且在大范圍懸頂時,需要慎重采用頂板深孔爆破斷頂,從而降低礦震危險性,爆破有可能誘發(fā)沖擊地壓。對3303工作面輔助巷與膠帶巷沿兩側(cè)頂板進(jìn)行爆破切頂卸壓。

        在膠巷道和輔助巷兩側(cè)按照扇形孔布置,每組4個鉆孔,每側(cè)2個。每組間距20 m,第一組距離開切眼的距離不大于50 m。扇形孔中長孔長度設(shè)計為15 m,裝藥8 m,封孔7 m;短孔設(shè)計孔深為12 m,裝藥6 m,封孔6 m,鉆孔直徑42~50 mm。長鉆孔仰角75°,傾角90°(垂直巷道中線);短鉆孔仰角60°,傾角80°,傾向采空區(qū)側(cè)。頂板深孔爆破預(yù)裂示意圖見圖4。

        圖4 頂板深孔爆破預(yù)裂示意圖

        4.2 預(yù)先瓦斯抽放

        3303工作面對瓦斯進(jìn)行提前預(yù)抽,共布置預(yù)抽鉆孔2625個,鉆孔孔徑?65 mm,孔間距0.6~1.0 m,孔深60~105 m,封孔材料為聚氨酯,封孔長度8 m,鉆孔角度與煤層傾角一致,抽放負(fù)壓25.864~25.998 kPa。

        4.3 煤層注水

        在趙樓煤礦3303工作面運輸巷和回風(fēng)巷各布置10個注水鉆場,孔徑?94 mm、孔底間距15 m、孔深要求保證兩巷道鉆孔覆蓋全工作面。開孔高度在巷道底板往上1.0~1.5 m,鉆孔角度沿煤層傾角施工。各注水鉆孔注水卸壓參數(shù)見表1。

        表1 各注水鉆孔注水卸壓參數(shù)

        5 卸壓效果檢驗

        3303工作面危險區(qū)域進(jìn)行卸壓后,采用鉆屑法對不同危險區(qū)域進(jìn)行效果檢驗,以確定工作面沖擊地壓危險是否解除,確定卸壓效果。

        隨著工作面的推進(jìn),在運輸巷靠煤壁側(cè)每隔50 m布置1組鉆孔進(jìn)行監(jiān)測,每組3~5個鉆孔,監(jiān)測范圍為10~20 m。鉆孔直徑為42 mm,鉆孔深8 m,鉆孔間距5 m,鉆孔距底板1.2 m,鉆孔單排布置并垂直于煤壁。

        經(jīng)鉆屑法監(jiān)測后,隨機(jī)選取一組中5個監(jiān)測鉆孔,根據(jù)記錄的鉆屑相關(guān)數(shù)據(jù)得出如表2所示的煤粉鉆屑量變化情況。由表2可知,1#~5#鉆孔的煤粉鉆屑量相差不大,在鉆孔深4 m后,鉆屑量普遍平穩(wěn),說明在煤壁內(nèi)積聚的能量達(dá)到穩(wěn)定,在鉆孔深7 m時鉆屑量平均為2.86 kg/m,雖然鉆屑量有所增加,但都穩(wěn)定在2.9 kg/m上下,最大值未超過沖擊地壓危險臨界值3.4 kg/m,說明防控卸壓效果明顯,大大降低了煤體內(nèi)積聚的沖擊能量。

        表2 強(qiáng)沖擊危險區(qū)域鉆屑法監(jiān)測數(shù)據(jù)

        6 結(jié)論

        (1)根據(jù)上覆巖層的運動破斷及運動規(guī)律,得出了厚表土層薄基巖條件礦震誘發(fā)煤與瓦斯突出的機(jī)制,堅硬頂板斷裂釋放巨大的彈性能,為煤與瓦斯突出的發(fā)生提供了能量源。

        (2)采用RFPA對不同表土層厚度條件下巷道破壞情況進(jìn)行數(shù)值模擬,表土層厚度越大,發(fā)生礦震災(zāi)害的危險性越高,從而更容易誘發(fā)煤與瓦斯突出。

        (3)采用爆破斷定、抽放瓦斯、煤層注水的措施對礦震誘發(fā)煤與瓦斯突出進(jìn)行防治,并采用鉆屑法進(jìn)行效果檢驗,取得了良好的防治效果。

        猜你喜歡
        礦震基巖巖層
        高應(yīng)力巖層巷道鉆孔爆破卸壓技術(shù)
        東灘煤礦六采區(qū)大能量礦震發(fā)生規(guī)律分析
        地球故事之復(fù)理石巖層
        山東省礦震特點、災(zāi)害機(jī)理、監(jiān)測工作現(xiàn)狀及對策分析
        智能城市(2018年18期)2018-10-25 06:37:52
        輸水渠防滲墻及基巖滲透系數(shù)敏感性分析
        基于改進(jìn)物元的大壩基巖安全評價
        河北省基巖熱儲開發(fā)利用前景
        東北地區(qū)2014年第四季度ML≥3.0級地震目錄
        基載比對厚松散層薄基巖煤層安全開采的數(shù)值模擬研究
        河南科技(2014年23期)2014-02-27 14:18:47
        三噴兩錨一注漿+U型鋼聯(lián)合支護(hù)在松軟巖層中的應(yīng)用
        河南科技(2014年22期)2014-02-27 14:18:11
        亚洲大胆视频在线观看| 在线永久看片免费的视频| 图图国产亚洲综合网站| 精品蜜桃av一区二区三区| 亚洲一区二区三区99| 久久久久久久综合综合狠狠 | 狠干狠爱无码区| 日本视频精品一区二区| 日韩人妻久久中文字幕| 亚洲国产精品久久电影欧美| 超薄肉色丝袜一区二区| 亚洲无码激情视频在线观看| 亚洲男人的天堂av一区| 亚洲国产成人久久三区| 免费的成年私人影院网站| 中文字幕日本女优在线观看| 精品在线观看一区二区视频| 亚洲熟妇少妇任你躁在线观看无码| 香蕉久久夜色精品国产2020| 扒开非洲女人大荫蒂视频| 精品人妻一区二区三区在线观看| 久久久无码人妻精品无码| 伊人色综合久久天天人手人停| 亚洲黄片av在线免费观看| 可以免费看亚洲av的网站| 久青草久青草视频在线观看| 日本高清一区二区不卡视频| 日本黄网色三级三级三级| 亚洲国产成人一区二区精品区| 极品粉嫩嫩模大尺度无码| 无人视频在线播放在线观看免费| 极品av一区二区三区| 国产在线精品一区二区在线看| 91精品全国免费观看青青| 日本一区二区三区在线观看视频| 无码精品国产一区二区三区免费| 成年午夜无码av片在线观看| 亚洲AV成人无码天堂| 中文字幕免费人成在线网站| 日韩一卡2卡3卡4卡新区亚洲| 国产成人精品日本亚洲专区6|