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实体煤巷道静载型冲击孕育数值模拟研究

2021-08-04郭红军陈晶晶陈朋磊李高锋陈红杰

能源与环保 2021年7期
关键词:围岩变形模型

郭红军,陈晶晶,陈朋磊,李高锋,陈红杰

(1.江苏建筑职业技术学院,江苏 徐州 221116; 2.河南省煤炭科学研究院有限公司,河南 郑州 450001)

根据不完全统计,我国近10年煤巷掘进冲击事故中,单次事故伤亡人数最多达74人、死亡人数达21人,严重威胁矿井从业者生命安全、制约矿井安全高效生产,同时也造成了巨大的经济损失[1-6]。因此,研究并掌握煤巷掘进冲击机理、科学预测预防冲击矿压至关重要。

刘赛[7]研究发现,促使煤巷掘进过程中发生冲击事故的主要地质及开采因素(占比)有:煤层冲击倾向性(25%)、留底煤厚度(24%)、埋深(22%)、煤柱尺寸(14%)、地质构造(13%)和煤厚变化(2%)。实际工程中,往往是某一因素主导、多因素综合作用引发冲击事故。国内外学者对诱冲因素进行了大量研究与探索。潘凤涛[8]结合实际生产条件研究了冲击危险性演化特性,提出了适宜的解危措施;Zhu Guang′an等[9-10]针对煤层厚度变化分析了巷道围岩应力及变形破坏演化规律;Manouchehrian等[11-12]研究了断层或剪切带附近隧道岩爆发生机理和特征;Feng Fan等[13]以隧道围岩结构面为切入点探讨了硬岩破坏模式,借助数值软件对岩爆现象进行了模拟研究;Jiang Quan等[14]利用能量指数法研究了隧道岩爆特征,并以深埋隧道为例进行了数值模拟分析。众所周知,煤岩变形破坏实质上是内部储能超出了其承载极限,但上述研究基本上都是从变形或受力角度展开研究、进而探讨与冲击之间的关系。基于此,本文利用FLAC3D软件,从能量积聚与释放角度模拟分析不同地质因素(埋深、侧压系数和煤层厚度)和生产因素(巷道宽高比)条件下实体煤巷道掘进冲击孕育特征[15],为现场预冲防冲提供依据。……

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