常村矿“Z型”煤柱区冲击危险性数值模拟研究

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1、第18卷第1期(总第110期)煤矿开采Vo1．18No．1(SeriesNo．110)2013年2月CoalminingTechnologyFebruary2013常村矿“Z型"煤柱区冲击危险性数值模拟研究马晓东(义马煤业集团有限责任公司，河南三门峡4723OO)[摘要]常村矿2113：工作面冲击矿压多发生在下巷超前支承压力区和“z型”煤柱区。研究认为，受外错煤柱产生的高应力影响，下巷冲击次数高于上巷；受外错煤柱产生的高应力与延伸工作面侧向支承压力叠加影响，“z型”煤柱区冲击频发。数值模拟结果显示，2l13下巷接近“z型”煤柱区时，水平应

2、力由19．5MPa增加到22／~lPa，垂直应力变为原岩应力的2．5倍，解释了“z型”煤柱区冲击频发的原因，预示着工作面推进至“Z型”煤柱区附近时冲击危险性将升高。[关键词]“z型”煤柱；数值模拟；冲击矿压；支承压力[中图分类号]TD324[文献标识码]A[文章编号]1006-6225(2013)01-0084-05ResearchOnRock-burstPreventionat“Z-style”Coal—pillarRegioninChangcunCollieryMAXiao—dong(YimaCoalGroupCo．，Ltd．，San

3、menxia472300，China)Abstract：Rock—burstsusuallyoccurredadvancedabutmentpressurezoneoflowerroadwayand“Z-style”coal—pillarzoneof21132miningfaceinChangchunColliery．Researchshowedthatrock—burstnumbel'oflowerroadwaywashigherthanthatofupperroadwaybe—causelowerroadwaywasinfluence

4、dbycoal-pillar’shighstre$8．Rock—burstoeeuITedfrequentlyin“Z—style”coal—pillarzonewhichin—fluencedbyoverlyingstressofcoal—pillarandsideabutmentpressure．Numericalsimulationshowedthathorizontal8tressincreasedto221~IPafrom19．5MPaandvertical8tressreached2．5timesofin—situstre88

5、when21132lowerroadwayW~I．8nearto“Z-style”coal—pil—lar．whichindicatedrock—burstdangerincreasedwhenminingfacewasnearto“Z·style”coal—pillarzone．Keywords：“Z—style”coal—pillar；numericalsimulation；rock—burst；abutmentpressure1概况2冲击矿压判别准则常村煤矿位于河南省义马市常村镇境内，井田煤岩层在开采过程中发生垮断，从而形成动面积1

6、3．63kin。其中21采区为常村煤矿的主力采载，若动载与煤体的静载叠加后达到了煤体的临界区，该采区位于110大巷以下，东至23采区断层冲击载荷，可促使冲击矿压发生。发生冲击矿压的带，西到F3断层。走向长2141～3226m，倾斜长判别式如式(1)所示]。式中为煤体的静载；1438m，可采面积3．9km。该采区所采煤层为2—1为顶板断裂、矿震等在煤体中产生的动载；煤和2—3煤，煤层沿1806钻孔、1705钻孔东[]为煤体发生冲击矿压的临界载荷。50m、Ⅱ-2钻孔东90m连线为界，以西煤层分叉j+d>[]b(1)为2—1煤和2-3煤，以东合

7、并为一层统称为2—3由式(1)可知煤体中的应力分布对冲击矿压煤。其中2-1煤平均厚度3．05m，2-3煤平均厚度有直接影响，且静载0v和动载共同作用导致了5．63m。冲击矿压的发生。动载的产生机制较为复杂，而静常村煤矿目前生产区域集中于21采区及其延载与矿井的采深和开采技术条件密切相关，不合理深区，随采深不断加大，冲击矿压显现愈加强烈。的生产布局将导致较高的静载应力集中程度，使冲2008年至今记录的冲击事故19次，累计破坏巷道击危险性上升。因此，本文将重点对2l13：工作面上千米，造成大量设备损坏，对煤矿安全生产构成“z型”煤柱区静载荷采

8、用数值模拟技术进行分析严重威胁。特别是2113：工作面，该面采深不足研究。650m，但冲击矿压显现却特别严重。因此，有必32113工作面“Z型”煤柱区应力分布规律要对2ll3，工作面的冲击作用