近直立煤层水平分段开采夹持煤体型冲击机理及防治

李安宁^1,2,3，窦林名^1,2，王正义^1,2，解嘉豪^1,2，王永忠⁴

1. 中国矿业大学深部煤炭资源开采教育部重点实验室2. 中国矿业大学矿业工程学院3. 陕西陕煤榆北煤业有限公司4. 窑街煤电集团有限公司三矿

摘 要：针对目前近直立特厚煤层水平分段开采条件下动力灾害发生的现状,综合运用理论分析、数值模拟等研究方法,分析了顶底板和煤体3者形成的结构并建立力学模型,认为近直立煤层在顶底板两侧均受到支承压力的夹持挤压,正是这种夹持力构成了冲击力源,经过力学推导,得出表征力源集中程度和发展趋势的关系式。采用数值模拟方法分析了开采后夹持煤体的应力分布特征,对理论分析进行了验证。结果表明:从工作面水平直至下方约70 m深度的煤体出现了应力集中现象,夹持煤体的增压区才是发生动力灾害的直接危险源。基于分析结果,在工作面巷道进行顶底板预裂和煤体卸压爆破等原有卸压措施的基础上,提出在夹持煤体中掘进爆破卸压巷的防治方案,为近直立特厚煤层水平分段开采冲击灾害防控提供借鉴。

关键词：近直立特厚煤层;水平分段开采;夹持煤体;冲击矿压;