• 论文
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
冲击地压矿井安全性研究
  • 168
  • 作者

    潘一山肖永惠罗浩王岗施天威

  • 单位

    辽宁大学物理学院辽宁工程技术大学力学与工程学院东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室

  • 摘要
    针对当前冲击地压矿井缺少对防冲设计的可靠性和对自身防冲能力综合评判的环节,导致一些冲击地压矿井虽然采取了防冲措施,但依然发生冲击地压这一现状。参考了岩土工程中采用安全系数来评价安全程度这种办法,提出了冲击地压矿井安全性的基本理念。通过调研发现:冲击地压造成的破坏范围占所在工作面总的作业范围比例是有限的;矿井巷道围岩应力集中大小是有限的,基本介于1~6之间;冲击地压事故释放的能量都不大于109J级,即冲击地压释放的能量是有限的;冲击地压矿井的安全性评价可以转化为巷道安全性评价,即保证了巷道安全就保证了整个矿井安全;冲击地压发生后控制巷道断面收缩率在20%以内基本可以避免人员伤亡。因此,指出冲击地压是可防可控的。进而提出冲击地压不发生的条件和发生不造成人员伤亡的条件,即分别为:巷道围岩变形系统的实际受载应力低于巷道失稳发生冲击地压的临界应力;围岩变形系统失稳释放能量低于围岩-支护系统可吸收能量。并提出矿井在进行冲击危险性评价、划分危险等级以及防冲设计后,还需要进行安全性评价,包括临界条件、安全系数的计算和划分安全等级。基于冲击地压扰动响应失稳理论,给出安全性评价需要考虑的两个方面:应力安全性和能量安全性。其中,应力安全性由围岩变形系统的实际受载应力与失稳临界应力的比值(即应力安全系数)来判断;能量安全性由围岩变形系统失稳释放能量与围岩-支护系统可吸收能量的比值(即能量安全系数)来判断。进而将矿井安全性划分为A、B、C三级,分别对应:安全、基本安全和不安全。其中,应力安全系数大于1.5且能量安全系数大于1.0,为A级安全矿井,矿井具备防冲能力,可以正常进行开采;应力安全系数大于1.0且能量安全系数大于1.5,为B级基本安全矿井,矿井具备防冲能力,可以正常进行开采;安全系数非A级和非B级,则为C级不安全矿井,矿井不具备防冲能力或应暂停开采活动。以某矿为例,给出了矿井安全性计算的完整流程和评价结果。最后给出了全国部分冲击地压矿井的应力安全系数和能量安全系数,并结合这些矿井的实际冲击地压发生情况,印证了安全系数计算结果的可参考性,从而说明安全性评价方法具备一定的可靠性和实用性。
  • 关键词

    冲击地压安全性安全系数防冲设计安全性评价

  • 文章目录
    0 引言
    1冲击地压矿井安全性的基本理念
    1.1冲击地压破坏后的区域是有限的
    1.2 冲击地压矿井围岩应力集中大小是有限的
    1.3 冲击地压释放的能量是有限的
    1.4冲击地压矿井在危险性评价基础上还应进行安全性评价
    1.5冲击地压矿井的安全性可以转化为巷道安全性评价
    1.6冲击地压发生后控制巷道断面收缩率在20%以内可以避免人员伤亡
    2冲击地压不发生条件与发生后不造成巷道破坏的条件
    2.1冲击地压不发生条件
    2.1.1冲击地压发生准则
    2.1.2冲击地压发生的临界应力
    2.1.3影响冲击地压发生实际应力
    2.2 冲击地压发生后不造成伤亡的能量条件
    2.2.1 围岩弹性区积聚和释放的能量
    2.2.2围岩软化区吸收能量
    2.2.3巷道支护体系吸收能量
    2.2.4冲击地压发生后不造成伤亡的条件
    3矿井冲击地压发生临界应力、实际围岩应力、支护应力计算
    3.1 矿井发生冲击地压临界应力计算
    3.2 围岩实际应力计算
    3.3 支护应力计算
    4矿井冲击地压释放能量、围岩及支护吸收能量计算
    4.1 围岩弹性区释放能量计算
    4.2 围岩塑性区吸收能量计算
    4.3 巷道支护吸收能量计算
    5 冲击地压矿井安全性评价方法
    5.1 应力安全系数
    5.2 能量安全系数
    5.3安全等级划分
    5.4确定安全性评价流程
    6 某矿冲击地压安全性评价算例
    6.1矿井基础资料
    6.2应力安全系数计算
    6.3能量安全系数计算
    7 我国部分典型冲击地压矿井安全性计算
    8 结论
  • 引用格式
    潘一山,肖永惠,罗浩,王岗,施天威.冲击地压矿井安全性研究[J/OL].煤炭学报:1-19[2023-06-03].DOI:10.13225/j.cnki.jccs.2023.0294.
  • 相关文章
相关问题

主办单位:煤炭科学研究总院有限公司 中国煤炭学会学术期刊工作委员会

©版权所有2015 煤炭科学研究总院有限公司 地址:北京市朝阳区和平里青年沟东路煤炭大厦 邮编:100013
京ICP备05086979号-16  技术支持:云智互联