一种覆岩承压含水层疏水后煤层巷道冲击危险性评价方法技术

一种覆岩承压含水层疏水后煤层巷道冲击危险性评价方法：

【技术实现步骤摘要】
一种覆岩承压含水层疏水后煤层巷道冲击危险性评价方法


[0001]本专利技术涉及矿山安全开采
，具体涉及一种覆岩承压含水层疏水后富水区内外煤层巷道冲击地压危险性评价方法
。

技术介绍

[0002]随着我国煤炭开采深度逐年增加，水文地质条件越发复杂，高水压覆岩承压含水层的存在给工作面安全生产带来了极大威胁，对顶板富水区采前疏水降压已成为顶板富水工作面安全高效开采的必要工作，由此带来的由于顶板疏水而孕育的冲击地压灾害日益凸显，已成为制约我国煤矿安全高效开采的新问题
。
[0003]例如，近年来在彬长等矿区出现顶板疏水后富水区边界冲击地压灾害更加严重的情况
。
在延安矿区出现因开采石油导致煤层局部区域应力集中，并在埋深仅
300m
位置发生冲击地压的情况
。
内蒙矿区某工作面在回采过程中，大能量微震事件主要分布在富水区外或边缘，同时，工作面回采至接近富水区边缘时，工作面煤壁和顺槽经常出现片帮和煤炮等现象
。
山东巨野煤田某矿在顶板疏水过程中，疏水区域周边应力出现增高现象，随着疏水量的增加，应力也相应增加，部分区段出现应力超标预警现象
。
[0004]由此可见，覆岩承压含水层疏水正以其独特的影响方式参与到冲击地压的发生当中
。
覆岩承压含水层疏水后打破了含水层的原始应力状态，使周围应力场分布发生改变，导致富水区内外煤层应力调整，出现局部应力集中，增加了冲击地压危险性
。
因此，亟需一种覆岩承压含水层疏水后富水区内外煤层巷道冲击危险性评价方法，实现顶板水后煤层巷道冲击危险性定量评价，为冲击地压监测和防治提供靶向指导
。
[0005]专利
CN115749948A
公开了一种回采工作面冲击危险性评价方法，该方法解决了冲击矿压的综合指数评估方法无法准确预评估回采工作面冲击地压危险等级的问题，提高了回采工作面冲击危险性预评估准确性，但该方法选取冲击地压影响因素时没有涉及覆岩承压含水层疏水影响
。
专利
CN110298107B
公开了一种基于增量叠加的工作面冲击危险性评价方法，基于静载力源
、
动载力源
、
应力传递条件和煤体属性的“四位一体”分析，实现对采掘工作面应力场的量化评价与冲击危险区域的分级
、
分区
、
划分，但该方法在力源分析时，没有考虑顶板疏水导致的静载应力增量，同时关于冲击地压临界应力的计算没有同步考虑煤岩体力学属性及巷道支护应力的共同作用
。
专利
CN103728655B
公开了一种回采工作面冲击危险性采前预评价方法，该方法利用地震
CT
探测技术探测区域内岩层动力破坏危险区域及等级，确定回采工作面的巷道冲击危险区域，并确定巷道冲击危险区域等级，但该方法并没有考虑顶板疏水后对富水区内外煤层应力进行
CT
探测，没有针对顶板疏水后巷道危险性进行评价
。
[0006]综上，以上专利内容均未涉及覆岩承压含水层疏水后富水区内外煤层巷道冲击危险性评价方法
。

技术实现思路

[0007]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种覆岩承压含水层疏水后煤层巷道冲击危险性评价方法
。
通过建立覆岩承压含水层疏水应力转移力学模型，得到顶板疏水后煤层应力分布解析式，根据相应矿井水文地质条件即可得到顶板疏水后富水区内外煤层近似实际应力
。
根据扰动响应，考虑巷道围岩力学性质及巷道支护形式和参数，得到巷道发生冲击地压临界应力
。
将覆岩承压含水层疏水后富水区内外巷道实际应力与冲击地压发生临界应力相比，进行冲击危险性评价
。
[0008]本专利技术的技术方案为：一种覆岩承压含水层疏水后富水区内外煤层巷道冲击危险性评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0009]步骤
1、
测试和计算煤体的单轴抗压强度
σ
c
和冲击能量指数
K
E
；
[0010]步骤1‑1：现场取样
、
加工，制备标准煤体试样，用于力学参数测试；
[0011]步骤1‑2：开展待评价巷道煤样力学参数测试，获取单轴抗压强度
σ
c
和冲击能量指数
K
E
。
[0012]步骤
2、
依据待评价区域巷道支护形式和支护参数，计算支护应力
p
s
；根据待评价巷道断面尺寸
、
支护形式和支护参数计算支护应力
p
s
[0013][0014]式中，
F
为最小支护单元支护力，
N
，
A
为最小支护单元对应的支护面积，
m2。
[0015]步骤
3、
计算煤层巷道冲击地压发生的临界应力
P
cr
；所述的步骤3中，根据冲击地压发生临界应力计算公式，计算待评价巷道冲击地压发生的临界应力
P
cr
[0016][0017]式中，
n
为修正系数，
n
＝
1.0
～
2.0
；
σ
c
为煤体单轴抗压强度，
MPa
；
K
E
为煤体冲击能量指数；
p
s
为巷道支护应力，
MPa。
[0018]步骤
4、
计算待评价区域或其邻近区域发生过冲击地压的临界应力指数
K
P
′
，确定临界应力指数
K
P
的冲击危险等级分类标准；
[0019]步骤4‑1：根据待评价区域或其邻近区域发生冲击地压时的地质条件和开采条件估算冲击地压发生近似实际应力
p
；
[0020]p
＝
k
γ
h
[0021]式中，
k
为应力集中系数，
k≈1.0
～
2.0
；
γ
为岩层容重，
25kN/m3；
h
为巷道埋深；
[0022]步骤4‑2：结合冲击地压发生的临界应力，计算发生冲击地压的临界应力指数
K
P
′
，确定临界应力指数
K
P
的冲击危险等级及分类标准：
[0023][0024]步骤
5、
根据现场承压含水层疏水情况计算顶板疏水后富水区内外煤层巷道近似实际应力
P
；
[0025]步骤5‑1：建立顶板疏水应力转移力学模型，得到承压含水层疏水后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种覆岩承压含水层疏水后富水区内外煤层巷道冲击危险性评价方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤
1、
测试和计算煤体的单轴抗压强度
σ
c
和冲击能量指数
K
E
；步骤
2、
依据待评价区域巷道支护形式和支护参数，计算支护应力
p
s
；步骤
3、
计算煤层巷道冲击地压发生的临界应力
P
cr
；步骤
4、
计算待评价区域或其邻近区域发生过冲击地压的临界应力指数
K
P
′
，确定临界应力指数
K
P
的冲击危险等级分类标准；步骤
5、
根据现场承压含水层疏水情况计算顶板疏水后富水区内外煤层巷道近似实际应力
P
；步骤
6、
计算富水区内外煤层巷道临界应力指数
K
P
；步骤
7、
将富水区内外煤层巷道的临界应力指数与冲击危险等级及分类标准进行对照，确定富水区内外煤层巷道冲击危险等级
。2.
根据权利要求1所述的一种覆岩承压含水层疏水后富水区内外煤层巷道冲击危险性评价方法，其特征在于，所述的步骤1中，具体步骤为：步骤1‑1：现场取样
、
加工，制备标准煤体试样，用于力学参数测试；步骤1‑2：开展待评价巷道煤样力学参数测试，获取单轴抗压强度
σ
c
和冲击能量指数
K
E
。3.
根据权利要求1所述的一种覆岩承压含水层疏水后富水区内外煤层巷道冲击危险性评价方法，其特征在于，所述的步骤2中，根据待评价巷道断面尺寸
、
支护形式和支护参数计算支护应力
p
s
式中，
F
为最小支护单元支护力，
N
，
A
为最小支护单元对应的支护面积，
m2。4.
根据权利要求1所述的一种覆岩承压含水...

【专利技术属性】
技术研发人员：王岗，王洪洋，潘一山，王爱文，徐连满，施天威，代连朋，于健洋，刘鹏祥，徐赠俊，
申请(专利权)人：辽宁大学，
类型：发明
国别省市：