采動空間圍巖應力監(jiān)測技術及應用研究.pdf

1、隨著我國煤礦開采深度及強度不斷增加,采動空間圍巖應力分布變化越來越復雜,由采動圍巖應力引起的煤巖失穩(wěn)現(xiàn)象也日趨嚴重。采動圍巖應力實時監(jiān)測研究,有助于深入分析并揭示采動空間圍巖應力的分布及演化規(guī)律,從而為準確預測預防沖擊地壓等煤巖動力災害提供技術支持。針對現(xiàn)有應力計與煤巖體耦合困難,本文建立了應力計與鉆孔周圍煤巖體耦合力學模型;揭示了應力計與煤巖體耦合力學機理;開發(fā)了能夠與煤巖體良好耦合的采動應力實時監(jiān)測系統(tǒng);運用該系統(tǒng)并結合FLAC3D

2、等技術研究了采動空間圍巖應力時空分布及其演化規(guī)律;在此基礎上,提出了采掘空間采動應力臨界梯度預警技術及方法,并在現(xiàn)場得到驗證和應用。本文主要研究成果如下:
　　(1)建立了應力計與鉆孔周圍煤巖體耦合力學模型,揭示了應力計與煤巖體耦合力學機理,為確定應力計合理初承力及實現(xiàn)應力計與煤巖體的最佳耦合提供理論依據(jù)。
　　(2)發(fā)明了采動應力實時監(jiān)測技術及方法,開發(fā)了采動應力實時監(jiān)測系統(tǒng),該系統(tǒng)中應力計能夠與鉆孔周圍煤巖體自適應良好耦

3、合,且可實現(xiàn)單向、雙向及三向應力實時監(jiān)測,并能與KJ系統(tǒng)進行聯(lián)網運行,實現(xiàn)對應力數(shù)據(jù)的同步實時傳輸、存儲與處理;提出了按照一定角度組合應力感應探頭,監(jiān)測以鉆孔軸心為法線的平面中兩個主應力大小及方向變化的方法。
　　(3)應用采動應力實時監(jiān)測系統(tǒng)對梁北煤礦11061軟煤孤島綜采工作面動壓區(qū)應力進行了監(jiān)測研究,并結合FLAC3D數(shù)值模擬、電磁輻射及支護阻力監(jiān)測技術,綜合分析了采動空間圍巖應力的時空分布及演化規(guī)律。結果表明:11061軟

4、煤孤島工作面煤體中采動應力以垂直方向為主,影響范圍及變化量相對水平應力較大;煤壁前方卸壓帶寬度約為6m,采動影響距離約為120m,相對一般綜采工作面偏大;相鄰采空區(qū)疊加應力在傾向產生雙應力峰值,小的應力峰值距巷幫約為6～8m,大的應力峰值距巷幫約為17m。
　　(4)提出了采掘空間采動應力臨界梯度預警技術,該技術包含采動應力、鉆屑量、電磁輻射、支護阻力指標,并在11061工作面進行了驗證和應用。結果表明:在煤巖體物理性質、地質條件