深部开采地压控制的研究
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生 地压 动力现 象 ， 一５ ０ 一 ６ ０ｍ 时发 生在 “ 在 ３～ ０ 弧
３ ０ｍ， 掘 到 开 采 结 束 时 间为 ９个 月 ， 、 一 、 ０ 从 十 十 十二 水 平 平 均 返 修 次 数 分 别 为 １ ３ １ ８ ２ ４次 ； ． 、． 、． ９ 回采 巷 ３ ３ ４ ４次 。 回 采 巷 道 均 采 用 棚 距 ． 、．、． ０ ５ｍ， 积 ７Ｉ 拱 型 支 架 支 护 ， ～ 十 二 水 平 ． 面 Ｉ Ｔ 十
。
２ Ｏ
大 。据 统 计 ： 十水 平 （ 深 ８ ６ｍ） 道 返 修 率 为 采 ７ 巷
０ ２ Ｏ ４ Ｏ ６ Ｏ ８ Ｏ １ ００
至煤壁距离／ ｍ
４． ％ ， ９９ 十一 水平 巷 道返 修 率 ７ 左 右 ， 进 入 十 ｏ 而
二水 平 ， 大多 数需 返修 。 绝 针对 上述 问题 ， 应加 强深部 开采 支承 压力 的研 究工 作 ， 立符 合 深 部岩 体 力 学性 质 的 本 构关 系 ， 建 掌握 高 应力 区分 布 规 律 ， 对 高 应 力 区域 分 区圈 并 定 ， 指导 矿 山工程 的设计 与施 工 。 来
收稿 日期：０ １ ５ ０ ２０ —０ － ８
２ 地压 动 力现象
开采深度增加， 煤体应力愈高， 煤体积蓄的弹
性能 增大 ， 地压 动力 现象 的危 险程 度加 重 。
作者简 介： 潘立友 （９ ５ ， ， １ ６ 一） 男 高工 ， 山东科技大 学在读博士 ， 主要从事冲击地压的研究。
在 我 国煤 炭 总储 量 中 ， ７ ． ％的 储 量 埋 深 有 ３２ 在 ６ ０ｍ 以下 ， ０ 随着 煤 炭资 源 的不 断开 发 ， 来 越 越 多 的矿 井进 入深 部开 采 。 因此 ， 长远 看 ， 部开 采 从 深
工作 面 实测煤 层深 孔基 点变形 量 和变形 速度 ， 获 可 得该 工 作 面 内应 力场 的 范 围达 １ 以上 ， 浅部 ５ｍ 较 内应 力 场范 围明显 增加 。
的关键 技术 问题 研究 ， 我国进 一步 开发利 用深 部 是
煤炭 资源具 有 战略意 义 的重大课 题 。 １ 支 承压 力变化 规律 １ １ 支承 压 力与采 深 的关 系 ．
根据 深 部 开采 的支承 压 力 变化 规 律 的有 限元 模 拟 结果 分 析 ， 以 得到 ： 力 集 中系数 （ 随采 可 应 Ｋ） 深 的增 加 而呈减 小 的趋 势 ， 煤壁 前方 支承压 力 的集
摘
要： 系统 地 分析 了煤 矿 深 部 开 采 地 压控 制 的 几 个 关键 问题 ， 述 了深部 地 压 特征 、 简 防治 对 策 的研 究进
展 。最后指 出该领域 里令人 关注 的力学问题 关键 词： 深井地压 ； 深部 开采 ； 冲击地压
中 图分 类 号 ： ３ ４ ＴＤ ２ 文 献标 识 码 ： Ａ
有 所差 异 ， 支 承压 力 作 用下 ， 板 岩 体 的应 力 状 在 底 态 发生变 化 ， 呈现 为应力 传递 深度 和 范围增 加 。根
６ Ｏ
据 开滦矿 区 １ 煤 底板 岩巷 变形 统计 资 料表 明 ， ２ 当
深 度 达 到 ８ ０ｍ 以上 时 ， 承压 力 在 底 板 岩 体 中 ０ 支 传递 深度 达 ８ 以上 。如赵 各庄 矿 十水平 及其 以 ０ｍ 下巷 道 ， 采 动影 响后 ， 受 巷道 受到 损 坏程 度 明显增
１ 煤 和 ９ 的 回采 巷道 返 修 次数 与 采 深系 数 的 ２ 煤 回归方 程 为 ：
Ｙｌ ２— ０ ９ （ ／ ｏ 。 ． ３ Ｈ Ｈ ）－ Ｙ９— １ ６ （ ／ ｏ ． ７Ｈ Ｈ ） （ ｏ一 ７ ０ ０ ｍ ） Ｈ ９ ． （ 。一 ７ ０ ０ ｍ ） Ｈ ９ ．
岛 ” “ 弧 岛 ” 柱 开 采 的 采 场 ， 采 深 达 到 、半 煤 当
图 １ 支承压力分布与采深的关系曲线
１ ２ 采 深与 内应 力场 范 围的关 系 ．
不 同采 深条 件 下 ， 承 压 力 集 中 系数 Ｋ 随采 支 深 Ｈ 的增 加是 逐 渐 减 小 的 ， 这说 明 随 Ｈ 的增 加 ，
支承 压 力集 中程 度减 小 是 由于 在 高应 力 作 用下 围 岩被压 裂 、 变软 ， 从而 造成 高应力 区范围变 宽 ， 内应 力 场范 围 随采 深 增加而 变宽 。根 据赵 各庄 矿 ２３ ２７
中程 度 降低 ， 承 压力 峰 值 明显 增 大 （ 图 １ ２所 支 见 、 示 ） 支 承压 力 分 布规 律 为 ： 采深 的增 加 ， 力 集 、 随 应 中程度 减 小 ， 区域 的宽度 增加 。 而 １３ 支承压 力 沿底板传 递规 律 ．
图２ Ｋ ～Ｈ 曲线
深 部开采 条件 下 ， 由于岩 体 的力学 性质 较浅 部
矿 山压 力 与 项 板 管 理 ２０ ． ２ ０ ２№ ．２ ７．
开采 深 度超过 临界 深度 后 ， 层积 聚 的变形 能 煤 和 弹性能 增加 。 因此 ， 一定 的开采 条件 下 ， 赵各 在 如 庄 矿井 口开 阔 向斜 轴 部 区域 的 １ 煤 ， 采用 分层 ２ 在 开 采条 件下 ， 十一水平 地压 动力 现象 显现 。同在 在 开 平 煤 田北 翼 的唐 山矿 在采 深 ＋５ ０ｎ ３ ｌ以上 未 发
文章编号 ：０ ３ ９ ３ ２ ０ ） ２ ０ ２ 一Ｏ １ ０ —５ ２ （ ０ ２ ０ － Ｏ ７ ２
深部开采地压控制 的研究
潘 立友 郭 明友 ，
（ ．山东科技 大学， １ 山东 泰安 ２ １ １ ； ２ ７ ０ ９ ．徐 州师范大学 ＿ 学院， Ｔ － 江苏 徐州 ２ １０ ） ２ ０ ０
３ ０ｍ， 掘 到 开 采 结 束 时 间为 ９个 月 ， 、 一 、 ０ 从 十 十 十二 水 平 平 均 返 修 次 数 分 别 为 １ ３ １ ８ ２ ４次 ； ． 、． 、． ９ 回采 巷 ３ ３ ４ ４次 。 回 采 巷 道 均 采 用 棚 距 ． 、．、． ０ ５ｍ， 积 ７Ｉ 拱 型 支 架 支 护 ， ～ 十 二 水 平 ． 面 Ｉ Ｔ 十
。
２ Ｏ
大 。据 统 计 ： 十水 平 （ 深 ８ ６ｍ） 道 返 修 率 为 采 ７ 巷
０ ２ Ｏ ４ Ｏ ６ Ｏ ８ Ｏ １ ００
至煤壁距离／ ｍ
４． ％ ， ９９ 十一 水平 巷 道返 修 率 ７ 左 右 ， 进 入 十 ｏ 而
二水 平 ， 大多 数需 返修 。 绝 针对 上述 问题 ， 应加 强深部 开采 支承 压力 的研 究工 作 ， 立符 合 深 部岩 体 力 学性 质 的 本 构关 系 ， 建 掌握 高 应力 区分 布 规 律 ， 对 高 应 力 区域 分 区圈 并 定 ， 指导 矿 山工程 的设计 与施 工 。 来
收稿 日期：０ １ ５ ０ ２０ —０ － ８
２ 地压 动 力现象
开采深度增加， 煤体应力愈高， 煤体积蓄的弹
性能 增大 ， 地压 动力 现象 的危 险程 度加 重 。
作者简 介： 潘立友 （９ ５ ， ， １ ６ 一） 男 高工 ， 山东科技大 学在读博士 ， 主要从事冲击地压的研究。
在 我 国煤 炭 总储 量 中 ， ７ ． ％的 储 量 埋 深 有 ３２ 在 ６ ０ｍ 以下 ， ０ 随着 煤 炭资 源 的不 断开 发 ， 来 越 越 多 的矿 井进 入深 部开 采 。 因此 ， 长远 看 ， 部开 采 从 深
工作 面 实测煤 层深 孔基 点变形 量 和变形 速度 ， 获 可 得该 工 作 面 内应 力场 的 范 围达 １ 以上 ， 浅部 ５ｍ 较 内应 力 场范 围明显 增加 。
的关键 技术 问题 研究 ， 我国进 一步 开发利 用深 部 是
煤炭 资源具 有 战略意 义 的重大课 题 。 １ 支 承压 力变化 规律 １ １ 支承 压 力与采 深 的关 系 ．
根据 深 部 开采 的支承 压 力 变化 规 律 的有 限元 模 拟 结果 分 析 ， 以 得到 ： 力 集 中系数 （ 随采 可 应 Ｋ） 深 的增 加 而呈减 小 的趋 势 ， 煤壁 前方 支承压 力 的集
摘
要： 系统 地 分析 了煤 矿 深 部 开 采 地 压控 制 的 几 个 关键 问题 ， 述 了深部 地 压 特征 、 简 防治 对 策 的研 究进
展 。最后指 出该领域 里令人 关注 的力学问题 关键 词： 深井地压 ； 深部 开采 ； 冲击地压
中 图分 类 号 ： ３ ４ ＴＤ ２ 文 献标 识 码 ： Ａ
有 所差 异 ， 支 承压 力 作 用下 ， 板 岩 体 的应 力 状 在 底 态 发生变 化 ， 呈现 为应力 传递 深度 和 范围增 加 。根
６ Ｏ
据 开滦矿 区 １ 煤 底板 岩巷 变形 统计 资 料表 明 ， ２ 当
深 度 达 到 ８ ０ｍ 以上 时 ， 承压 力 在 底 板 岩 体 中 ０ 支 传递 深度 达 ８ 以上 。如赵 各庄 矿 十水平 及其 以 ０ｍ 下巷 道 ， 采 动影 响后 ， 受 巷道 受到 损 坏程 度 明显增
１ 煤 和 ９ 的 回采 巷道 返 修 次数 与 采 深系 数 的 ２ 煤 回归方 程 为 ：
Ｙｌ ２— ０ ９ （ ／ ｏ 。 ． ３ Ｈ Ｈ ）－ Ｙ９— １ ６ （ ／ ｏ ． ７Ｈ Ｈ ） （ ｏ一 ７ ０ ０ ｍ ） Ｈ ９ ． （ 。一 ７ ０ ０ ｍ ） Ｈ ９ ．
岛 ” “ 弧 岛 ” 柱 开 采 的 采 场 ， 采 深 达 到 、半 煤 当
图 １ 支承压力分布与采深的关系曲线
１ ２ 采 深与 内应 力场 范 围的关 系 ．
不 同采 深条 件 下 ， 承 压 力 集 中 系数 Ｋ 随采 支 深 Ｈ 的增 加是 逐 渐 减 小 的 ， 这说 明 随 Ｈ 的增 加 ，
支承 压 力集 中程 度减 小 是 由于 在 高应 力 作 用下 围 岩被压 裂 、 变软 ， 从而 造成 高应力 区范围变 宽 ， 内应 力 场范 围 随采 深 增加而 变宽 。根 据赵 各庄 矿 ２３ ２７
中程 度 降低 ， 承 压力 峰 值 明显 增 大 （ 图 １ ２所 支 见 、 示 ） 支 承压 力 分 布规 律 为 ： 采深 的增 加 ， 力 集 、 随 应 中程度 减 小 ， 区域 的宽度 增加 。 而 １３ 支承压 力 沿底板传 递规 律 ．
图２ Ｋ ～Ｈ 曲线
深 部开采 条件 下 ， 由于岩 体 的力学 性质 较浅 部
矿 山压 力 与 项 板 管 理 ２０ ． ２ ０ ２№ ．２ ７．
开采 深 度超过 临界 深度 后 ， 层积 聚 的变形 能 煤 和 弹性能 增加 。 因此 ， 一定 的开采 条件 下 ， 赵各 在 如 庄 矿井 口开 阔 向斜 轴 部 区域 的 １ 煤 ， 采用 分层 ２ 在 开 采条 件下 ， 十一水平 地压 动力 现象 显现 。同在 在 开 平 煤 田北 翼 的唐 山矿 在采 深 ＋５ ０ｎ ３ ｌ以上 未 发
文章编号 ：０ ３ ９ ３ ２ ０ ） ２ ０ ２ 一Ｏ １ ０ —５ ２ （ ０ ２ ０ － Ｏ ７ ２
深部开采地压控制 的研究
潘 立友 郭 明友 ，
（ ．山东科技 大学， １ 山东 泰安 ２ １ １ ； ２ ７ ０ ９ ．徐 州师范大学 ＿ 学院， Ｔ － 江苏 徐州 ２ １０ ） ２ ０ ０
