煤矿冲击地压巷道三级支护理论与技术 论文

在煤矿开采过程中，冲击地压是一种常见且危险的动力灾害现象，其发生机理复杂，对矿工安全和矿井稳定性构成严重威胁。提出的“煤矿冲击地压巷道三级支护理论与技术”论文，从理论和实际应用两个层面详细阐述了对冲击地压的防控方法。以下为详细的知识点解读。中建立了冲击地压巷道的“应力-围岩-支护”力学模型，这表明研究者从力学角度分析了巷道内的应力分布、围岩状态以及支护结构三者之间的相互作用。在这种模型下，获得的冲击地压启动应力条件为远场应力大于临界应力，这说明在巷道支护的作用下，只有当外界应力达到一定强度时，冲击地压现象才可能被触发。在冲击地压启动的条件下，支护体系需要有足够的抗压能力来保证稳定性，同时也要能够吸收和释放能量以适应外界应力的变化。具体而言，冲击地压停止的能量条件是近场围岩吸收能量和支护吸收能量大于远场释放的能量，这表明在冲击地压发生过程中，围岩和支护系统需要通过耗散能量来缓解外界应力的作用。为了进一步理解围岩和支护体系在冲击地压中的作用，文章分析了围岩阻尼特性、锚固岩体的抗冲击吸能特性以及巷内支护体的阻尼和刚度对稳定性的重要性。围岩阻尼特性指的是围岩材料内部耗散能量的能力；锚固岩体的抗冲击吸能特性指的是锚杆等支护结构能够承受和吸收冲击能量；而巷内支护体的阻尼和刚度则涉及支护结构在受力时的变形和抗力性能。文章提出的冲击地压巷道支护应从静动力学两个角度进行考量，强调了“启动—破坏—停止”这一动态过程，分别对应着冲击地压发生前的预防、发生过程中的控制和终止后的稳固。在冲击启动前，通过降低煤体应力和提高支护阻力来减少弹性能的积聚，增加冲击发生的难度。在冲击过程中，通过改变煤岩体结构和介质属性来吸收或消耗冲击能量。在冲击应力波传播末端，通过提高巷内支护结构的阻尼来吸收剩余冲击能量，减少其对巷道支护结构的破坏。为了实现上述支护目标，提出了三级支护体系的概念，即吸能锚杆索、吸能型棚、吸能液压支架等吸能支护装备的结合使用，构成了一个具有径向让位、环向可缩和轴向稳定特性的支护系统。三级支护体系实现了冲击地压巷道的三维立体吸能支护，提高了巷道在冲击地压发生时的整体安全性。此外，文章还提到了冲击地压发生的条件，包括煤层的物理化学性质、开采深度、地应力状态、开采方法和巷道布置等因素。其中，开采深度和地应力状态是影响冲击地压发生的关键因素。而煤层的物理化学性质，如煤层的硬度、煤的瓦斯含量等，也会对冲击地压的特征产生影响。冲击地压巷道三级支护理论与技术涵盖了从理论分析到实际应用的全面内容，包括了力学模型的建立、应力条件与能量条件的确定、围岩和支护体的力学特性分析以及综合运用不同类型支护装备的三级支护体系。这些内容对于指导煤矿安全生产，尤其是在冲击地压较为频发的深部矿井中，具有重要的理论和实际应用价值。