防隔水煤柱定向爆破应力转移机理及参数优化设计

• Published in: 河南理工大学学报（自然科学版） Vol. 44; no. 1; pp. 1 - 9
• Main Authors: 刘少伟, 郭泽政, 冯超, 牛帅
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 河南理工大学 能源科学与工程学院,河南 焦作 454000 2025; 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心,河南 焦作 454000%河南理工大学 能源科学与工程学院,河南 焦作 454000%安阳工学院 土木与建筑工程学院,河南 安阳 455000
• Subjects: 应力转移; 正交试验; 防隔水煤柱; orthogo-nal experiment; waterproof coal pillar; 定向爆破; stress transfer; 断层; 数值模拟; directional blasting; faults; numerical simulation
• ISSN: 1673-9787
• DOI: 10.16186/j.cnki.1673-9787.2023100057

TD322; 目的 针对内部存在断层的防隔水煤柱在采动影响下应力场持续变化对其稳定性和工作面安全开采造成极大威胁的问题,方法 以鹤壁中泰矿业有限公司3309工作面为工程地质背景,采用理论分析、正交试验和FLAC3D数值模拟试验,研究定向爆破应力转移保护防隔水煤柱的影响因素以及不同切顶深度和切顶角度下防隔水煤柱内部应力分布特征.结果 结果表明:随着切顶角度和切顶深度增加,垂直应力集中区逐渐向深部转移,但当切顶深度和切顶角度达到一定数值后,继续增加切顶角度或切顶深度对应力集中区位置及垂直应力峰值影响不再明显,对比不同方案防隔水煤柱内部测线数据可知,当切顶深度为15 m、切顶角度为15°时,应力集中区距回风巷距离最远,最远距离为19.76 m,应力峰值最小,最小值为15.65 MPa.结论 采用定向爆破技术可以实现切顶卸压应力转移,能够阻断回风巷上覆岩层与防隔水煤柱周边岩层的联系,将防隔水煤柱靠近回风巷一侧应力向深部转移,以减少采动对防隔水煤柱的影响;现场工业性试验结果验证了选定方案切顶深度15 m、切顶角度15°的合理性,防隔水煤柱内部实现了应力转移,选定方案的成功应用有效提高了防隔水煤柱的稳定性,能够满足安全生产要求.研究结果可为类似地质条件下内部存在断层的防隔水煤柱的应力转移保护提供参考依据.