底板动压巷道压裂弱结构体应力转移控制技术

• Published in: 煤炭科学技术 Vol. 52; no. 1; pp. 106 - 116
• Main Authors: 陈绍杰, 刘江伟, 李亚康, 吕华
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 山东科技大学 能源与矿业工程学院, 山东 青岛 266000%淮北矿业(集团)有限责任公司 袁店一矿, 安徽 淮北 235100 2024
• Subjects: hydraulic fracturing; 切顶; surrounding rock control; 卸压; 围岩控制; weak structural bodies; roof cutting; mining stress; pressure relief; 采动应力; 水力压裂; 弱结构体
• ISSN: 0253-2336
• DOI: 10.12438/cst.2023-1644

TD353; 为了满足煤矿安全生产的需要,许多巷道都会布置在煤层底板中,如部分运输大巷、排水巷道、瓦斯抽采巷道等.采动应力容易造成底板巷道围岩应力升高,加剧底板巷道围岩变形,造成支护永久失效、顶板下沉、巷道底鼓、两帮收敛等破坏.针对此,提出了在应力传递路径上实施水力压裂,在指定的区域制造出一定空间形态的水压裂缝网,形成压裂弱结构体,实现区域范围内的应力转移,从而降低巷道区域范围内的应力,控制巷道的围岩稳定性的控制技术,并通过理论分析及现场工程验证等方式,揭示了底板动压巷道压裂弱结构体应力转移的力学机制,建立了相应的力学模型,对压裂弱结构体的合理位置、范围等影响因素进行了求解.得出:①压裂弱结构体使局部应力场发生明显变化,出现应力升高区和应力降低区,应力降低区主要分布在弱结构体与采动应力连线的方向上,主要集中在一个拱形的范围内;由于膨胀效应,在与应力来源垂直的方向上产生应力集中,出现应力升高区.②最大主应力变化幅度与压裂弱结构体的长轴长L、短轴长H、到巷道的距离P、与巷道连线的水平夹角β、压裂层的强度C及内摩擦角α、压裂的损伤变量D等有关.其中到巷道的距离P对卸压效果影响最大,损伤变量D对卸压效果影响最小.③采用提出的计算方法设计了淮北矿业集团袁店一矿的 103运输集中巷的卸压方案,工程应用结果表明,底板动压巷道变形速率明显减缓,验证了底板强动压巷道压裂弱结构体应力转移模型的合理性.