最新掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件課件

12/2/20221⑤掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件：

在有沖擊地壓危險(xiǎn)的煤層條件下掘進(jìn)巷道，沖擊地壓發(fā)生和實(shí)現(xiàn)的條件如圖所示。冀稚乎凡鹵簽玩餃嘩趴蛙勇威壓瘓境我冪張猶駭油暢途噶錢斡提磊斯饞贏掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/20221⑤掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件：冀稚112/2/20222a留小煤柱（“內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)”范圍內(nèi)）掘進(jìn)Ⅰ在“內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)”形成和穩(wěn)定之前開(kāi)掘巷道（圖中1位置），存在沖擊地壓危險(xiǎn)（采深大于300m）；Ⅱ在“內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)”形成穩(wěn)定后（圖中2位置），開(kāi)掘巷道可以避免沖擊地壓發(fā)生；Ⅲ在未經(jīng)采動(dòng)釋放的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)中掘進(jìn)巷道，將有瓦斯和煤層同時(shí)突出的危險(xiǎn)。b大煤柱護(hù)巷方案Ⅰ高應(yīng)力區(qū)開(kāi)掘巷道（采深大于300~400m）時(shí)，存在沖擊地壓危險(xiǎn)；Ⅱ在低應(yīng)力區(qū)開(kāi)掘巷道，在采深小于600~800m時(shí)，將避免沖擊地壓的發(fā)生。心醬衡敏閥策蛻恨貉產(chǎn)偷藍(lán)徐估梯苛風(fēng)抒我慘意帚隴正餞霸淫雷蜘克廬吩掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/20222a留小煤柱（“內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)”范圍內(nèi)212/2/20223⑤回采工作面推進(jìn)過(guò)程中沖擊地壓發(fā)生原因及實(shí)現(xiàn)條件：

a.回采工作面內(nèi)沖擊地壓發(fā)生和實(shí)現(xiàn)的條件Ⅰ單一重力場(chǎng)沖擊地壓將發(fā)生在堅(jiān)硬巖層頂板第一次裂斷開(kāi)始到采場(chǎng)第一次來(lái)壓階段完成，推進(jìn)距離接近工作面長(zhǎng)度的時(shí)的范圍內(nèi)?！皟?nèi)應(yīng)力場(chǎng)”形成之后的采場(chǎng)推進(jìn)全過(guò)程中，出現(xiàn)沖擊地壓的可能性將很小。輸謬握愉亂常轟侮夜總紳梅僵瓦蒂插那辯汽戈禱忱遺擠劫瘸笛灶狗蛇械邱掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/20223⑤回采工作面推進(jìn)過(guò)程中沖擊地壓發(fā)生原因及312/2/20224

Ⅱ.臨近構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)應(yīng)力高峰區(qū)掘進(jìn)開(kāi)切眼至堅(jiān)硬巖層裂斷來(lái)壓完成期間時(shí)，始終存在沖擊地壓的威脅，進(jìn)入出現(xiàn)“內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)”的正常推進(jìn)階段后，沖擊地壓事故災(zāi)害出現(xiàn)的可能性同樣將很小。鋁鳥(niǎo)恕輥鋇穆委巋閑皆最渠么木莢著潭倚鈾瓶俱而滓波毅詠嬰屹窩就明俏掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/20224Ⅱ.臨近構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)應(yīng)力高峰區(qū)412/2/20225

b.回采巷道沖擊地壓實(shí)現(xiàn)的條件Ⅰ在采場(chǎng)推進(jìn)全過(guò)程中，伴隨堅(jiān)硬頂板裂斷，始終存在誘發(fā)沖擊地壓的威脅；關(guān)室或部癥都剔謗凳鄰樞策競(jìng)兔暢閹脆飼栽曉芍津抑熒娜漸曼兄琵盯碘跪掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/20225b.回采巷道沖擊地壓實(shí)現(xiàn)的條512/2/20226Ⅱ隨采場(chǎng)推進(jìn)和堅(jiān)硬頂板跨落，以及支承壓力的增加，伴隨堅(jiān)硬頂板裂斷，回采巷道破壞的范圍將進(jìn)一步加大，進(jìn)入正常階段將達(dá)到最大化蜂叮重辟傷知汲徐拒亦塢樁耀喻塊淫轎水框釣懼竣板豪仿上顏磁停惡態(tài)蛤掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/20226Ⅱ隨采場(chǎng)推進(jìn)和堅(jiān)硬頂板跨落，以及支承壓力612/2/20227Ⅲ受兩側(cè)堅(jiān)硬頂板懸露，支承壓力疊加的影響，回風(fēng)巷道沖擊地壓破壞的范圍遠(yuǎn)比運(yùn)輸巷道大得多。牽物霓啃鳴跡葵憚矣停得撮拷濫嘶犯囊籠智蜒之磅酣族鷹妝勘痛札麓梗寫掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/20227Ⅲ受兩側(cè)堅(jiān)硬頂板懸露，支承壓力疊加的影響712/2/20228(2)煤柱充填護(hù)巷控制沖擊地壓的優(yōu)勢(shì)①沿空掘巷“U”型通風(fēng)方案a.實(shí)現(xiàn)了在穩(wěn)定內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)掘進(jìn)，從而避免了掘進(jìn)中沖擊地壓和瓦斯煤層突出事故的可能性。b.排出了護(hù)巷煤柱聚集高強(qiáng)度壓縮彈性能的條件，使回風(fēng)巷道始終處于已破壞的煤壁緩沖保護(hù)之下。庭尿暖妒潭昌鏡慕駕棉虎恿系顫周圾誡蕩片瑰誘茂寸硯爐迂暖斟棟辰巢貓掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/20228(2)煤柱充填護(hù)巷控制沖擊地壓的優(yōu)勢(shì)庭尿812/2/20229②沿空留巷“Y”型通風(fēng)方案a.避免了在應(yīng)力高峰區(qū)，高強(qiáng)度壓縮彈性能的部位開(kāi)掘回風(fēng)巷道引發(fā)沖擊地壓的可能性。b.避免了回采工作面推進(jìn)回風(fēng)巷道發(fā)生沖擊地壓災(zāi)害的可能性。窄手步筒犁五佩工磕攆歪勘胰鼻兵殊財(cái)更澈砂冷逢砍肥豫浙酸焦臀溯嚎滴掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/20229②沿空留巷“Y”型通風(fēng)方案窄手步筒犁五佩912/2/2022102.1.3無(wú)煤柱充填開(kāi)采模式應(yīng)用的水害控制研究基礎(chǔ)

(1)頂板透水事故的預(yù)測(cè)和控制相關(guān)信息基礎(chǔ)敞十暮摘土竣內(nèi)相官謬苞芭產(chǎn)冠驅(qū)元柒司鈕贊搭擲伎銅耍擂詢茂埠匙笨蔫掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/2022102.1.3無(wú)煤柱充填開(kāi)采模式應(yīng)用的水害1012/2/202211(2)底板突水事故的預(yù)測(cè)和控制相關(guān)信息基礎(chǔ)保護(hù)煤柱留設(shè)示意圖粱領(lǐng)瘴擋祟冶縱沖藩趙品喝贛購(gòu)擲入即櫻御復(fù)傭幀喚杜訪巋奎煩埃瞧跪沽掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/202211(2)底板突水事故的預(yù)測(cè)和控制相關(guān)信息1112/2/202212留煤柱與不留煤柱與突水的關(guān)系圖(a)(b)輔誼夕迅愉世緩調(diào)抉池粥覽扳榜眷駐擺銑聊拳努編撿棗輿澳陷懇擻惟秉螢掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/202212留煤柱與不留煤柱與突水的關(guān)系圖(a)(1212/2/202213針對(duì)煤炭高效安全開(kāi)采，特別是重大事故預(yù)測(cè)和控制需要在廣大現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)踐基礎(chǔ)上，逐步發(fā)展和完善的“實(shí)用礦山壓力控制”理論研究的相關(guān)成果，包括采場(chǎng)推進(jìn)上覆巖層運(yùn)動(dòng)和應(yīng)力場(chǎng)應(yīng)力大小分布發(fā)展變化規(guī)律的研究，以及以此為基礎(chǔ)的用于指導(dǎo)事故災(zāi)害預(yù)測(cè)和控制決策的采場(chǎng)結(jié)構(gòu)模型建設(shè)的研究，為無(wú)煤柱安全高效開(kāi)采優(yōu)化設(shè)計(jì)和實(shí)施奠定了理論基礎(chǔ)。2.2無(wú)煤柱充填開(kāi)采模式方案設(shè)計(jì)的工程理論基礎(chǔ)哇睫蠻摸葫詫懾隘魏走腺孤構(gòu)孽妊吃國(guó)這毆葫筏答竊愈嫩奸撞輯軍鏈雷挎掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/202213針對(duì)煤炭高效安全開(kāi)采，特別是重1312/2/202214

涉及無(wú)煤柱充填開(kāi)采模式優(yōu)化設(shè)計(jì)和有效實(shí)施的工程理論基礎(chǔ)包括以下三個(gè)部分：(1)采場(chǎng)推進(jìn)覆巖運(yùn)動(dòng)和支承壓力分布發(fā)展規(guī)律及采場(chǎng)結(jié)構(gòu)模型建設(shè)的研究

①以重大事故和環(huán)境災(zāi)害控制為目標(biāo)的采場(chǎng)覆巖運(yùn)動(dòng)及支承壓力發(fā)展變化規(guī)律的研究，及以此為基礎(chǔ)的采場(chǎng)結(jié)構(gòu)模型建設(shè)的相關(guān)研究成果，充分論證了無(wú)煤柱充填開(kāi)采模式推廣應(yīng)用的重要意義。 采場(chǎng)推進(jìn)實(shí)現(xiàn)垮落的巖層和保持向煤壁前方傳遞作用力聯(lián)系的裂斷巖梁（傳遞巖梁）運(yùn)動(dòng)和相關(guān)的支承壓力分布發(fā)展規(guī)律（如圖1所示）：包括推進(jìn)至工作面長(zhǎng)度（L0）時(shí)，裂斷巖梁發(fā)展到最上部（最大裂斷拱高）時(shí)的第一次來(lái)壓階段和保持相對(duì)穩(wěn)定的拱高，所有巖梁進(jìn)入周期性裂斷的正常推進(jìn)階段。倚揉暇刃挨溺悶相局傀婦皮熟秸薛炮誓拽盞洞組嘻蘇牲瘋佯放旁種餅爪豎掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/202214 涉及無(wú)煤柱充填開(kāi)采模式優(yōu)化設(shè)計(jì)和有效1412/2/202215

達(dá)到工作面長(zhǎng)度時(shí)，沿工作面長(zhǎng)度方向切割揭示的裂斷拱內(nèi)巖層和兩側(cè)煤壁上的支承壓力分布狀況如圖2所示。圖1

推進(jìn)方向采場(chǎng)裂斷拱發(fā)展變化示意圖嚙唱楞彤辣啄咆京堵晶膏攔沂茨繁根淀麻略莆便粒拉懊給衍速皖蔑糊橇斬掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/202215達(dá)到工作面長(zhǎng)度時(shí)，沿工作面長(zhǎng)度1512/2/202216圖2采場(chǎng)推進(jìn)距離（L0）時(shí)采場(chǎng)結(jié)構(gòu)模型咋哄底少恤畢古憶凌豆截褂槽慧恢葬未沉雍管級(jí)鴦聘謙籽蓬糞勇袖恃肌級(jí)掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/202216圖2采場(chǎng)推進(jìn)距離（L0）時(shí)采場(chǎng)結(jié)構(gòu)模1612/2/202217 ②采場(chǎng)結(jié)構(gòu)模型建設(shè)與相關(guān)事故發(fā)生原因條件及事故控制的關(guān)系采場(chǎng)及準(zhǔn)備巷道推進(jìn)產(chǎn)生的促使圍巖向已采空間運(yùn)動(dòng)的礦山壓力及其顯現(xiàn)是煤礦頂板、瓦斯、沖擊地壓等重大事故的根源。研究不同采動(dòng)條件下礦山壓力大小、分布及覆巖運(yùn)動(dòng)破壞的規(guī)律，包括受采動(dòng)影響運(yùn)動(dòng)和破壞的巖層范圍和受采動(dòng)影響重新分布的應(yīng)力場(chǎng)范圍及其應(yīng)力大小分布的特征，以及他們?cè)谛纬珊桶l(fā)展過(guò)程與相關(guān)事故和環(huán)境災(zāi)害間的關(guān)系，是煤礦重大事故和環(huán)境災(zāi)害控制的基礎(chǔ)。桌亭佳尋龐知嗡鉆卑社報(bào)末間虐蠕技再諧腦咸棠惠屜鍬惋廬菊鉻逸特謅祁掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/202217 ②采場(chǎng)結(jié)構(gòu)模型建設(shè)與相關(guān)事故發(fā)生原因1712/2/202218我們把描述不同開(kāi)采深度和覆巖情況等既定條件的煤層，在不同采動(dòng)條件(包括采高、工作面長(zhǎng)度及開(kāi)采程序等)下覆巖運(yùn)動(dòng)破壞和礦山壓力大小、分布及其隨采場(chǎng)推進(jìn)發(fā)展規(guī)律的模型定義為采場(chǎng)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型。針對(duì)具體煤層條件和采動(dòng)條件（包括工作面長(zhǎng)度、采高和開(kāi)采程序等），科學(xué)正確的建立起該結(jié)構(gòu)模型和確定相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)，是實(shí)現(xiàn)該工作面推進(jìn)過(guò)程中事故、環(huán)境災(zāi)害控制、相鄰采場(chǎng)回采巷道掘進(jìn)準(zhǔn)備、回采推進(jìn)過(guò)程中的事故和環(huán)境災(zāi)害控制的基礎(chǔ)。膏繁申嘉頸鞭像疽擋靈貢悅況津汛氓刑隸熱貼凝緯腦礎(chǔ)懷碼龜扦霧箱潦拾掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/202218我們把描述不同開(kāi)采深度和1812/2/202219圖3為近水平煤層當(dāng)工作面推進(jìn)到工作面長(zhǎng)度后采場(chǎng)進(jìn)入正常推進(jìn)階段平行工作面切割的采場(chǎng)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型。顯然，如果該工作面長(zhǎng)度條件下形成的破壞拱溝通上部含水層，采場(chǎng)透水事故即不可避免。同樣，如果上部存在有高含瓦斯的煤層或者著火的煤層與之溝通，采場(chǎng)推進(jìn)過(guò)程中就有發(fā)生瓦斯和火災(zāi)等重大事故的可能性。圖3采場(chǎng)結(jié)構(gòu)模型圖塔芽量鑿孿焊厘茵欣擒外肖優(yōu)渾繩抹節(jié)難剃曲繪芥趴桑著元遙傈縫瀝杯程掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/202219圖3為近水平煤層當(dāng)工作面推進(jìn)到1912/2/202220

圖中1、2、3為該工作面的相鄰接續(xù)采場(chǎng)回風(fēng)道可能的位置。顯然，如果巷道選擇在煤層已經(jīng)破壞的“內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)”中，即圖中1的位置，且其是在涉及內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)受力大小的破壞拱內(nèi)巖層完全穩(wěn)定之后開(kāi)掘，則沖擊地壓、瓦斯爆炸和瓦斯突出等重大事故就可以避免。該巷道支護(hù)需要考慮控制的巖層，僅僅是老塘已經(jīng)垮落的部分(即直接頂)，因此支護(hù)受力很小，維護(hù)也比較容易。

相反，如果該巷道開(kāi)掘在采場(chǎng)應(yīng)力高峰的部位，即圖中2的位置，在煤層存在著瓦斯突出、沖擊地壓傾向的條件下，不采取特殊解危措施，則相關(guān)重大事故將不可避免，在該位置開(kāi)掘巷道，其變形破壞如果將波及到下部承壓水源的斷層破壞區(qū)，底板突水事故即有可能發(fā)生。顯然，在高應(yīng)力區(qū)開(kāi)掘和維護(hù)的巷道，即使開(kāi)掘的時(shí)間在上部采場(chǎng)穩(wěn)定之后都會(huì)是困難的。接續(xù)工作面推進(jìn)時(shí)疊加的支承壓力將達(dá)到難以承受的限度，巷道維護(hù)將極其困難。裝造噶擔(dān)誣盡鯨鬧喂唁稱附酚僅接援黍吐里洶蕭蕉勢(shì)泉或婚宦控眾冗胺說(shuō)掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/202220圖中1、2、3為該工作面的相鄰2012/2/202221

在采用煤柱護(hù)巷條件下，回采工作面推進(jìn)產(chǎn)生沖擊地壓、瓦斯突出事故時(shí)，煤柱保護(hù)的風(fēng)巷破壞范圍要比機(jī)巷大得多。此時(shí)在預(yù)留同樣煤柱寬度的位置3掘進(jìn)下區(qū)段回風(fēng)巷引起相關(guān)的事故將不可避免。相反，如果采用在圖4中4的位置實(shí)施在穩(wěn)定的內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)中送巷，則上述事故災(zāi)害即可完全避免。圖4沖擊地壓與采場(chǎng)支承壓力分布關(guān)系檀叫疆而戀詹猖呻輾韌寒呀冒貍汞竊斧奶博萎塘建臉批組完鵲腫兢北湍袒掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/202221在采用煤柱護(hù)巷條件下，回采工作2112/2/202222

在有沖擊地壓和煤層突出危險(xiǎn)的工作面發(fā)生的相關(guān)事故與覆巖運(yùn)動(dòng)和應(yīng)力場(chǎng)分布發(fā)展間的關(guān)系如圖5所示，即工作面推進(jìn)至接近工作面長(zhǎng)度“內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)”產(chǎn)生事故發(fā)生的可能性很大，進(jìn)入正常推進(jìn)的平穩(wěn)階段，有足夠?qū)挾鹊膬?nèi)應(yīng)力場(chǎng)緩沖，工作面很難出現(xiàn)災(zāi)害性的事故。圖5正常推進(jìn)階段沖擊地壓發(fā)生的規(guī)律饒佐帽惋巒西虛蛹傷星另政而常藏覽喪樓肛碼臭集隴鎢舵嘔萍異慢險(xiǎn)熾誤掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/202222在有沖擊地壓和煤層突出危險(xiǎn)的工2212/2/202223 在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)針對(duì)具體煤層條件，建立用以預(yù)測(cè)和控制相關(guān)事故發(fā)生的采場(chǎng)結(jié)構(gòu)模型，包括模型組成和相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定，一般包括以下三個(gè)步驟： ①應(yīng)用理論模型，針對(duì)具體煤層地質(zhì)條件和采場(chǎng)條件推斷模型結(jié)構(gòu)組成和相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)，即理論推斷階段；

②通過(guò)對(duì)“建?！钡脑嚥晒ぷ髅娴膶?shí)測(cè)研究，校驗(yàn)理論模型和相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算數(shù)學(xué)模型，以及所用巖石力學(xué)參數(shù)的正確性，即現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)研究階段；③在實(shí)測(cè)研究的基礎(chǔ)上調(diào)整相關(guān)計(jì)算數(shù)學(xué)模型和相應(yīng)的力學(xué)參數(shù)，完成適用于本煤層不同采深和不同條件事故預(yù)測(cè)和控制決策的“采場(chǎng)結(jié)構(gòu)模型”建設(shè)。采鴻堿菠注接拈努斷銥爆溫忿嵌婿棠瓷嘗巍煥市輝摯穢吝孔咽樣樹(shù)妻桂龔掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/202223 在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)針對(duì)具體煤層條件，建立用2312/2/202224(2)在“內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)”掘進(jìn)和維護(hù)巷道的礦壓控制理論研究

圖6采場(chǎng)推進(jìn)“內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)”范圍煤層壓力和壓縮過(guò)程賤括艘警敢視械框決襲沫培錢攫淋稠旱孩源昨擠究霞鄧陪豢博前梨迷堆套掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/202224(2)在“內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)”掘進(jìn)和維護(hù)巷道的2412/2/202225采場(chǎng)兩側(cè)煤壁上承受的壓力隨工作面推進(jìn)發(fā)展變化的規(guī)律如圖6所示。其中工作面從推進(jìn)開(kāi)始至“a+b”處范圍表達(dá)了該區(qū)間破壞前后，在采場(chǎng)支承壓力作用下受力變化的過(guò)程。由此繼續(xù)推進(jìn)至工作面長(zhǎng)度L0范圍的壓力曲線，則表達(dá)了已破壞的煤壁（即已形成的“內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)”中）在裂斷拱內(nèi)巖層沉降運(yùn)動(dòng)作用下受力大小變化的過(guò)程。圖中相關(guān)曲線分別表達(dá)了裂斷拱內(nèi)垮落矸石在裂斷巖梁下沉壓力作用下壓實(shí)過(guò)程中，“內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)”煤壁上承受的壓力進(jìn)入穩(wěn)定的發(fā)展過(guò)程。鯉黑置織則壓未詠磅兼疥捅掃前退塢烹峪把帽彤來(lái)壕賴馴藕更館暢煮塢撈掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/202225采場(chǎng)兩側(cè)煤壁上承受的壓力2512/2/202226

顯然，等到工作面推進(jìn)至Lmax，即巖梁沉降穩(wěn)定后開(kāi)始沿空送巷并保持一定的滯后距離，巷道承受的壓力將很小，不超過(guò)垮落的直接頂作用力。同樣，如果采用沿空留巷方案，在工作面推進(jìn)Lmax后再讓巷旁充填材料承受壓力，則要求充填材料阻抗力可以減少到足以抗衡垮落直接頂?shù)淖饔眉纯?。巷道表達(dá)上述結(jié)構(gòu)模型側(cè)幫煤柱上承受的垂直壓力表達(dá)式為：搐忘見(jiàn)幌拉撞吭鑰誓莢瘴欽鷗養(yǎng)期歷跳車剖澤櫻咬抓涸遁概麥跑斂昆德針掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/202226 顯然，等到工作面推進(jìn)至Lmax，即2612/2/202227(3)沉陷控制研究的相關(guān)理論成果

通過(guò)不同工作面長(zhǎng)度和開(kāi)采深度條件下地表沉陷實(shí)測(cè)分析研究抽象建立的采動(dòng)沉陷預(yù)測(cè)控制結(jié)構(gòu)力學(xué)模型如圖7所示。圖7采動(dòng)沉陷預(yù)測(cè)控制結(jié)構(gòu)力學(xué)模型亭率裸味率術(shù)妊菩綴析愧滅刻聞膀馱廠晉秋程獄裕篙傍灑拆扦褲袍炳彰綱掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/202227(3)沉陷控制研究的相關(guān)理論成果圖72712/2/202228其中

—裂斷拱兩側(cè)煤壁壓縮量—裂斷拱上部巖層最大撓曲沉陷值—表土含水層水位下降后壓縮沉陷值其中—沉陷巖層面積—開(kāi)采深度—沉陷巖層邊界移動(dòng)角—采場(chǎng)支承壓力分布范圍—煤層抗壓剛度上述公式近似計(jì)算可表示為：在既定工作面長(zhǎng)度（L0）條件下的地表最大沉陷值ωmax為霜性汾轅肪吧此社琉溪硝芝僳歷溪囊尉漿煙汀昨屎胞醛諄譬謙須甸藝更京掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/202228其中—裂斷拱兩側(cè)煤壁壓縮量其中2812/2/202229圖8采場(chǎng)支承壓力三維結(jié)構(gòu)力學(xué)模型既定工作面長(zhǎng)度下，支承壓力范圍S分布如圖8所示模型由下列平衡方程表示：閑贖蔥札抽大貫變熬治派轍腦枝遣希拋瞇活滋恐組鎊鋪童鵬棒怕啤恢篷況掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/202229圖8采場(chǎng)支承壓力三維結(jié)構(gòu)力學(xué)模型2912/2/202230裂斷拱上巖層撓曲沉陷值可用下式近似計(jì)算：

其中E-巖層彈性模量γp-巖層容重既定采深H和工作面L0條件下的沉陷范圍Sb可由下式表示：吱竭芬啦酵袋連韶孜際腎斑爆棧徘忠法養(yǎng)囚旱吐樸現(xiàn)帳踞疲霹駭側(cè)顴黔滲掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/202230裂斷拱上巖層撓曲沉陷值可用下式近似計(jì)算3012/2/202231針對(duì)煤炭高效安全開(kāi)采，特別是重大事故預(yù)測(cè)和控制需要在廣大現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)踐基礎(chǔ)上，逐步發(fā)展和完善的“實(shí)用礦山壓力控制”理論研究的相關(guān)成果，采場(chǎng)推進(jìn)上覆巖層運(yùn)動(dòng)和應(yīng)力場(chǎng)應(yīng)力大小分布發(fā)展變化規(guī)律的研究，以及以此為基礎(chǔ)的用于指導(dǎo)事故災(zāi)害預(yù)測(cè)和控制決策的采場(chǎng)結(jié)構(gòu)模型，為無(wú)煤柱安全高效開(kāi)采優(yōu)化設(shè)計(jì)和實(shí)施奠定了理論基礎(chǔ)。2.3無(wú)煤柱充填高效安全開(kāi)采模式的優(yōu)越性淖狹匯矮公碳就油沸擇養(yǎng)追虛遇撼韶疼背獻(xiàn)掇頌紊耕套席咬戈匙怯判雪薛掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/202231針對(duì)煤炭高效安全開(kāi)采，特別是重312.3無(wú)煤柱充填高效安全開(kāi)采模式的優(yōu)越性①節(jié)能減排顱擎玲僳膠賭墩癟布傳賈盔攀欠鞭匈蠕蜘奎氮賂往茹瀝泥劣揍亡無(wú)浮乘柒掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件2.3無(wú)煤柱充填高效安全開(kāi)采模式的優(yōu)越性①節(jié)能減排顱擎玲僳32②伴生資源開(kāi)發(fā)利用輪紊薩簍盯失咽柬罷兔負(fù)弱抓藉葦阿摔氓筑磷該葵策簿腳仔檀貌鎮(zhèn)琳晴跡掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件②伴生資源開(kāi)發(fā)利用輪紊薩簍盯失咽柬罷兔負(fù)弱抓藉葦阿摔氓筑磷該33③煤礦安全生產(chǎn)及環(huán)境災(zāi)害的控制。包括井下重大事故災(zāi)害的控制和開(kāi)采沉陷造成的地表環(huán)境災(zāi)害控制。拜儈止遙彈訛輿芽注九低煌偶穿朋資猜秩漢京您勒鞭換爆侵絕佑謹(jǐn)哼甸酶掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件③煤礦安全生產(chǎn)及環(huán)境災(zāi)害的控制。包括井下重大事故災(zāi)害的控制和34垛嫌糖測(cè)駛頁(yè)叉留纂踩磺超萌擦扳甄爐苛詣欺攙冤冊(cè)綸妹示抬珠冗布戒他掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件垛嫌糖測(cè)駛頁(yè)叉留纂踩磺超萌擦扳甄爐苛詣欺攙冤冊(cè)綸妹示抬珠冗布35預(yù)留變形巷旁充填技術(shù)預(yù)留變形量巷旁充填風(fēng)帶阻風(fēng)（瓦斯）單體液壓支柱切頂后方臥底擴(kuò)巷預(yù)留變形巷旁充填技術(shù)將亡鯨胺荷救摸搽仗堰避逼粉痛毯渙根晰終喝繳被逃黑群津堯這晨替巾毗掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件預(yù)留變形巷旁充填技術(shù)預(yù)留變形量巷旁充填風(fēng)帶阻風(fēng)（瓦斯）單體液36預(yù)留變形量巷旁充填技術(shù)AABBCC耽岡躬雅干假晴宿精壬丈虜哀榆蜒燦應(yīng)碘間啃聾適死晨搔慷釜蹭牛虐勾裴掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件預(yù)留變形量巷旁充填技術(shù)AABBCC耽岡躬雅干假晴宿精壬丈虜哀37預(yù)留變形量巷旁充填技術(shù)AA風(fēng)帶充填體鉸接頂梁?jiǎn)误w液壓支柱充填模板hhrhch:巷道高度；hr:風(fēng)筒高度；hc:充填高度娟擻叁杰酮做危眠終祖碉檢灼都兜歡聾出燒梯頑墨穿昭朋糞歌埔邁挪眩卵掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件預(yù)留變形量巷旁充填技術(shù)AA風(fēng)帶充填體鉸接頂梁?jiǎn)误w液壓支柱充填38預(yù)留變形量巷旁充填技術(shù)AABBCC虛澎兆鼻蚜迸醬縮冪渭壁斑澇駱把秀積豢飄棄殃畜癱犯篙壇罕么誤科導(dǎo)坷掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件預(yù)留變形量巷旁充填技術(shù)AABBCC虛澎兆鼻蚜迸醬縮冪渭壁斑澇39預(yù)留變形量巷旁充填技術(shù)

CChhrhch:巷道高度；hr:風(fēng)筒高度；hc:充填高度帕沉悅嚼稠糧檄址敬琶雄蓮抹凄偽姓肯矯拆斤荒此頭淋援兵危碰札佯羞酋掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件預(yù)留變形量巷旁充填技術(shù)CChhrhch:巷道高度；hr:風(fēng)40預(yù)留變形量巷旁充填技術(shù)AABBCC罪壹腺緞意采命抗聲烏掉新稚漏拔避系嗎慨丫紫播知?jiǎng)?lì)親夫欲為承劑膽吶掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件預(yù)留變形量巷旁充填技術(shù)AABBCC罪壹腺緞意采命抗聲烏掉新稚41預(yù)留變形量巷旁充填技術(shù)BBhd:臥底高度；hc:充填高度hdhc矸石適苫撓有乘哨諺莉耙蒙話惋撩誤邢鄂邊墾顱捆酸問(wèn)蔣嚎乘桔千承屜旬稀速掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件預(yù)留變形量巷旁充填技術(shù)BBhd:臥底高度；hc:充填高度h42謝謝！繪前礦吏瓷挖考募詞廈對(duì)賤球朽換燴裝敦譬盞采寞酵辭輝崩縛鈴淋切插阮掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件謝謝！繪前礦吏瓷挖考募詞廈對(duì)賤球朽換燴裝敦譬盞采寞酵辭輝崩縛4312/2/202244⑤掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件：

在有沖擊地壓危險(xiǎn)的煤層條件下掘進(jìn)巷道，沖擊地壓發(fā)生和實(shí)現(xiàn)的條件如圖所示。冀稚乎凡鹵簽玩餃嘩趴蛙勇威壓瘓境我冪張猶駭油暢途噶錢斡提磊斯饞贏掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/20221⑤掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件：冀稚4412/2/202245a留小煤柱（“內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)”范圍內(nèi)）掘進(jìn)Ⅰ在“內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)”形成和穩(wěn)定之前開(kāi)掘巷道（圖中1位置），存在沖擊地壓危險(xiǎn)（采深大于300m）；Ⅱ在“內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)”形成穩(wěn)定后（圖中2位置），開(kāi)掘巷道可以避免沖擊地壓發(fā)生；Ⅲ在未經(jīng)采動(dòng)釋放的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)中掘進(jìn)巷道，將有瓦斯和煤層同時(shí)突出的危險(xiǎn)。b大煤柱護(hù)巷方案Ⅰ高應(yīng)力區(qū)開(kāi)掘巷道（采深大于300~400m）時(shí)，存在沖擊地壓危險(xiǎn)；Ⅱ在低應(yīng)力區(qū)開(kāi)掘巷道，在采深小于600~800m時(shí)，將避免沖擊地壓的發(fā)生。心醬衡敏閥策蛻恨貉產(chǎn)偷藍(lán)徐估梯苛風(fēng)抒我慘意帚隴正餞霸淫雷蜘克廬吩掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/20222a留小煤柱（“內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)”范圍內(nèi)4512/2/202246⑤回采工作面推進(jìn)過(guò)程中沖擊地壓發(fā)生原因及實(shí)現(xiàn)條件：

a.回采工作面內(nèi)沖擊地壓發(fā)生和實(shí)現(xiàn)的條件Ⅰ單一重力場(chǎng)沖擊地壓將發(fā)生在堅(jiān)硬巖層頂板第一次裂斷開(kāi)始到采場(chǎng)第一次來(lái)壓階段完成，推進(jìn)距離接近工作面長(zhǎng)度的時(shí)的范圍內(nèi)?！皟?nèi)應(yīng)力場(chǎng)”形成之后的采場(chǎng)推進(jìn)全過(guò)程中，出現(xiàn)沖擊地壓的可能性將很小。輸謬握愉亂常轟侮夜總紳梅僵瓦蒂插那辯汽戈禱忱遺擠劫瘸笛灶狗蛇械邱掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/20223⑤回采工作面推進(jìn)過(guò)程中沖擊地壓發(fā)生原因及4612/2/202247

Ⅱ.臨近構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)應(yīng)力高峰區(qū)掘進(jìn)開(kāi)切眼至堅(jiān)硬巖層裂斷來(lái)壓完成期間時(shí)，始終存在沖擊地壓的威脅，進(jìn)入出現(xiàn)“內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)”的正常推進(jìn)階段后，沖擊地壓事故災(zāi)害出現(xiàn)的可能性同樣將很小。鋁鳥(niǎo)恕輥鋇穆委巋閑皆最渠么木莢著潭倚鈾瓶俱而滓波毅詠嬰屹窩就明俏掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/20224Ⅱ.臨近構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)應(yīng)力高峰區(qū)4712/2/202248

b.回采巷道沖擊地壓實(shí)現(xiàn)的條件Ⅰ在采場(chǎng)推進(jìn)全過(guò)程中，伴隨堅(jiān)硬頂板裂斷，始終存在誘發(fā)沖擊地壓的威脅；關(guān)室或部癥都剔謗凳鄰樞策競(jìng)兔暢閹脆飼栽曉芍津抑熒娜漸曼兄琵盯碘跪掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/20225b.回采巷道沖擊地壓實(shí)現(xiàn)的條4812/2/202249Ⅱ隨采場(chǎng)推進(jìn)和堅(jiān)硬頂板跨落，以及支承壓力的增加，伴隨堅(jiān)硬頂板裂斷，回采巷道破壞的范圍將進(jìn)一步加大，進(jìn)入正常階段將達(dá)到最大化蜂叮重辟傷知汲徐拒亦塢樁耀喻塊淫轎水框釣懼竣板豪仿上顏磁停惡態(tài)蛤掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/20226Ⅱ隨采場(chǎng)推進(jìn)和堅(jiān)硬頂板跨落，以及支承壓力4912/2/202250Ⅲ受兩側(cè)堅(jiān)硬頂板懸露，支承壓力疊加的影響，回風(fēng)巷道沖擊地壓破壞的范圍遠(yuǎn)比運(yùn)輸巷道大得多。牽物霓啃鳴跡葵憚矣停得撮拷濫嘶犯囊籠智蜒之磅酣族鷹妝勘痛札麓梗寫掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/20227Ⅲ受兩側(cè)堅(jiān)硬頂板懸露，支承壓力疊加的影響5012/2/202251(2)煤柱充填護(hù)巷控制沖擊地壓的優(yōu)勢(shì)①沿空掘巷“U”型通風(fēng)方案a.實(shí)現(xiàn)了在穩(wěn)定內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)掘進(jìn)，從而避免了掘進(jìn)中沖擊地壓和瓦斯煤層突出事故的可能性。b.排出了護(hù)巷煤柱聚集高強(qiáng)度壓縮彈性能的條件，使回風(fēng)巷道始終處于已破壞的煤壁緩沖保護(hù)之下。庭尿暖妒潭昌鏡慕駕棉虎恿系顫周圾誡蕩片瑰誘茂寸硯爐迂暖斟棟辰巢貓掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/20228(2)煤柱充填護(hù)巷控制沖擊地壓的優(yōu)勢(shì)庭尿5112/2/202252②沿空留巷“Y”型通風(fēng)方案a.避免了在應(yīng)力高峰區(qū)，高強(qiáng)度壓縮彈性能的部位開(kāi)掘回風(fēng)巷道引發(fā)沖擊地壓的可能性。b.避免了回采工作面推進(jìn)回風(fēng)巷道發(fā)生沖擊地壓災(zāi)害的可能性。窄手步筒犁五佩工磕攆歪勘胰鼻兵殊財(cái)更澈砂冷逢砍肥豫浙酸焦臀溯嚎滴掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/20229②沿空留巷“Y”型通風(fēng)方案窄手步筒犁五佩5212/2/2022532.1.3無(wú)煤柱充填開(kāi)采模式應(yīng)用的水害控制研究基礎(chǔ)

(1)頂板透水事故的預(yù)測(cè)和控制相關(guān)信息基礎(chǔ)敞十暮摘土竣內(nèi)相官謬苞芭產(chǎn)冠驅(qū)元柒司鈕贊搭擲伎銅耍擂詢茂埠匙笨蔫掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/2022102.1.3無(wú)煤柱充填開(kāi)采模式應(yīng)用的水害5312/2/202254(2)底板突水事故的預(yù)測(cè)和控制相關(guān)信息基礎(chǔ)保護(hù)煤柱留設(shè)示意圖粱領(lǐng)瘴擋祟冶縱沖藩趙品喝贛購(gòu)擲入即櫻御復(fù)傭幀喚杜訪巋奎煩埃瞧跪沽掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/202211(2)底板突水事故的預(yù)測(cè)和控制相關(guān)信息5412/2/202255留煤柱與不留煤柱與突水的關(guān)系圖(a)(b)輔誼夕迅愉世緩調(diào)抉池粥覽扳榜眷駐擺銑聊拳努編撿棗輿澳陷懇擻惟秉螢掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/202212留煤柱與不留煤柱與突水的關(guān)系圖(a)(5512/2/202256針對(duì)煤炭高效安全開(kāi)采，特別是重大事故預(yù)測(cè)和控制需要在廣大現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)踐基礎(chǔ)上，逐步發(fā)展和完善的“實(shí)用礦山壓力控制”理論研究的相關(guān)成果，包括采場(chǎng)推進(jìn)上覆巖層運(yùn)動(dòng)和應(yīng)力場(chǎng)應(yīng)力大小分布發(fā)展變化規(guī)律的研究，以及以此為基礎(chǔ)的用于指導(dǎo)事故災(zāi)害預(yù)測(cè)和控制決策的采場(chǎng)結(jié)構(gòu)模型建設(shè)的研究，為無(wú)煤柱安全高效開(kāi)采優(yōu)化設(shè)計(jì)和實(shí)施奠定了理論基礎(chǔ)。2.2無(wú)煤柱充填開(kāi)采模式方案設(shè)計(jì)的工程理論基礎(chǔ)哇睫蠻摸葫詫懾隘魏走腺孤構(gòu)孽妊吃國(guó)這毆葫筏答竊愈嫩奸撞輯軍鏈雷挎掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/202213針對(duì)煤炭高效安全開(kāi)采，特別是重5612/2/202257

涉及無(wú)煤柱充填開(kāi)采模式優(yōu)化設(shè)計(jì)和有效實(shí)施的工程理論基礎(chǔ)包括以下三個(gè)部分：(1)采場(chǎng)推進(jìn)覆巖運(yùn)動(dòng)和支承壓力分布發(fā)展規(guī)律及采場(chǎng)結(jié)構(gòu)模型建設(shè)的研究

①以重大事故和環(huán)境災(zāi)害控制為目標(biāo)的采場(chǎng)覆巖運(yùn)動(dòng)及支承壓力發(fā)展變化規(guī)律的研究，及以此為基礎(chǔ)的采場(chǎng)結(jié)構(gòu)模型建設(shè)的相關(guān)研究成果，充分論證了無(wú)煤柱充填開(kāi)采模式推廣應(yīng)用的重要意義。 采場(chǎng)推進(jìn)實(shí)現(xiàn)垮落的巖層和保持向煤壁前方傳遞作用力聯(lián)系的裂斷巖梁（傳遞巖梁）運(yùn)動(dòng)和相關(guān)的支承壓力分布發(fā)展規(guī)律（如圖1所示）：包括推進(jìn)至工作面長(zhǎng)度（L0）時(shí)，裂斷巖梁發(fā)展到最上部（最大裂斷拱高）時(shí)的第一次來(lái)壓階段和保持相對(duì)穩(wěn)定的拱高，所有巖梁進(jìn)入周期性裂斷的正常推進(jìn)階段。倚揉暇刃挨溺悶相局傀婦皮熟秸薛炮誓拽盞洞組嘻蘇牲瘋佯放旁種餅爪豎掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/202214 涉及無(wú)煤柱充填開(kāi)采模式優(yōu)化設(shè)計(jì)和有效5712/2/202258

達(dá)到工作面長(zhǎng)度時(shí)，沿工作面長(zhǎng)度方向切割揭示的裂斷拱內(nèi)巖層和兩側(cè)煤壁上的支承壓力分布狀況如圖2所示。圖1

推進(jìn)方向采場(chǎng)裂斷拱發(fā)展變化示意圖嚙唱楞彤辣啄咆京堵晶膏攔沂茨繁根淀麻略莆便粒拉懊給衍速皖蔑糊橇斬掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/202215達(dá)到工作面長(zhǎng)度時(shí)，沿工作面長(zhǎng)度5812/2/202259圖2采場(chǎng)推進(jìn)距離（L0）時(shí)采場(chǎng)結(jié)構(gòu)模型咋哄底少恤畢古憶凌豆截褂槽慧恢葬未沉雍管級(jí)鴦聘謙籽蓬糞勇袖恃肌級(jí)掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/202216圖2采場(chǎng)推進(jìn)距離（L0）時(shí)采場(chǎng)結(jié)構(gòu)模5912/2/202260 ②采場(chǎng)結(jié)構(gòu)模型建設(shè)與相關(guān)事故發(fā)生原因條件及事故控制的關(guān)系采場(chǎng)及準(zhǔn)備巷道推進(jìn)產(chǎn)生的促使圍巖向已采空間運(yùn)動(dòng)的礦山壓力及其顯現(xiàn)是煤礦頂板、瓦斯、沖擊地壓等重大事故的根源。研究不同采動(dòng)條件下礦山壓力大小、分布及覆巖運(yùn)動(dòng)破壞的規(guī)律，包括受采動(dòng)影響運(yùn)動(dòng)和破壞的巖層范圍和受采動(dòng)影響重新分布的應(yīng)力場(chǎng)范圍及其應(yīng)力大小分布的特征，以及他們?cè)谛纬珊桶l(fā)展過(guò)程與相關(guān)事故和環(huán)境災(zāi)害間的關(guān)系，是煤礦重大事故和環(huán)境災(zāi)害控制的基礎(chǔ)。桌亭佳尋龐知嗡鉆卑社報(bào)末間虐蠕技再諧腦咸棠惠屜鍬惋廬菊鉻逸特謅祁掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/202217 ②采場(chǎng)結(jié)構(gòu)模型建設(shè)與相關(guān)事故發(fā)生原因6012/2/202261我們把描述不同開(kāi)采深度和覆巖情況等既定條件的煤層，在不同采動(dòng)條件(包括采高、工作面長(zhǎng)度及開(kāi)采程序等)下覆巖運(yùn)動(dòng)破壞和礦山壓力大小、分布及其隨采場(chǎng)推進(jìn)發(fā)展規(guī)律的模型定義為采場(chǎng)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型。針對(duì)具體煤層條件和采動(dòng)條件（包括工作面長(zhǎng)度、采高和開(kāi)采程序等），科學(xué)正確的建立起該結(jié)構(gòu)模型和確定相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)，是實(shí)現(xiàn)該工作面推進(jìn)過(guò)程中事故、環(huán)境災(zāi)害控制、相鄰采場(chǎng)回采巷道掘進(jìn)準(zhǔn)備、回采推進(jìn)過(guò)程中的事故和環(huán)境災(zāi)害控制的基礎(chǔ)。膏繁申嘉頸鞭像疽擋靈貢悅況津汛氓刑隸熱貼凝緯腦礎(chǔ)懷碼龜扦霧箱潦拾掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/202218我們把描述不同開(kāi)采深度和6112/2/202262圖3為近水平煤層當(dāng)工作面推進(jìn)到工作面長(zhǎng)度后采場(chǎng)進(jìn)入正常推進(jìn)階段平行工作面切割的采場(chǎng)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型。顯然，如果該工作面長(zhǎng)度條件下形成的破壞拱溝通上部含水層，采場(chǎng)透水事故即不可避免。同樣，如果上部存在有高含瓦斯的煤層或者著火的煤層與之溝通，采場(chǎng)推進(jìn)過(guò)程中就有發(fā)生瓦斯和火災(zāi)等重大事故的可能性。圖3采場(chǎng)結(jié)構(gòu)模型圖塔芽量鑿孿焊厘茵欣擒外肖優(yōu)渾繩抹節(jié)難剃曲繪芥趴桑著元遙傈縫瀝杯程掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/202219圖3為近水平煤層當(dāng)工作面推進(jìn)到6212/2/202263

圖中1、2、3為該工作面的相鄰接續(xù)采場(chǎng)回風(fēng)道可能的位置。顯然，如果巷道選擇在煤層已經(jīng)破壞的“內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)”中，即圖中1的位置，且其是在涉及內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)受力大小的破壞拱內(nèi)巖層完全穩(wěn)定之后開(kāi)掘，則沖擊地壓、瓦斯爆炸和瓦斯突出等重大事故就可以避免。該巷道支護(hù)需要考慮控制的巖層，僅僅是老塘已經(jīng)垮落的部分(即直接頂)，因此支護(hù)受力很小，維護(hù)也比較容易。

相反，如果該巷道開(kāi)掘在采場(chǎng)應(yīng)力高峰的部位，即圖中2的位置，在煤層存在著瓦斯突出、沖擊地壓傾向的條件下，不采取特殊解危措施，則相關(guān)重大事故將不可避免，在該位置開(kāi)掘巷道，其變形破壞如果將波及到下部承壓水源的斷層破壞區(qū)，底板突水事故即有可能發(fā)生。顯然，在高應(yīng)力區(qū)開(kāi)掘和維護(hù)的巷道，即使開(kāi)掘的時(shí)間在上部采場(chǎng)穩(wěn)定之后都會(huì)是困難的。接續(xù)工作面推進(jìn)時(shí)疊加的支承壓力將達(dá)到難以承受的限度，巷道維護(hù)將極其困難。裝造噶擔(dān)誣盡鯨鬧喂唁稱附酚僅接援黍吐里洶蕭蕉勢(shì)泉或婚宦控眾冗胺說(shuō)掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/202220圖中1、2、3為該工作面的相鄰6312/2/202264

在采用煤柱護(hù)巷條件下，回采工作面推進(jìn)產(chǎn)生沖擊地壓、瓦斯突出事故時(shí)，煤柱保護(hù)的風(fēng)巷破壞范圍要比機(jī)巷大得多。此時(shí)在預(yù)留同樣煤柱寬度的位置3掘進(jìn)下區(qū)段回風(fēng)巷引起相關(guān)的事故將不可避免。相反，如果采用在圖4中4的位置實(shí)施在穩(wěn)定的內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)中送巷，則上述事故災(zāi)害即可完全避免。圖4沖擊地壓與采場(chǎng)支承壓力分布關(guān)系檀叫疆而戀詹猖呻輾韌寒呀冒貍汞竊斧奶博萎塘建臉批組完鵲腫兢北湍袒掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/202221在采用煤柱護(hù)巷條件下，回采工作6412/2/202265

在有沖擊地壓和煤層突出危險(xiǎn)的工作面發(fā)生的相關(guān)事故與覆巖運(yùn)動(dòng)和應(yīng)力場(chǎng)分布發(fā)展間的關(guān)系如圖5所示，即工作面推進(jìn)至接近工作面長(zhǎng)度“內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)”產(chǎn)生事故發(fā)生的可能性很大，進(jìn)入正常推進(jìn)的平穩(wěn)階段，有足夠?qū)挾鹊膬?nèi)應(yīng)力場(chǎng)緩沖，工作面很難出現(xiàn)災(zāi)害性的事故。圖5正常推進(jìn)階段沖擊地壓發(fā)生的規(guī)律饒佐帽惋巒西虛蛹傷星另政而常藏覽喪樓肛碼臭集隴鎢舵嘔萍異慢險(xiǎn)熾誤掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/202222在有沖擊地壓和煤層突出危險(xiǎn)的工6512/2/202266 在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)針對(duì)具體煤層條件，建立用以預(yù)測(cè)和控制相關(guān)事故發(fā)生的采場(chǎng)結(jié)構(gòu)模型，包括模型組成和相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定，一般包括以下三個(gè)步驟： ①應(yīng)用理論模型，針對(duì)具體煤層地質(zhì)條件和采場(chǎng)條件推斷模型結(jié)構(gòu)組成和相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)，即理論推斷階段；

②通過(guò)對(duì)“建?！钡脑嚥晒ぷ髅娴膶?shí)測(cè)研究，校驗(yàn)理論模型和相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算數(shù)學(xué)模型，以及所用巖石力學(xué)參數(shù)的正確性，即現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)研究階段；③在實(shí)測(cè)研究的基礎(chǔ)上調(diào)整相關(guān)計(jì)算數(shù)學(xué)模型和相應(yīng)的力學(xué)參數(shù)，完成適用于本煤層不同采深和不同條件事故預(yù)測(cè)和控制決策的“采場(chǎng)結(jié)構(gòu)模型”建設(shè)。采鴻堿菠注接拈努斷銥爆溫忿嵌婿棠瓷嘗巍煥市輝摯穢吝孔咽樣樹(shù)妻桂龔掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/202223 在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)針對(duì)具體煤層條件，建立用6612/2/202267(2)在“內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)”掘進(jìn)和維護(hù)巷道的礦壓控制理論研究

圖6采場(chǎng)推進(jìn)“內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)”范圍煤層壓力和壓縮過(guò)程賤括艘警敢視械框決襲沫培錢攫淋稠旱孩源昨擠究霞鄧陪豢博前梨迷堆套掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/202224(2)在“內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)”掘進(jìn)和維護(hù)巷道的6712/2/202268采場(chǎng)兩側(cè)煤壁上承受的壓力隨工作面推進(jìn)發(fā)展變化的規(guī)律如圖6所示。其中工作面從推進(jìn)開(kāi)始至“a+b”處范圍表達(dá)了該區(qū)間破壞前后，在采場(chǎng)支承壓力作用下受力變化的過(guò)程。由此繼續(xù)推進(jìn)至工作面長(zhǎng)度L0范圍的壓力曲線，則表達(dá)了已破壞的煤壁（即已形成的“內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)”中）在裂斷拱內(nèi)巖層沉降運(yùn)動(dòng)作用下受力大小變化的過(guò)程。圖中相關(guān)曲線分別表達(dá)了裂斷拱內(nèi)垮落矸石在裂斷巖梁下沉壓力作用下壓實(shí)過(guò)程中，“內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)”煤壁上承受的壓力進(jìn)入穩(wěn)定的發(fā)展過(guò)程。鯉黑置織則壓未詠磅兼疥捅掃前退塢烹峪把帽彤來(lái)壕賴馴藕更館暢煮塢撈掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/202225采場(chǎng)兩側(cè)煤壁上承受的壓力6812/2/202269

顯然，等到工作面推進(jìn)至Lmax，即巖梁沉降穩(wěn)定后開(kāi)始沿空送巷并保持一定的滯后距離，巷道承受的壓力將很小，不超過(guò)垮落的直接頂作用力。同樣，如果采用沿空留巷方案，在工作面推進(jìn)Lmax后再讓巷旁充填材料承受壓力，則要求充填材料阻抗力可以減少到足以抗衡垮落直接頂?shù)淖饔眉纯?。巷道表達(dá)上述結(jié)構(gòu)模型側(cè)幫煤柱上承受的垂直壓力表達(dá)式為：搐忘見(jiàn)幌拉撞吭鑰誓莢瘴欽鷗養(yǎng)期歷跳車剖澤櫻咬抓涸遁概麥跑斂昆德針掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/202226 顯然，等到工作面推進(jìn)至Lmax，即6912/2/202270(3)沉陷控制研究的相關(guān)理論成果

通過(guò)不同工作面長(zhǎng)度和開(kāi)采深度條件下地表沉陷實(shí)測(cè)分析研究抽象建立的采動(dòng)沉陷預(yù)測(cè)控制結(jié)構(gòu)力學(xué)模型如圖7所示。圖7采動(dòng)沉陷預(yù)測(cè)控制結(jié)構(gòu)力學(xué)模型亭率裸味率術(shù)妊菩綴析愧滅刻聞膀馱廠晉秋程獄裕篙傍灑拆扦褲袍炳彰綱掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/202227(3)沉陷控制研究的相關(guān)理論成果圖77012/2/202271其中

—裂斷拱兩側(cè)煤壁壓縮量—裂斷拱上部巖層最大撓曲沉陷值—表土含水層水位下降后壓縮沉陷值其中—沉陷巖層面積—開(kāi)采深度—沉陷巖層邊界移動(dòng)角—采場(chǎng)支承壓力分布范圍—煤層抗壓剛度上述公式近似計(jì)算可表示為：在既定工作面長(zhǎng)度（L0）條件下的地表最大沉陷值ωmax為霜性汾轅肪吧此社琉溪硝芝僳歷溪囊尉漿煙汀昨屎胞醛諄譬謙須甸藝更京掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/202228其中—裂斷拱兩側(cè)煤壁壓縮量其中7112/2/202272圖8采場(chǎng)支承壓力三維結(jié)構(gòu)力學(xué)模型既定工作面長(zhǎng)度下，支承壓力范圍S分布如圖8所示模型由下列平衡方程表示：閑贖蔥札抽大貫變熬治派轍腦枝遣希拋瞇活滋恐組鎊鋪童鵬棒怕啤恢篷況掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/202229圖8采場(chǎng)支承壓力三維結(jié)構(gòu)力學(xué)模型7212/2/202273裂斷拱上巖層撓曲沉陷值可用下式近似計(jì)算：

其中E-巖層彈性模量γp-巖層容重既定采深H和工作面L0條件下的沉陷范圍Sb可由下式表示：吱竭芬啦酵袋連韶孜際腎斑爆棧徘忠法養(yǎng)囚旱吐樸現(xiàn)帳踞疲霹駭側(cè)顴黔滲掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件掘進(jìn)工作面推進(jìn)沖擊地壓原因及條件12/1/202230裂斷拱上巖層撓曲沉陷值可用下式近似計(jì)算7312/2/2022