本文選題：采礦工程　切入點(diǎn)：堅(jiān)硬頂板　出處：《巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)》2017年12期 　論文類(lèi)型：期刊論文

【摘要】：煤礦堅(jiān)硬頂板具有硬度大、整體性好、分層厚度大等特點(diǎn),導(dǎo)致諸多圍巖控制與安全難題。水壓致裂可改造頂板巖體結(jié)構(gòu),控制工作面頂板的冒落;提出堅(jiān)硬頂板水壓致裂控制的理論與成套技術(shù)框架。采用真三軸實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)等研究揭示水壓裂縫的扁橢球體典型形態(tài)和空間轉(zhuǎn)向擴(kuò)展形態(tài),給出圍壓主應(yīng)力差、排量、層面與原生裂隙等對(duì)水壓裂縫擴(kuò)展的影響規(guī)律,考慮圍巖的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)與控頂效果,闡明定向壓裂臨空?qǐng)?jiān)硬懸頂?shù)臄囗斁�(xiàn)位置適當(dāng)內(nèi)錯(cuò)煤柱的原理。給出采動(dòng)巖體水壓致裂的時(shí)空關(guān)系及確定方法。針對(duì)裂縫形態(tài)的控制要求,提出定向水力割縫致裂等系統(tǒng)的控制致裂方法,在此基礎(chǔ)上研制煤礦井下高壓(60 MPa)水壓致裂的成套裝備。針對(duì)不同類(lèi)型工程特點(diǎn),控制水壓主裂縫擴(kuò)展、翼型裂紋擴(kuò)展和吸水濕潤(rùn)作用,使頂板及時(shí)充分冒落,實(shí)現(xiàn)圍巖弱化、應(yīng)力轉(zhuǎn)移、誘導(dǎo)礦壓破煤等功能。研發(fā)了工作面端頭懸頂、切眼及中部堅(jiān)硬頂板、堅(jiān)硬頂煤弱化、綜放面初采瓦斯、臨空巷道沖擊地壓和大變形等控制成套工藝技術(shù)。成套技術(shù)與裝備已在大同礦區(qū)、神東礦區(qū)等推廣應(yīng)用。與傳統(tǒng)爆破弱化頂板相比,水壓致裂弱化頂板管理簡(jiǎn)單、擾動(dòng)小、安全性高、工程量少、作用范圍大、控制距離遠(yuǎn),且經(jīng)濟(jì)成本不到其1/10,在深部開(kāi)采中更具有優(yōu)勢(shì)。
[Abstract]:The hard roof of coal mine has the characteristics of high hardness, good integrity and large stratification thickness, which leads to many problems in the control and safety of surrounding rock. The hydraulic fracturing can transform the roof rock mass structure and control the roof caving in the working face. A theoretical and complete set of technical framework for hydraulic crack control of hard roof is presented. The typical shape of flat ellipsoid and spatial steering extension of hydraulic crack are revealed by using true triaxial experimental system, and the difference of main stress and displacement of confining pressure are given. The influence of plane and primary fracture on the propagation of hydraulic fracture is considered, and the stress and strain state of surrounding rock and the effect of roof control are considered. This paper expounds the principle of the proper position of the fault top line of directional fracturing near the hollow hard suspended roof, and gives the spatial-temporal relationship and the determination method of hydraulic fracturing of mining rock mass, aiming at the control requirements of fracture morphology. This paper puts forward the control method of directional hydraulic fracturing and other systems, on the basis of which a complete set of equipment for hydraulic fracturing under high pressure in coal mine is developed. According to the characteristics of different types of engineering, the expansion of main fracture of hydraulic pressure is controlled. The crack propagation of airfoil and the action of water absorption and wetting can make the roof fall in time, realize the weakening of surrounding rock, transfer of stress and induce the coal to break coal, etc. In this paper, the suspended roof at the end of the working face, the cut hole and the hard roof in the middle of the face are developed, and the hard top coal is weakened. The whole set of control techniques, such as initial gas mining in fully-mechanized caving face, impact ground pressure and large deformation of face roadway, have been popularized and applied in Datong mining area and Shendong mining area. Compared with the traditional blasting weakening roof, the whole set of technology and equipment has been applied in Datong mining area, Shendong mining area, etc. The hydraulic fracturing weakening roof has the advantages of simple management, small disturbance, high safety, small engineering quantity, wide range of action, long control distance and less than 1 / 10 of its economic cost, which is more advantageous in deep mining.
【作者單位】： 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)煤炭資源與安全開(kāi)采國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;中國(guó)礦業(yè)大學(xué)安全工程學(xué)院;
【基金】：國(guó)家優(yōu)秀青年科學(xué)基金項(xiàng)目(51522406) 江蘇省“六大人才高峰”資助(2014 ZBZZ 007)~~
【分類(lèi)號(hào)】：TD327.2

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本文編號(hào)：1633538