的应力分布规律煤层冲击危险性评价根据天地科技股份有限公司等单位编制的黑龙江龙煤台河矿业有限责任公司新兴煤矿水平煤岩冲击倾向性鉴定报告,结合结合新兴煤矿生产接续图新兴煤矿采掘作业规程等资料,从地质方面因素和开采技术方面因素出发,对新兴煤矿水平煤层冲击危险性评价。本报告按照防治煤矿冲击地压细则第十条相关规定,采用综合指数法对新兴煤矿水平煤层冲击危险性进行评价。综合指数法影响冲击地压的主要因素有地质方面的因素和开采技术方面的因素,对影响因素进行分析,确定各因素对冲击地压的影响程度和危险状态的影响指数,将其综合即可形成冲击地压危险状态等级评定的综合指数法。综合指数法是在分析已发生的冲击地压灾害的基础上,分析各种采矿地质因素对冲击地压发生的影响,确定各影响因素的权重,然后将其综合起来,建立起冲击地压危险体积模量剪切模量摩擦角粘结力抗拉强度砂质泥岩砂岩号煤层细砂泥岩粉砂岩中砂岩煤层煤层煤层粉细砂岩数值计算及结果根据反演思想及步骤,编写子应力场计算文件,将模型文件和计算文件导入软件进行计算,如用第个子应力场导入生成始应为场,提取测点单元个应力分量,按相同程序将个子应力场分别导入后,提取各测点个应力分量,并进行线性叠加,与实测值组成回归方程,应用软件求解回归系数,得出均质各向同性条件下对应的地应为回归方程。将最终得到的回归方程写入嵌入计算程序,实现单元应力的计算。计算结果如图所示。图方向的应力云图地应力反演效果评价表列出了测点实测地应力与回归应力方程得出的计算应力的对比关系数据。由表可以看出,无论是应力值还是应力方向上,计算值与实际值的相对误差基本保持在以内。可见计算结果与实际结果有较高的拟合度,整体看反演结果比较理想。由以上获得的自重应力和构造应力作用下的应力场和回归系数,按照公式计算整个计算区域内各点的回采区左片向采空区推进的工作面停采线与采空区的距离根据新兴煤矿设计和作业规程,该矿回采工作面采用后退式开采,无向采空区推进的工作面,终采线与采空区距离,因此,评估指数值见表。表煤层向采空区推进工作面停采线与采空区距离对应评估指数序号采区工作面停采线与采空区距离评估值采区左片向落差大于的断层推进的工作面或巷道与断层的距离根据新兴煤矿采掘工程平面图生产接续图,煤层左片工作面推进范围内无落差大于断层,工作面与断层的距离,因此,评估指数值见表。表煤层向落差大于的断层推进的工作面或巷道与断层的距离对应评估指数序号采区工作面评估值采区左片向煤层倾角剧烈变化的向斜或背斜推进的工作面或巷道,工作面或迎头与之的距离根据新兴煤矿地质报告采掘工程平面图水平采区采区作业规程等资料,采区煤层倾角变化,回采范围内没有向斜或背斜轴因此,评估指数值见表。平面剪切构造运动见图,约束模型底部向及向边界法向位移在模的弹性能指数冲击地压危险指数等级判别弱危险煤层开采技术因素影响评价保护层的卸压程度开采保护层后,形成了解放带,从而起到减缓冲击地压的作用。根据以往研究成果,保护层开采后,被保护层开采时,支撑压力峰值降低了,但作用范围加大,表明解放作用可以改善被保护层开采中能量积聚与释放的空间分布情况。新兴煤矿煤层之上赋存有煤层,其中距离煤层,为煤层的上保护层,在年已开采完毕,卸压时间较长,因此,保护层卸压程度评估指数值见表。表煤层工作面上保护层开采概况序号采区工作面保护层评估值采区左片已开采工作面距上保护层开采遗留的煤柱的水平距离同时,为煤层的保护层,沿空留巷,无保护煤柱,未形成应力集中区,因此,工作面距上保护层开采遗留煤柱的水平距离,估指数值见表。表煤层工作面上保护层开采概况序号采区工作面保护层遗留煤柱距离评估值采区左片无遗留保护煤柱工作面与邻近采空区的关系根据采掘工程平面图和生产计划,新兴煤矿采区左片工作面回采时均为两侧采空区,工作面与邻近采空区关系因素对应新兴煤矿冲击危险性影响因素分析原稿个等级,以此作为矿井采取相应防治对策的依据,冲击地压危险状态分级见表。表冲击地压危险状态分级表冲击地压危险等级冲击地压危险状态冲击危险综合指数冲击地压危险防治对策无所有采掘作业正常进行。弱所有的采掘作业正常进行。作业中加强冲击地压灾害危险状态的监测预报。中等下步的采矿工作应与该危险状态下的冲击地压危害防治措施起进行,且通过预测预报确定危险程度不再上升。表煤系地层岩层的强度比和弱面系数岩层砂岩泥岩页岩煤采空区冒矸强度比弱面递减系数比从统计分析结果看,冲击矿压经常发生在具有坚硬顶板岩层的顶板条件下,且其顶板岩层厚度参数值为。根据地质报告提供的柱状图和工程实际揭露情况,新兴煤矿煤层上覆范围内多为砂岩,较坚硬,是影响该煤层冲击地压危险性的主要影响因素。地质构造影响分析煤岩体中的应力条件是影响冲击地压的最主要因素,而煤岩体中的应力状态与煤岩物理力学性质有关,而且直接受煤岩体中地质构造的影响。在断层褶曲背向斜煤层厚度变化带及岩性变化带附近,存在地质构造应力场,通常使煤岩体的构造应力尤其反演结果对比测点名称最大主应力中间主应力最小主应力数值数值数值实测值计算值相对误差实测值计算值相对误差实测值计算值相对误差图分别给出了应力云图,位移云图和矢量图等,通过分析获取整应力场位移场及运动场的变化规律,为现场支护稳定性控制及危险区域划分提供定的基础。图地应力反演应力云图对方向方向及方向的应力场和位移场进行切片,利用软件对切片结果进行整合,将各个方向的应力场和位移场划分成了个象限,应力场第象限水平构造应力大,应力场在第象限水平构造应力较大,应力场在第象限水平构造应力较小,应力场在第象限水平构造应力较小,垂直应力受到构造应力的影响,不在呈现与埋深呈现正比例关系,如图所示。图地应力反演位移云图图地应力反演矢量图位移场也呈现分区的特征,在定范围内位移场在方向呈现先增大后减小在增大的变化规律,部分区域方向位移场较稳定。垂直方向的位移在横向和纵向存在较大的区别,方向呈现条带的变化,方向呈现较大的数值,如图所示。矢量图呈现由内向外,等般很差工作面距上保护层开采遗留的煤柱的水平距离煤柱下方工作面与邻近采空区的关系实体煤工作面侧采空两侧采空侧及以上采空工作面长度区段煤柱宽度,或留底煤厚度向采空区掘进的巷道,停掘位臵与采空区的距离向采空区推进的工作面,终采线与采空区的距离向落差大于的断层推进的工作面或巷道,工作面或迎头与断层的距离向煤层倾角剧烈变化的向斜或背斜推进的工作面或巷道,工作面或迎头与之的距离向煤层侵蚀合层或厚度变化部分推进的工作面或巷道,接近煤层变化部分的距离危险等级评估无危险弱危险中等危险强危险冲击地压危险状态分级根据冲击地压危险状态等级评定综合指数,可将冲击地压的危险程度定量分为无冲击危险弱冲击危险中等冲击危险强冲击危据弹性本构模型计算得到各个地应力实测点处的响应应力。平面剪切构造运动见图,约束模型底部向及向边界法向位移在模型垂直的边界上施加向切向位移,大小为根据弹性本构模型计算得到各个地应力实测点处的响应应力。轴构造应力轴构造应力剪切应力轴构造应力轴构造应力图岩体初始地应力场模型的建立由于本次模拟分析范围较大,宽度,长度,深度,如果网格划分不合理则给后期计算带来困难,甚至不能进行计算。为了在保证计算精度的同时降低计算量,采用渐变网格的方式划分,在地应力实测点部化先建立硬点,然后在此基础上建立面与体,而后进行划分。划分完成后共生成节点个,划分单元数为个。维网格如图所示。图维模型图岩体本构模型与参数为满足多元线性回归的线性可叠加原理及客观实际,故反演计算过程中采用了摩尔库伦模型,用于模拟构造各种荷载对区域地应力的共同作用,依据龙河煤矿不同地层岩性岩体物理力学参数表计算岩体力学参数值按表取值。表煤岩物理力学参数岩性密度体积模量剪切模量摩擦开采区域内构造引起的应力增量与正常应力值之比煤的单轴抗压强度煤的弹性能指数危险等级评估无危险弱危险中等危险强危险开采技术因素影响冲击地压危险指数影响冲击地压的开采技术方面因素有开拓布局保护层开采巷道布臵煤柱留设采空区处理等方面的因素,具体见表。表开采因素影响冲击地压危险指数评价表序号影响因素因素说明因素分类评价指数保护层的卸压程度好中等般很差工作面距上保护层开采遗留的煤柱的水平距离煤柱下方工作面与邻近采空区的关系实体煤工作面侧采空两侧采空侧及以上采空工作面长度区段煤柱宽度,或留底煤厚度向采空区掘进的巷道,停掘位臵与采空区的距离向采空区推进的工作面,终采线与采空区的距离向落差大于的断层推进的工作面或巷道,工作面或迎头与粘结力抗拉强度砂质泥岩砂岩号煤层细砂泥岩粉砂岩中砂岩煤层煤层煤层粉细砂岩数值计算及结果根据反演思想及步骤,编写子应力场计算文件,将模型文件和计算文件导入软件进行计算,如用第个子应力场导入生成始应为场,提取测点单元个应力分量,按相同程序将个子应力场分别导入后,提取各测点个应力分量,并进行线性叠加,与实测值组成回归方程,应用软件求解回归系数,得出均质各向同性条件下对应的地应为回归方程。将最终得到的回归方程写入嵌入计算程序,实现单元应力的计算。计算结果如图所示。图方向的应力云图地应力反演效果评价表列出了测点实测地应力与回归应力方程得出的计算应力的对比关系数据。由表可以看出,无论是应力值还是应力方向上,计算值与实际值的相对误差基本保持在以内。可见计算结果与实际结果有较高的拟合度,整体看反演结果比较理想。由以上获得的自重应力和构造应力作用下的应力场和回归系数,按照公式计算整个计算区域内各点的回归应力值,形成反演应力场。表地应力实测结果根据新兴煤矿采掘工程平面图和地形地势等高线图,采区煤层埋深,计算可得该煤层自重应力平均值为。由于构造作用,造成煤层垂直应力比自重应力大,由地应力反演结果可知,煤矿平均垂直