深井厚煤層大巷孤立煤體沖擊危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)研究*

張世平，趙 健，李士棟，周 濤，崔小超，張 東，梁記忠，王高昂，朱斯陶，孫 波

(1.中煤資源發(fā)展集團(tuán)有限公司，北京 100011；2.山東能源集團(tuán) 魯西礦業(yè)有限公司，山東 菏澤 274700；3.兗煤菏澤能化有限公司 趙樓煤礦，山東 菏澤 274700；4.新汶礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司 華豐煤礦，山東 泰安 271400；5.北京科技大學(xué) 土木與資源工程學(xué)院，北京 100083)

0 引言

隨著淺部煤炭資源采掘殆盡，煤礦開(kāi)采逐漸向深部轉(zhuǎn)移，許多地區(qū)的開(kāi)采深度達(dá)到甚至超過(guò)了1 000 m，以至于沖擊地壓事故頻頻發(fā)生，給煤炭資源的安全開(kāi)采帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)[1-5]。此外，相較于一般煤體，由大巷切割作用形成的孤立煤體所受應(yīng)力更大，再加上煤層厚度等因素的共同影響，更易發(fā)生沖擊地壓事故，是深部煤炭開(kāi)采亟需攻克的難點(diǎn)[6-9]。

我國(guó)眾多學(xué)者對(duì)大采深條件下厚煤層孤立煤體發(fā)生沖擊地壓事故進(jìn)行了大量研究，例如王緒友[10]應(yīng)用綜合指數(shù)法，從煤巖沖擊傾向性、采深、地應(yīng)力方面進(jìn)行分析，解決了大采深條件下多個(gè)煤層開(kāi)采時(shí)相互影響的問(wèn)題；薛成春等[11]采用數(shù)值模擬理論分析了大傾角厚煤層頂板能量分布特征，建立了傾斜懸頂結(jié)構(gòu)力學(xué)模型，有效避免了大傾角厚煤層發(fā)生沖擊地壓災(zāi)害；朱斯陶等[12-13]針對(duì)特厚煤層掘進(jìn)工作面沖擊災(zāi)害頻發(fā)的問(wèn)題，提出了基于“地音大事件”概念的監(jiān)測(cè)預(yù)警方法，揭示了復(fù)合厚煤層沖擊地壓的發(fā)生機(jī)制，建立了特厚煤層掘進(jìn)工作面的危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)方法；王超等[14]通過(guò)應(yīng)力監(jiān)測(cè)等方法，研究了趙樓煤礦3304工作面深井厚煤層的合理區(qū)段煤柱寬度，保證了深井條件下厚煤層區(qū)段煤柱的穩(wěn)定性。

以上學(xué)者的研究為本文提供了理論基礎(chǔ)，但大采深條件下大巷孤立煤體的開(kāi)采依舊是發(fā)生沖擊地壓災(zāi)害的重災(zāi)區(qū)，因此本文從實(shí)際工程案例出發(fā)，從理論分析和數(shù)值模擬2方面對(duì)深井厚煤層大巷孤立煤體誘發(fā)沖擊地壓的影響因素進(jìn)行研究，并采用模糊數(shù)學(xué)方法建立此種類(lèi)型煤體的沖擊危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)方法，以期為相關(guān)工程提供理論參考。

1 深井厚煤層大巷孤立煤體沖擊案例

1.1 深井厚煤層大巷孤立煤體沖擊案例概況

2015年8月19日，山東趙樓煤礦七采區(qū)發(fā)生了2次大能量礦震事件(1.3級(jí)、2.11級(jí))。2次大能量礦震事件均發(fā)生在七采區(qū)二集下山區(qū)域[15]，如圖1所示。礦震造成采區(qū)錨桿、錨索破斷，圍巖變形和動(dòng)力性冒頂?shù)葹?zāi)害，封閉了作業(yè)人員的逃生通道，嚴(yán)重危害了作業(yè)人員的安全以及事故救援工作的進(jìn)行。

圖1 趙樓煤礦大能量礦震事件分布示意

2016年8月15日，肥礦集團(tuán)梁寶寺煤礦35000采區(qū)發(fā)生了1次嚴(yán)重的沖擊地壓事故，此次事故震源臨近35000采區(qū)回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷。此處巷道分布密集，完整煤體被巷道切割成孤立狀態(tài)，導(dǎo)致煤體內(nèi)部應(yīng)力集中程度高，煤體失穩(wěn)誘發(fā)沖擊地壓。事故沖擊現(xiàn)場(chǎng)如圖2所示。

圖2 梁寶寺煤礦35000采區(qū)沖擊事故現(xiàn)場(chǎng)

2015年8月30日，山東古城煤礦32采區(qū)發(fā)生了1起沖擊地壓事故，事故造成大量巷道變形破壞，支護(hù)破斷，掘進(jìn)機(jī)偏移。因地面存在村莊，古城煤礦采用條帶法開(kāi)采以減少采掘活動(dòng)對(duì)地面房屋產(chǎn)生破壞。事故區(qū)域分布有32采區(qū)集中皮帶巷、采區(qū)集中進(jìn)風(fēng)巷、3208皮帶順槽、軌道順槽等巷道，且煤體厚度大、埋藏深。事故現(xiàn)場(chǎng)和事故區(qū)域概況如圖3～4所示。

圖3 古城煤礦沖擊事故現(xiàn)場(chǎng)

1.2 深井厚煤層大巷孤立煤體誘沖因素分析

根據(jù)上述案例可以發(fā)現(xiàn)，煤層的埋深是誘發(fā)沖擊地壓的關(guān)鍵因素之一。尤其是對(duì)于埋深超過(guò)1 000 m的深井而言，煤體本身所受地應(yīng)力程度高，再經(jīng)過(guò)采掘活動(dòng)的影響，發(fā)生沖擊地壓事故的幾率大大增加。此外，這類(lèi)礦井還存在由于大巷布置位置不合理等原因，將完整煤體切割成孤立的煤柱，致使煤體內(nèi)部應(yīng)力集中，更易發(fā)生煤體失穩(wěn)沖擊，如圖5所示。

圖5 大巷切割孤立煤體示意

此類(lèi)煤體發(fā)生沖擊地壓一般有如下共同點(diǎn)：1)大巷切割成的孤立煤體內(nèi)部應(yīng)力集中程度高，處于即將失穩(wěn)破壞的臨界狀態(tài)；2)由于受到采掘等活動(dòng)的影響，孤立煤體臨界應(yīng)力平衡狀態(tài)被打破，產(chǎn)生失穩(wěn)；3)孤立煤體發(fā)生失穩(wěn)破壞時(shí)釋放的能量大于圍巖及支護(hù)體的強(qiáng)度。

多起孤立煤體沖擊地壓事故的發(fā)生給礦山的安全生產(chǎn)帶來(lái)了極大的困擾，使礦井遭受了巨大的損失。通過(guò)對(duì)上述多起沖擊地壓事故案例分析可知，孤立煤體失穩(wěn)誘發(fā)沖擊具有以下特點(diǎn)：1)事故區(qū)域大巷埋深為千米及千米以上，自重應(yīng)力較高；2)沖擊地點(diǎn)都處于巷道切割形成的煤柱內(nèi)，孤立煤體承受著較高的支承壓力；3)大巷均為煤巷布置，煤層厚度均為厚煤層，巷道圍巖綜合抗壓強(qiáng)度較低；4)事故發(fā)生區(qū)域附近均無(wú)工作面正在回采，沒(méi)有高位巖層破裂產(chǎn)生的大范圍動(dòng)壓擾動(dòng)。

而多起事故的不同之處在于：1)趙樓煤礦二集下山間距為40 m，在掘進(jìn)過(guò)程中未進(jìn)行卸壓活動(dòng)，大能量礦震事件發(fā)生在掘進(jìn)迎頭后方；2)梁寶寺煤礦35000采區(qū)聯(lián)絡(luò)巷間距為50 m，沖擊事故發(fā)生前該區(qū)域已進(jìn)行過(guò)卸壓活動(dòng)；3)古城煤礦32采區(qū)集中進(jìn)風(fēng)巷下山間距為70 m，沖擊事故發(fā)生前該區(qū)域已進(jìn)行過(guò)卸壓活動(dòng)。

通過(guò)以上事故分析可以發(fā)現(xiàn)，采深、煤厚、大巷間距等因素是導(dǎo)致煤體發(fā)生失穩(wěn)沖擊的主要原因。在這些因素影響下，常見(jiàn)的大巷孤立煤體沖擊主要分為以下2種情況：1)小間距大巷孤立煤體，此情況由于大巷間距較小，為防止巷道產(chǎn)生大變形，大巷未采取卸壓活動(dòng)，孤立煤體彈性承載區(qū)高應(yīng)力主要來(lái)自于巷道圍巖應(yīng)力的逐漸集中，表現(xiàn)為蠕變失穩(wěn)特征，如趙樓煤礦二集下山礦震事件；2)大間距大巷孤立煤體，此類(lèi)型為防止巷道產(chǎn)生局部沖擊，往往會(huì)采取巷道卸壓進(jìn)行應(yīng)力轉(zhuǎn)移，孤立煤體承載區(qū)高應(yīng)力主要來(lái)自于巷道卸壓后產(chǎn)生的應(yīng)力集中，表現(xiàn)為整體失穩(wěn)破壞特征，如梁寶寺煤礦和古城煤礦沖擊事故。

2 大巷孤立煤體開(kāi)采影響因素?cái)?shù)值分析

為探究不同開(kāi)采條件對(duì)煤體應(yīng)力的影響規(guī)律，以梁寶寺煤礦35000采區(qū)為工程背景，采用FLAC3D數(shù)值模擬軟件分別對(duì)誘發(fā)孤立煤體沖擊的影響因素：采深、煤層厚度、巷道間距等進(jìn)行模擬分析，以采區(qū)回風(fēng)巷和皮帶集中巷為研究對(duì)象，建立簡(jiǎn)化模型尺寸為長(zhǎng)×寬×高=300 m×200 m×70 m，如圖6所示。約束模型底部水平和垂直位移，固定模型2側(cè)水平位移，在頂部自由面施加均布荷載模擬上覆巖層自重。

圖6 數(shù)值模擬計(jì)算模型

2.1 采掘深度對(duì)孤立煤體沖擊影響性分析

根據(jù)35000采區(qū)實(shí)際地質(zhì)條件，取下山間距D1=50 m，聯(lián)絡(luò)巷間距D2=150 m，煤層厚度7 m，采用Mohr-Coulomb破壞準(zhǔn)則，分別模擬采深500，600，700，800，900，1 000，1 100，1 200 m條件下大巷孤立煤體垂直應(yīng)力變化情況，其垂直應(yīng)力峰值變化曲線如圖7所示。

圖7 不同采深孤立煤體應(yīng)力曲線

由圖7可知，當(dāng)大巷間距不變時(shí)，大巷孤立煤體上方垂直應(yīng)力分布形式隨采深變化影響較小，500～1 200 m采深條件下孤立煤體應(yīng)力均為平臺(tái)形分布，但煤體應(yīng)力峰值隨采深增加不斷增大。已知梁寶寺煤礦3煤煤層單軸抗壓強(qiáng)度[σc]=20 MPa，同一尺寸的孤立煤體1 200 m采深時(shí)的垂直應(yīng)力峰值約是埋深為500 m時(shí)的3倍。以動(dòng)應(yīng)力比Ic=σ/[σc]為沖擊危險(xiǎn)判斷標(biāo)準(zhǔn)，Ic≥1.5時(shí)為弱沖擊危險(xiǎn)，Ic≥1.8時(shí)為中等沖擊危險(xiǎn)，Ic≥2.0時(shí)為強(qiáng)沖擊危險(xiǎn)。從圖7可以看出，梁寶寺35000采區(qū)煤體采深超過(guò)800 m時(shí)達(dá)到弱沖擊危險(xiǎn)，采深超過(guò)900 m時(shí)達(dá)到中等沖擊危險(xiǎn)，采深超過(guò)1 000 m時(shí)達(dá)到強(qiáng)沖擊危險(xiǎn)。在僅考慮自重應(yīng)力影響下，采掘深度對(duì)孤立煤體沖擊影響的數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果如表1所示。

表1 不同采深孤立煤體沖擊危險(xiǎn)性模擬結(jié)果

故當(dāng)大巷間距和煤層厚度不變時(shí)，隨著采深的增加，孤立煤體應(yīng)力集中程度逐漸增大，采深達(dá)到千米后，孤立煤體超過(guò)強(qiáng)沖擊危險(xiǎn)。因此千米深井條件下高自重應(yīng)力為大巷孤立煤體沖擊提供了基礎(chǔ)靜載，是大巷孤立煤體沖擊頻發(fā)的根源。

2.2 煤層厚度對(duì)孤立煤體沖擊影響性分析

根據(jù)35000采區(qū)實(shí)際地質(zhì)條件，取下山間距D1=50 m，聯(lián)絡(luò)巷間距D2=150 m，巷道采深1 000 m，采用Mohr-Coulomb破壞準(zhǔn)則，模擬煤厚分別為7，8，9，10，11，12，13，14 m時(shí)大巷孤立煤體垂直應(yīng)力變化情況，模擬結(jié)果如圖8和表2所示。

圖8 不同煤層厚度孤立煤體應(yīng)力曲線

從表2可知，梁寶寺35000采區(qū)煤體在1 000 m采深條件下，大巷間距為50 m，煤層厚度為7 m時(shí)已經(jīng)達(dá)到了強(qiáng)沖擊危險(xiǎn)。

表2 不同煤層厚度孤立煤體沖擊危險(xiǎn)性模擬結(jié)果

通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果可知孤立煤體應(yīng)力峰值與煤層厚度呈正相關(guān)，即煤層越厚，孤立煤體應(yīng)力集中程度越高，孤立煤體應(yīng)力分布形式逐漸由平臺(tái)形向單峰形轉(zhuǎn)化，且應(yīng)力峰值逐漸向孤立煤體彈性承載區(qū)集中，煤厚為14 m時(shí)比煤厚為7 m時(shí)應(yīng)力峰值增加了約8 MPa，表明煤層越厚，巷道圍巖積聚的彈性能越大，當(dāng)煤體發(fā)生沖擊時(shí)產(chǎn)生的破壞越強(qiáng)。

當(dāng)采深和大巷間距不變時(shí)，千米深井條件下厚煤層大巷孤立煤體隨著煤層厚度的增加，孤立煤體積聚的彈性能不斷增大，應(yīng)力集中程度逐漸增大，沖擊危險(xiǎn)性也隨之增大，煤層厚度是誘發(fā)孤立煤體沖擊的原因之一。

2.3 大巷間距對(duì)孤立煤體沖擊影響性分析

根據(jù)35000采區(qū)實(shí)際地質(zhì)條件，取聯(lián)絡(luò)巷間距D2=150 m，采深1 000 m，煤層厚度7 m，采用Mohr-Coulomb破壞準(zhǔn)則，對(duì)不同大巷間距條件下孤立煤體垂直應(yīng)力變化進(jìn)行模擬，模擬結(jié)果如圖9所示。

圖9 不同間距孤立煤體應(yīng)力曲線

由圖9可知，當(dāng)孤立煤體采深及煤層厚度不變時(shí)，大巷孤立煤體上方垂直應(yīng)力分布形式隨大巷間距的變化而發(fā)生明顯改變，大巷間距為80 m時(shí)應(yīng)力呈雙峰形分布，大巷間距為70 m時(shí)應(yīng)力呈馬鞍形分布，大巷間距為60，50 m時(shí)應(yīng)力呈平臺(tái)形分布，大巷間距為40，30 m時(shí)應(yīng)力呈單峰形分布，煤體應(yīng)力峰值隨大巷間距的減小而不斷增大。在僅考慮自重應(yīng)力影響下，大巷間距對(duì)孤立煤體沖擊影響的數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果如表3所示。

表3 不同大巷間距孤立煤體沖擊危險(xiǎn)性模擬結(jié)果

已知梁寶寺煤礦3煤煤層單軸抗壓強(qiáng)度[σc]=20 MPa，千米采深條件下孤立煤體大巷間距為40 m時(shí)的應(yīng)力集中系數(shù)約是大巷間距為80 m時(shí)的應(yīng)力集中系數(shù)的1.3倍。以動(dòng)應(yīng)力比Ic=σ/[σc]為沖擊危險(xiǎn)判斷標(biāo)準(zhǔn)，Ic≥1.5時(shí)為弱沖擊危險(xiǎn)，Ic≥1.8時(shí)為中等沖擊危險(xiǎn)，Ic≥2.0時(shí)為強(qiáng)沖擊危險(xiǎn)。從圖9可以看出，梁寶寺35000采區(qū)煤體大巷間距為80 m時(shí)達(dá)到弱沖擊危險(xiǎn)，大巷間距為70，60 m時(shí)達(dá)到中等沖擊危險(xiǎn)，大巷間距≤50 m時(shí)達(dá)到強(qiáng)沖擊危險(xiǎn)。

由上述分析可知，當(dāng)采深和煤層厚度不變時(shí)，隨著大巷間距的縮小，孤立煤體彈性承載區(qū)應(yīng)力逐漸集中，當(dāng)大巷間距小于50 m時(shí)有強(qiáng)沖擊危險(xiǎn)，因此千米深井條件下大巷間距的不合理布置是孤立煤體沖擊頻發(fā)的主要原因。

3 深井厚煤層大巷孤立煤體沖擊危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)方法

煤體發(fā)生沖擊地壓的原因與煤體埋深、煤層厚度、大巷間距以及煤層的沖擊傾向性有著密切的關(guān)系。為了更直觀趨量化地分析各個(gè)影響因素對(duì)煤體發(fā)生沖擊地壓的影響，采用模糊數(shù)學(xué)方法，對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理，建立孤立煤體沖擊危險(xiǎn)性的隸屬度函數(shù)如式(1)所示：

U(x)=f(U1，U2)

(1)

式中：U(x)為煤體沖擊危險(xiǎn)性的隸屬度函數(shù)；U1為煤體開(kāi)采因素對(duì)沖擊危險(xiǎn)性的隸屬度函數(shù)；U2為煤層沖擊傾向性因素對(duì)沖擊危險(xiǎn)性的隸屬度函數(shù)。

3.1 煤體開(kāi)采因素對(duì)沖擊危險(xiǎn)性隸屬度

煤體發(fā)生沖擊失穩(wěn)的必要條件是煤體所受支承壓力大于其單軸抗壓強(qiáng)度，而煤體所受應(yīng)力與煤體埋深、煤層厚度、大巷間距直接相關(guān)。在煤體本身所能承受的最大應(yīng)力一定的情況下，埋深越大、煤層越厚、大巷間距越小，煤體所承受的應(yīng)力就越大，發(fā)生沖擊失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)則越高。

建立煤體開(kāi)采因素對(duì)沖擊危險(xiǎn)性的隸屬度函數(shù)如式(2)所示：

U1=a1φ1+a2φ2+a3φ3

(2)

式中：φ1為煤層埋深對(duì)沖擊地壓的隸屬度函數(shù)；φ2為煤層厚度對(duì)沖擊地壓的隸屬度函數(shù)；φ3為大巷間距對(duì)沖擊地壓的隸屬度函數(shù)；a1為煤層埋深對(duì)沖擊地壓的敏感度系數(shù)；a2為煤層厚度對(duì)沖擊地壓的敏感度系數(shù)；a3為大巷間距對(duì)沖擊地壓的敏感度系數(shù)。

根據(jù)表1～3中的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理可得隸屬度函數(shù)φ1，φ2，φ3如式(3)～(5)所示：

(3)

(4)

(5)

式中：H為煤層埋深，m；M為煤層厚度，m；D為大巷間距，m。

依據(jù)大巷孤立煤體開(kāi)采影響因素?cái)?shù)值模擬結(jié)果可知，采掘深度和大巷間距對(duì)煤體沖擊危險(xiǎn)性的敏感度相對(duì)較高，因此分配權(quán)重a1=0.4，a2=0.2，a3=0.4，并由式(2)～(5)可得煤體開(kāi)采因素的隸屬度函數(shù)如式(6)所示：

U1=0.4φ1+0.2φ2+0.4φ3

(6)

3.2 煤層沖擊傾向性因素對(duì)沖擊危險(xiǎn)性隸屬度

煤層的沖擊傾向性共有4個(gè)指標(biāo)，分別是單軸抗壓強(qiáng)度RC、彈性能量指數(shù)WET、沖擊能量指數(shù)KE和動(dòng)態(tài)破壞時(shí)間DT。如圖4所示建立煤層沖擊傾向性對(duì)沖擊危險(xiǎn)性的隸屬度函數(shù)如式(7)所示：

圖4 古城煤礦下山區(qū)域概況

U2=b1φRC+b2φWET+b3φKE+b4φDT

(7)

式中：φRc為單軸抗壓強(qiáng)度對(duì)沖擊地壓的隸屬度函數(shù)；φWET為彈性能量指數(shù)對(duì)沖擊地壓的隸屬度函數(shù)；φKE為沖擊能量指數(shù)對(duì)沖擊地壓的隸屬度函數(shù)；φDT為動(dòng)態(tài)破壞時(shí)間對(duì)沖擊地壓的隸屬度函數(shù)；b1為單軸抗壓強(qiáng)度對(duì)沖擊地壓的敏感度系數(shù)；b2為彈性能量指數(shù)對(duì)沖擊地壓的敏感度系數(shù)；b3為沖擊能量指數(shù)對(duì)沖擊地壓的敏感度系數(shù)；b4為動(dòng)態(tài)破壞時(shí)間對(duì)沖擊地壓的敏感度系數(shù)。

對(duì)上述表4中的4項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理可得隸屬度函數(shù)φRc，φWET，φKE，φDT，如式(8)～(11)所示：

表4 煤層沖擊傾向性鑒定標(biāo)準(zhǔn)

(8)

(9)

(10)

(11)

式中：RC為煤體單軸抗壓強(qiáng)度，MPa；WET為彈性能量指數(shù)；KE為沖擊能量指數(shù)；DT為動(dòng)態(tài)破壞時(shí)間，ms。

因煤層沖擊傾向性4個(gè)因素對(duì)煤體沖擊危險(xiǎn)性的敏感度相對(duì)平均，故取b1=b2=b3=b4=0.25，并由式(7)～(11)可得煤層沖擊傾向性對(duì)沖擊危險(xiǎn)性的隸屬度如式(12)所示：

U2=0.25φRC+0.25φWET+0.25φKE+0.25φDT

(12)

3.3 煤體沖擊危險(xiǎn)性評(píng)估方法及分級(jí)

通過(guò)上述隸屬度分析，綜合式(1)，(6)，(12)得深井厚煤層大巷孤立煤體沖擊危險(xiǎn)指數(shù)如式(13)所示：

(13)

根據(jù)沖擊危險(xiǎn)指數(shù)U及沖擊地壓危險(xiǎn)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)深井厚煤層大巷孤立煤體沖擊地壓危險(xiǎn)可能性，沖擊地壓危險(xiǎn)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)由表5所示。

表5 沖擊地壓危險(xiǎn)等級(jí)劃分

3.4 梁寶寺煤礦大巷孤立煤體沖擊危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

梁寶寺煤礦35000采區(qū)主采3煤，煤厚7 m，平均埋深約1 000 m，煤層沖擊傾向性指標(biāo)如表6所示，35000采區(qū)下山間距為50 m，聯(lián)絡(luò)巷間距150 m。

表6 梁寶寺3#煤層沖擊傾向性指標(biāo)

將上述數(shù)據(jù)代入式(3)～(6)，式(8)～(12)可得

U1=0.4φ1+0.2φ2+0.4φ3=0.841 6

U2=0.25φRC+0.25φWET+0.25φKE+0.25φDT=0.97

將U1，U2代入式(13)得出梁寶寺煤礦35000采區(qū)沖擊地壓危險(xiǎn)性指數(shù)為

對(duì)照表5沖擊地壓危險(xiǎn)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)可知，梁寶寺煤礦35000采區(qū)沖擊地壓危險(xiǎn)性指數(shù)U=0.905 8>0.75，具有強(qiáng)沖擊危險(xiǎn)，與實(shí)際工程情況相符。因此包含采掘深度、煤層厚度、大巷間距和煤層沖擊傾向性的大巷孤立煤體沖擊危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)方法科學(xué)合理，可為實(shí)際工程提供借鑒。

4 結(jié)論

1)隨著采深的增加，孤立煤體應(yīng)力集中程度逐漸增大，大采深所造成的高自重應(yīng)力為大巷孤立煤體提供基礎(chǔ)靜載，同一尺寸的孤立煤體采深1 200 m時(shí)的垂直應(yīng)力峰值是500時(shí)的3倍左右，是大巷孤立煤體頻繁發(fā)生沖擊地壓的根源。

2)大采深條件下大巷孤立煤體隨著煤層厚度的增加，孤立煤體積聚的彈性能不斷增大，應(yīng)力集中程度逐漸增大，沖擊危險(xiǎn)性也隨之增大，煤層厚度是誘發(fā)孤立煤體沖擊的原因之一。

3)當(dāng)采深和煤層厚度不變時(shí)，隨著大巷間距的縮小，孤立煤體彈性承載區(qū)應(yīng)力逐漸集中，因此千米深井條件下大巷間距的不合理布置是孤立煤體沖擊頻發(fā)的主要原因。

4)提出包含開(kāi)采因素和煤層沖擊傾向性的深井厚煤層大巷孤立煤體沖擊危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)方法，使多因素條件影響下煤體沖擊危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)更加合理。