深部高构造应力巷道冲击地压孕育演化规律研究

深部高构造应力巷道冲击地压孕育演化规律研究摘要：随着煤矿生产深度不断增加，深部高构造应力巷道的冲击地压问题日趋突出。针对这一问题，本文基于实验模拟和数值模拟相结合的方法，对深部高构造应力巷道冲击地压的孕育演化规律进行了研究。实验模拟结果表明，在深部高构造应力巷道的施工过程中，仪器观测和数据采集是评估冲击地压风险的关键。数值模拟结果表明，在特定的冲击地压条件下，深部高构造应力巷道的孔壁受压变形规律与支承结构形态密切相关。本文认为，深部高构造应力巷道的冲击地压是由多种因素综合作用所致，应该针对性地开展支护设计和施工工艺的研究，以提高深部巷道冲击地压的防治水平。

关键词：深部煤矿、高构造、应力巷道、冲击地压、孕育演化规律、实验模拟、数值模拟、支护设计、施工工艺、防治水平

一、引言

随着煤矿生产深度的不断加深，深部煤矿资源的开发利用迫切需要深入研究深部煤矿巷道稳定性问题。深部高构造应力巷道是深部煤矿开发中常见的一种地质结构，其稳定性受到冲击地压、岩层断层活动、地应力、地压等多种因素的影响。其中，冲击地压是目前深部高构造应力巷道面临的主要稳定性问题之一。因此，开展深部高构造应力巷道冲击地压的孕育演化规律研究，对于指导实际工程设计和施工具有重要意义。

二、实验模拟研究

为了研究深部高构造应力巷道的冲击地压孕育演化规律，本文采用了实验模拟和数值模拟相结合的方法。实验模拟采用了人工合成岩体模型，设置了不同的工况参数，在工作面进行了多种实验研究。实验结果表明，在深部高构造应力巷道的施工过程中，仪器观测和数据采集是评估冲击地压风险的关键。具体来说，应确立合理的观测方案和数据采集周期，根据实际情况调整观测点和观测参数，并结合现场实测数据进行数据校核和验证。

三、数值模拟研究

为了更加深入地研究深部高构造应力巷道的孔壁受压变形规律和支承结构形态的影响，本文采用了数值模拟方法。数值模拟采用了FLAC3D软件，建立了深部高构造应力巷道的三维仿真模型。在特定的冲击地压条件下进行数值计算，研究了巷道稳定性的孕育演化规律。数值模拟结果表明，在深部高构造应力巷道的孔壁受压变形规律中，支护结构形态是对孔壁受压情况影响最为显著的因素之一。因此，巷道的支护设计和施工工艺应该针对性地进行研究，以提高深部巷道冲击地压的防治水平。

四、结论和建议

通过实验模拟和数值模拟的研究，本文得到了深部高构造应力巷道的冲击地压孕育演化规律的一些结论，同时也发现了巷道支护设计和施工工艺的一些问题。基于这些结论，本文提出以下建议：

（1）加强深部巷道冲击地压的实时观测和数据采集，健全科学的巷道稳定性评价体系。

（2）针对深部巷道的孔壁受压变形规律和支承结构形态，开展更加深入的数值模拟研究。

（3）开展深部巷道支护设计和施工工艺的针对性研究，提高深部巷道冲击地压的防治水平和施工效率。

综上所述，深部高构造应力巷道冲击地压的孕育演化规律以及巷道的支护设计和施工工艺是当前深部煤矿巷道稳定性研究中需要重点关注的问题。本文的研究结果为相关领域的研究工作提供了理论基础和实践经验，也为煤矿巷道的稳定性防治提供了技术支撑（4）加强巷道支护材料和设施的研究和开发，提高其适应不同地质条件和工作面条件的能力。

（5）探索使用新型支护技术和设备，如预应力锚杆、无炸药锚杆、装配式支护等，提高巷道支护效率和安全性。

（6）加强巷道施工质量管理和安全管理，确保施工过程中各项工作的顺利进行和安全可控。

（7）完善煤矿巷道稳定性监测系统，建立煤矿企业巷道稳定性紧急响应机制，及时处理巷道安全隐患和突发事件。

总之，深度研究深部高构造应力巷道冲击地压及其稳定性问题，探索巷道稳定性评价和支护设计的新途径和新方法，对保障煤炭资源的有效开采和安全生产，具有重要的现实意义和科学价值煤矿巷道的稳定性问题是随着煤炭开采逐渐深入和煤矿规模的扩大而日益凸显的。相较于浅井煤矿，深部煤矿巷道所受应力更大，地质条件更为复杂，地应力分布更不均匀，地压变化更为剧烈，更容易出现巷道冲击地压等安全事故。如何有效应对深部高构造应力巷道冲击地压问题，提高巷道稳定性和支护效率，是目前煤矿生产中亟需解决的问题。

针对上述问题，可从以下几个方面展开研究：

1.深入探究深部高构造应力巷道冲击地压机理

深部高构造应力基本规律是应力随采深度增大而增大，形成“应力差异性”效应。同时，不同煤层之间地质条件差异和工作面开采强度不同等因素，也会影响巷道地压变化规律。因此，针对该问题的研究应在深入了解煤层地质结构和应力场分布基础上，对巷道冲击地压机理进行模拟和研究，探讨应力差异性效应对巷道稳定性的影响及其变化规律。

2.建立巷道稳定性评价体系

建立巷道稳定性评价体系是有效保障煤矿生产安全的基础。该评价体系应综合考虑煤层地质结构、地应力分布、巷道支护结构及材料、巷道开挖技术等因素，对巷道稳定性进行定量评估，提出巷道稳定性分级标准和建议的支护设计方案。

3.优化巷道支护材料和设备

针对不同地质条件和工作面条件，研发更适用的巷道支护材料和设备，以优化巷道支护效果，提高支护安全性和稳定性。例如，研发预应力锚杆、无炸药锚杆、装配式支护等新型支护技术和设备，以应对深部高构造应力巷道的支护需要。

4.加强巷道施工质量和安全管理

在巷道开挖和支护过程中，应加强施工质量和安全管理。对于巷道开挖过程中出现的地质突变和巷道冒顶等情况，及时进行评估和处理。同时，加强对巷道支护材料和设备的质量监督和检测，确保施工工艺和质量的可靠性。

5.完善巷道稳定性监测和应急响应机制

建立巷道稳定性监测系统，及时监测巷道支护结构和材料的状态，并且建立煤矿企业巷道稳定性紧急响应机制，对突发事件进行快速响应和处置。这样可以及时识别巷道安全隐患，预防煤矿事故的发生。

综上所述，对于深部高构造应力巷道冲击地压及其稳定性问题需要进行多角度的研究和探索。需要完善巷道稳定性评价体系，加强巷道支护材料和设备研发，优化巷道支护效果，加强施工质量和安全管理，完善巷道稳定性监测和应急响应机制等方面的工作，确保煤炭资源的有效开采和安全生产针对深部高构造应力巷道冲击地压的稳定性问题，还有以下建议的支护设计方案。

6.采用多种巷道支护方式

对于不同地质条件和工作面情况下的巷道，应采用多种巷道支护方式，如钢筋网片加注浆、锚喷法、活动支架和预应力锚杆等方式结合使用。这样可以提高巷道支护结构的稳定性和抗裂性能，同时也能够降低施工成本，减少工期。

7.优化巷道支护结构设计

在设计巷道支护结构时，应考虑支护材料的强度和韧性特性，并根据地质条件和巷道工作面情况进行巷道支护结构的优化设计。同时，还需要根据巷道的使用情况考虑巷道支护结构的可维护性和加固性，确保巷道支护结构能够长期稳定运行。

8.开展巷道支护技术培训和交流

加强巷道支护技术人员的培训和交流，提升其巷道支护设计和施工管理水平，增强其对深部高构造应力巷道冲击地压稳定性问题的认识和应对措施，以提高巷道支护技术的水平和应对能力，确保巷道支护工作的稳定性和安全性。

9.深入研究巷道支护的新技术和新材料

针对深部高构造应力巷道冲击地压及其稳定性问题，应加强对巷道支护的新技术和新材料的研究与开发，积极探索新型巷道支护材料和设备，提高巷道支护效率和安全性，为解决巷道工程稳定性问题提供更加可靠的技术支持。

总之，深部高构造应力巷道冲击地压稳定性问题是一个复杂而严重的问题，需要多方面的工作和措施来加以解决。除了以上提出的支护设计方案，我们还需要从政策、管理、技术、设备等多方面进行系统性的思考和解决，努力保障煤炭资源的安全