非對稱開采條件下工作面“多向應力”變化特征研究

摘要：在非對稱開采條件下,工作面受上覆巖層自重應力、超前支承應力、采空區(qū)側(cè)向支承應力和回風巷煤柱應力等“多向應力”疊加影響,使得工作面應力呈“非對稱”性。為研究非對稱開采條件下工作面“多向應力”變化特征,基于微震監(jiān)測、應力在線監(jiān)測和理論計算,對母杜柴登煤礦30202工作面回采過程中所形成的非對稱開采條件下的應力變化進行分析;并基于工作面所受應力條件和圍巖體結(jié)構條件,分析了“多向應力”疊加顯現(xiàn)機理。結(jié)果表明:30202工作面回采期間,煤柱支承應力沿走向分為應力升高區(qū)、應力明顯降低區(qū)、應力緩慢降低區(qū)和應力穩(wěn)定區(qū),其應力峰值主要集中在工作面前方40 m左右,應力集中系數(shù)平均為1.61;在非對稱開采階段,在走向方向工作面超前支承應力影響范圍較回采初期增加了100 m左右;在不考慮垂直應力影響的情況下,相鄰工作面采空區(qū)的側(cè)向應力對30202工作面傾向方向的影響范圍為44 m,應力最大值為56.1 MPa。在“多向應力”耦合作用下工作面在回采過程中產(chǎn)生能量集聚,并在采動擾動下發(fā)生能量釋放,滿足了大能量事件發(fā)生的基本應力條件;同時在擾動條件下采空區(qū)發(fā)生高位頂板錯動,以及圍巖支護薄弱為大能量事件的發(fā)生提供了圍巖結(jié)構條件。研究結(jié)果可為工作面非對稱開采條件下采場礦壓顯現(xiàn)規(guī)律研究、頂板控制和巷道支護設計提供指導。