煤炭学报

作者：刘国磊, 王泽东, 崔嵛, 马秋峰, 颜磊, 韩玉忠,

关键词：应力差异梯度, 深部开采, 煤巷围岩, 冲击机理, 冲击地压,

以深部煤巷围岩为研究对象，针对冲击地压灾害严重、致冲机理研究尚不完善、防冲工程缺少更具针对性指导依据等问题，采用室内试验、数值模拟、理论分析等方法，从三向应力差异角度揭示深部煤巷围岩冲击致灾机理。基于采掘活动扰乱煤岩体三向等压状态导致围岩破坏的特点，通过PFC模拟试验和理论推导研究了不同应力路径下的煤体单元体响应特征，得到单元体失稳的应力差异判据，进一步提出煤巷围岩应力差异梯度Dg和应力差异梯度变化率Dgc的概念，基于Drucker-Prager准则分析了巷道围岩Dg演化特征，进而得到巷帮煤体Dg集中致冲的作用机理，并结合冲击地压事故案例进行分析验证。结果表明：煤体的应力差异承受能力随着应力路径的不同而存在显著差异；围岩应力演化的目标是Dg峰值降至极小值，围岩的破坏和屈服是Dg驱动作用的结果；围岩内应力差异梯度Dg随埋深增大和煤层冲击倾向性等级升高而增长，体现出明显的“上升—跌落—下降”梯度性质；Dgc表征围岩内Dg集中程度，Dg升高区煤体在应力扰动作用下，满足Dgc0 < D' gc < k1Dgc0时发生较稳定的变形、位移，满足k1Dgc0≤D' gc < Dgc时发生较稳定的整体失稳，满足D' gc≥Dgc时发生冲击地压；巷帮煤体冲击是围岩变形、破坏的一种极端演化形式；防冲机制应以弱化围岩Dg水平为核心，以Dgc控制为主要着力点。

来源：2023年第5期

《煤炭学报》期刊编辑部

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