煤炭科学技术

作者：刘瑞, 周舒威, 秦世康, 何修涵, 冯建业, 郑晓东,

关键词：废弃矿井, 压氢储能, 采动影响, 相场法, 改造方法,

对废弃矿井大巷进行改造并用于压氢储能是实现废弃资源二次利用的有效方式和实现“双碳”目标的重要途径。受采动作用影响，废弃矿井大巷通常处于非等压状态，而非等压会降低硐室储能的可靠性。基于此，首先依据断裂过程中的剪切能量释放特性，建立了考虑气体压力、温度和剪切能量释放演化的相场断裂模型，并对该模型进行验证；其次依据提出的相场模型，对不同煤柱宽度和水平差下硐室潜在破裂面的起裂和发育特征进行研究；最后将提出的相场断裂模型与实际工程相结合，对不同围岩处理方式下的处理效果和起裂诱因进行研究。结果表明：所提出的相场断裂模型可以较好的描述硐室潜在破裂面起裂位置、起裂诱因和发育过程；煤柱的宽度直接影响硐室的起裂压力，煤柱越宽硐室起裂压力越大，且破裂面整体以剪切为主；硐室的破裂面分为主破裂面和次破裂面，煤柱宽度越大，次破裂面发育越深；硐室与采场的水平差同样影响硐室起裂压力，随着硐室与采场水平高度差增大，硐室围岩起裂压力先增大后减小，且破裂面出现由张拉应力引起的分叉现象；在对潜在破裂面进行止裂研究后表明，增打底部锚杆是提升硐室储氢性能最为有效的改造方法，其次为围岩进行注浆强化，进行采空区充填效果较弱；在采用锚杆索加强支护下的硐室起裂诱因为剪切应力，破裂面沿锚杆发育诱因为张拉应力。

来源：2025年第4期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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