唐口煤矿冲击地压诱因危险性分析与区域防冲技术

冲击地压是深井厚煤层开采所面临的难题。以唐口煤矿630采区为例,分析可能诱发603采区冲击地压的各类因素并进行危险性评价,采取有针对性的区域防治措施。结果表明,630采区3上煤层及其顶板具有弱冲击倾向性,其煤层厚度变化诱发冲击地压危险的影响较大;能够对630采区产生冲击影响的岩层有2层,为10.83m中粒砂岩和8.47m中粒砂岩。从防冲角度讲,唐口煤矿合适的区段煤柱为4m。     

特厚煤层综放工作面冲击地压危险性评价研究

耿村煤矿12220工作面埋深大,临近采空区,煤层结构复杂,顶板具有坚硬巨厚砾岩,煤层具有中等冲击倾向性。因此,工作面在掘进及回采过程中存在发生冲击地压的可能。为较为准确和定量地评价工作面的冲击地压危险性,运用综合指数法、可能性指数法和冲击倾向性评价法等对工作面冲击地压危险性进行评价;并对工作面冲击地压危险区域进行划分和危险等级的确定,为工作面掘进及开采期间制定防治技术提供了依据。     

厚硬火成岩下突出煤层动力灾害致因研究

针对海孜煤矿主采煤层顶板上部厚层坚硬火成岩造成的突水、瓦斯突出、冲击地压和地表沉陷等煤岩动力灾害,采用煤样SEM（扫描电镜）分析、组分和反射率测定等方法,研究了厚硬火成岩下突出煤层物性参数特征,采用板应力拱平衡理论研究了采动离层裂隙发育规律,采用梁结构破断弹性理论研究了厚硬火成岩对冲击地压和突水的影响,以揭示厚硬火成岩下突出煤层动力灾害的致因。研究结果表明,巨厚火成岩的热演化和圈闭作用,导致下伏各煤层孔隙发育,吸附瓦斯能力增强,各煤层突出危险性增加;厚硬火成岩为矿井主关键层,受采动影响能长期保持不断裂,其下伏煤岩层的裂隙与离层能长期不闭合,能为卸压瓦斯抽采创造条件;但随着煤层的持续和大面积开采,厚硬火成岩突然破断滑落,破断过程中释放出大量能量并向周围传播,容易引起冲击地压、矿井水灾、瓦斯突出及地表沉陷等复合型动力灾害。     

义马煤田煤层上覆巨厚砾岩与冲击地压的关系

研究了煤田巨厚砾岩和马凹组地层的厚度和岩性等特点,分析了巨厚砾岩诱导冲击地压发生的机理,表明了义马煤田冲击地压多发生在巨厚砾岩厚度较大区域,煤层上覆巨厚砾岩厚度越大的区域,采后易造成悬臂梁,导致坚硬顶板弹性能的蓄积,当弹性能超过坚硬顶板的强度时,便会发生冲击地压。     

孤岛巨厚砾岩层冲击地压预测预报及综合防治

义煤集团千秋煤矿2#煤层下部分层为具有强冲击倾向性煤层。由于采区开采顺序不合理,致使该矿21141工作面形成孤岛开采,又因工作面上覆巨厚砾岩,掘进过程中发生冲击地压的危险性增大。在分析冲击危险区域的基础上,进行有效预测预报并采取了冲击地压防治措施,为孤岛工作面掘进期间冲击地压的防治提供了科学依据。     

煤层顶板突水过程模拟分析

为预防煤层开采面临的顶板突水灾害,提高煤层顶板离层水害防治效果。以范各庄煤矿9号煤层突水实例,利用RFPA^2D数值模拟软件,模拟了煤层顶板受采动和围岩应力影响后突水的全过程,分析了范各庄煤矿回采9号煤层时的顶板突水原因。结果表明,范各庄煤矿9号煤层突水是矿山围岩应力、采动影响和含水层水力梯度共同作用的结果,煤层顶板受应力场和渗流场的影响,隔水层中的裂纹逐渐产生、扩展、贯通,直到顶板失稳,并形成导水通道,导致突水灾害发生。     

采场上覆巨厚砾岩层运动对冲击地压诱因的实验与理论研究

采用相似模拟试验和理论计算的方法,对采场上覆巨厚砾岩层的运动规律进行研究,并分析其运动对冲击地压诱发因素的影响。下位巨厚砾岩层的大面积悬顶下沉会在工作面前方煤体及巷道围岩中增加静载荷的积聚,提高了冲击地压诱发的机率;下位砾岩层达到极限悬顶步距断裂垮落时,会通过煤层释放其积聚的弹性变形能并在采空区后方产生较大的冲击荷载,在该动载荷的扰动下有可能诱发能级较大的冲击地压事件。上位巨厚砾岩层能在21141工作面开采范围内保持稳定,岩层弯曲下沉量较小,对特厚煤层开采所引起的上覆岩层冒落、下沉、离层起屏蔽和缓冲作用,因此对冲击地压诱发因素的影响较小。     

冲击地压灾害的预防与治理

本文介绍了峻德矿区冲击地压情况,并针对峻德煤矿现状进行剖析原因,探讨了冲击地压形成的内因及外因,从理论和实践的角度分析总结提出防治对策和可行性技术方案,提出了开采解放层、煤层注水、大孔径煤层卸压、顶板预裂爆破等治理措施。     

急倾斜水平分段放顶煤开采应力分布规律及冲击地压防治北大核心

为了揭示急倾斜煤层水平分段放顶煤开采应力场分布特征及冲击地压显现规律,以王家山煤矿东一采区为工程背景;理论分析了急倾斜水平分段开采冲击地压显现特征,数值模拟分析了急倾斜煤层水平分段开采应力场演化规律;揭示了急倾斜煤层水平分段开采矿震动载扰动诱发底煤冲击地压显现的规律。结果表明:随着开采分段数增加,工作面采动应力持续增大,顶板巷应力集中程度高于底板巷,最大主应力由原水平方向分布转为沿垂直煤层倾向分布,导致顶板巷周围煤体水平应力集中程度高;工作面煤体水平应力场倾向方向呈现先增大再减小的趋势,且顶板侧水平应力明显高于底板侧水平应力,应力峰值与开采深度呈线性正相关关系,顶板巷冲击危险性明显较高。根据冲击地压发生规律,针对性制定了急倾斜水平分段开采冲击地压防治方案并进行了防治实践,监测表明防冲效果显著。     

采场覆岩层离层积水对开采的影响及防治

焦坪矿区巨厚砾岩和软岩在煤层开采初期岩层沉降不一致,易形成离层空间并蓄水,随开采推进岩移活动加剧,造成短时间的泄水,从而发生突水事故.本文通过对玉华煤矿的采后岩层移动规律和几次突水事故原因及特点进行分析,阐明了突水原因并提出了顶板覆岩离层积水的有效控制和预防措施.     

西部生态脆弱矿区矿井突水溃沙危险性分区

以榆神府矿区为例,开展了以多因素融合为基础的突水溃沙评价研究。在突水溃沙机理分析的基础上讨论了突水溃沙灾害形成的影响因子,选取沙层厚度、含水层富水性、有效隔水层厚度和采动空间等作为研究榆神府矿区突水溃沙的关键因素,编制了无量纲图,采用熵权法确定了各因素的权重,在GIS平台下构建了基于多因素融合技术的榆神府矿区突水 溃沙评价模型,以此为基础对榆神府矿区突水溃沙危险性进行综合分区,经验证,评价结果较为合理,说明构建的评价模型适用于榆神府矿区突水溃沙危险性评价。     

尖点突变理论在顶板突水规律研究中的应用

以大佛寺煤矿工程为背景,运用关键层理论与尖点突变理论分析了采场顶板透水的发生机理,认为基岩关键层突发性破断失稳是顶板突水的诱因。通过建立基岩关键层破断力学模型,得到了表征断裂过程的势函数,定性解释了顶板突水机理,定量得到了基岩关键层极限跨距及顶板突水的充分必要条件。最后与固体相似模拟实验结果对比分析,说明应用突变理论分析顶板突水机理是可行的。     

STUDY ON HARD ROOF ROCKBURST IN COAL MINE

Based on practical observation in Mentougou Mine, a general law of roof rockburst is put forward. The destabilization theory of roof rockburst has been established. The general laws of microquake premonition and earth sound in roof rockburst is advanced. The relationship between roof rockburst and rockburst of coal body is studied.     

平朔安太堡三号井工矿突水机理初探

针对平朔安太堡三号井工矿突水灾害,通过地质分析、河道渗漏观测、钻探、抽水试验等综合方法,依据井上、井下水中NO3-,NO3--N等离子特征分析了井下突水机理,研究了井下突水与地表平鲁区生活排污水、平鲁化肥厂排水及矿井排水之间的内在关系,初步查清了富水区及强富水带,为矿井防治水提供了依据.     

厚基岩采场弱胶结岩层动力溃砂机制研究现状与展望

我国西部矿区黄陇、宁东两大煤炭基地发生的采场顸板溃水溃砂与强矿压显现叠加灾害是一种厚基岩采场顶板弱胶结岩层动力溃砂灾害.该灾害类型在表象、物源和动力源上均不同于以往浅埋、近松散层采场的非动力溃水溃砂灾害,是一种新型的采场顶板灾害.由于该类型灾害突发性强、破坏性大、冲击力大,对安全生产带来严重威胁,致使如何有效防控灾害的...     

晋城成庄井田煤层气直井开发后煤层底板突水危险性评价

以晋城矿区成庄井田为依托,分析煤层气开发后煤层底板岩石破裂压力、地应力、煤层底板含水层水压和隔水层有效厚度等条件,建立了煤层气开发后煤层底板突水危险性评价理论与方法,揭示煤层气直井开发对煤炭开采底板突水影响机制。研究结果表明:煤层气井煤层底板完井深度和采动矿压与承压水的水压使煤层底板隔水层形成贯通的破裂,如果隔水层中的最小水平主应力大于承压水的水压,从应力方面,就不会发生突水,如果相反,就会发生突水;煤层气井煤层底板完井深度和采动矿压与承压水的水压未能使底板隔水层形成贯通的破裂,开采煤层承受的水压与煤层到主要含水层间有效隔水层厚度之比,决定了煤层底板突水危险性。根据煤层底板隔水层岩石破裂压力、水压和水压与隔水层厚度比值等关键参数,将煤层底板突水危险性划分为安全(Ⅰ)、中等安全(II)、安全性差或有危险(III)和安全性极差或极有危险(Ⅳ)4类。成庄井田太原组15号煤层距奥灰含水层间距小,且变化大,煤层气垂直井开发后煤炭开采受奥灰水威胁。如果9号煤层气完井深度与煤炭开采底板破坏深度15 m相同计算,煤层底板突水危险性主要为中等安全,仅在深部存在突水危险性;煤层气开发后3号煤层开采过程中不会发生底板突水。     

冲击地压工作面瓦斯异常涌出原因分析及防治技术

针对冲击地压工作面瓦斯异常涌出问题,在统计分析多个冲击地压工作面瓦斯涌出异常诱发因素基础上,研究了冲击地压工作面瓦斯异常涌出原因分析及防治技术。分析结果表明:冲击地压工作面瓦斯异常涌出影响因素主要有煤岩固有冲击属性、瓦斯含量（压力）、开采深度、坚硬顶板、地质构造、开采技术条件等。冲击地压工作面异常涌出防治技术是在开采过程中实施钻孔卸压、顶板预裂爆破、煤层注水、深孔爆破、瓦斯抽采、强化支护、综合监控监测及安全防护等措施,降低冲击地压及伴生瓦斯异常涌出危险。研究结果在宽沟煤矿I010202工作面实施应用,取得了良好的效果,确保了工作面的安全回采。     

补连塔煤矿四盘区顶板突水机理及防治

采用理论分析与工程测试相结合的方法,对神东矿区补连塔煤矿四盘区31401工作面异常突水机理进行了深入研究.结果表明：31401工作面突水的水源来自基岩（厚120～190 m）上部的砂砾含水层.按传统估算方法确定的顶板导水断裂带最大高度为55 m,达不到砂砾含水层,不应发生周期性的顶板突水.但2个钻孔实测的顶板导水断裂带高度达140.5～154.0 m,达到砂砾含水层,从而引发了工作面顶板突水.覆岩主关键层位置距离开采煤层较近,是导致顶板导水裂隙高度偏高和顶板异常突水的根本原因.根据四盘区所有钻孔柱状覆岩主关键层位置的判别结果,对四盘区后续工作面顶板突水危险区域作出了预测,31401工作面区域的预测结果已得到了生产实践的验证.     

基于多源数据融合的矿井水害“一张图”预警平台构建与应用

现阶段矿井水害预警工作以水文地质参数、应力、应变等指标的阈值上下限监测为主,监测到的信息难以体现工作面开采过程中复杂的突水机理。为解决亭南矿在开采过程中顶板及老空水突水的监测预警问题,以“上三带”理论为基础,采用单因子监测指标梳理、多源数据融合预警方法,基于Spring Boot框架和GIS技术构建并设计了矿井水害“一张图”预警平台。结果表明：①该矿水害预警指标选取应集中在矿井水情、水文信息、微震导水通道监测及涌水量预测方面;②平台具备矿井水情风险五大数据库以及基础信息管理、数据信息管理和多源数据融合预警三大主要功能;③将导水裂隙带高度、进尺点与采空区距离、水压变幅3个指标的监测数据划分成4个预警等级,有效满足了矿井水害防治的实际需要。该平台的建立有助于矿井水害“一张图”管理模式的形成。     

房柱法开采矿山采空区失稳模式及机理

房柱法开采矿山采空区稳定性状态是由矿柱和顶板两个基本要素共同决定的。介绍了矿柱和采空区顶板失稳的模式,根据矿山压力与岩层控制理论,分析了矿柱和采空区顶板破坏的力学机理,并对影响矿柱稳定性的因素进行了总结归纳。