大埋深坚硬顶板厚煤层冲击地压微震监测及防治措施

针对深部矿井冲击地压形成机理复杂造成其监测预警困难的现状,本文介绍了一种适用于大埋深坚硬顶板厚煤层冲击地压的多因素耦合监测及防治方法。首先通过数值模拟分析临空面超前区域应力分布时空演化特征;其次,分析了冲击前兆发生时微震监测、声发射电磁辐射监测以及支架阻力监测曲线的变化规律,判断超前区域存在冲击危险性后,现场采取大直径钻孔进行卸压。以巴彦高勒煤矿311305工作面为工程背景开展了该方法的现场实践,通过数值模拟计算临空工作面回采至300m附近时超前应力大小和应力集中系数远超正常值,结合回采过程中工作面超前区域微震监测、声电辐射强度强度曲线的变化特征和现场超前区域30m内的钻检结果,判定311305工作面回采至300m附近时具有强冲击危险性,现场采用110mm大直径钻孔进行卸压,有效降低了311305临空回采面"初次见方"时冲击地压的发生几率。     

冲击地压实时监测预警技术及其应用

为了加强对强冲击危险工作面冲击地压的监测,根据覆岩运动理论提出了钻屑当量与煤体相对应力之间的关系,研制了属于中后期预警和局部预警的冲击地压在线实时监测系统。通过现场应用,结果表明:该系统能够动态监测不同孔深的煤体应力变化,能有效地对现场冲击危险状况进行实时在线监测和预警,使强冲击危险工作面及时采取防范措施和局部解危措施。实践证实冲击地压在线监测预警技术有助于强冲击危险工作面的安全开采。     

冲击地压矿井采区下山保护煤柱合理宽度研究

留设合理宽度的采区下山保护煤柱是防范采区下山发生冲击地压的关键。为探讨冲击地压矿井采区下山保护煤柱宽度的确定方法,以李楼煤矿采区下山保护煤柱合理的宽度确定为工程背景,运用矿压理论研究了工作面向采区下山推采过程中覆岩运动规律、支承压力演化特征、冲击地压类型及其发生机制,分析了现场工作面推采过程中的微震监测数据和应力动态监测数据,综合确定了李楼煤矿工作面采动影响范围,提出了以防范各类冲击地压为原则的采区下山保护煤柱宽度的综合确定方法,并进行了工程验证。结果表明:①随着工作面向采区下山推进,采区下山保护煤柱宽度逐渐减小,工作面超前支承压力与采区下山侧向支承压力及两翼工作面超前支承压力将发生叠加、集中,震动附加应力与采区下山侧向支承压力叠加程度逐渐增大;②采区下山可能发生静动载叠加型、应力叠加型和蠕变型等3类冲击地压;③工作面超前、滞后采动影响距离为235 m,侧向采动影响距离为105.5 m;④从防范采区下山动静载叠加型、应力叠加型和延后蠕变型冲击地压的角度,综合确定李楼煤矿采区下山一侧保护煤柱宽度应不小于235 m。回采后期现场监测结果与收尾情况初步验证了当前李楼煤矿采区下山一侧保护煤柱240 m的合理性。     

钻孔卸压技术在新安煤业公司3306工作面的应用

新安煤业公司随着投产时间的推移,生产水平向深部转移。防治冲击地压工作严峻而紧迫。3306工作面处于-550m水平,因煤层赋存条件影响,地压显现开始出现,对工作面安全生产造成隐患。针对3306工作面存在的冲击地压隐患,新安煤业公司采取大直径钻孔卸压释放煤体一围岩内储存的弹性能量的方法,实现了煤、岩层卸压,降低了冲击危险性,避免了冲击地压的发生。     

应力实时在线监测系统在冲击地压危险工作面的应用

冲击地压是煤矿长期存在的安全问题,近年来,随着矿井采深越来越深,地质条件越来越复杂,发生冲击地压的可能性逐渐增高。加强冲击地压监测监控,是预防冲击地压发生的关键工作之一。济宁二号煤矿93下07工作面为冲击地压"A"级隐患特殊工作面,回采过程中在工作面两顺槽安装应力实时在线监测系统,实现了对工作面前方煤体应力变化情况的实时定量监测,为工作面超前应力判断提供了数据支持,取得了良好的效果。     

巨厚砾岩特厚煤层工作面回采扰动影响范围分析

针对巨厚砾岩下特厚煤层工作面冲击地压防治技术难题，以河南义马矿区耿村煤矿13230回采工作面为例。通过数值模拟和现场实测数据分析，探索了工作面超前扰动影响范围。数值模拟得到，工作面超前支承压力影响范围为305 m。微地震监测数据揭示的13230工作面回采超前扰动影响范围平均为275 m。煤层钻孔应力数据揭示的13230工作面回采超前扰动影响范围平均为265.4 m。综合数值模拟结果和现场实测数据的分析结果得出，在13230工作面回采过程中超前工作面300 m范围内实施卸压措施，提高了冲击地压防治效率，保障了工作面的安全回采。     

急倾斜特厚煤层回采速度诱发冲击地压实践研究

为研究乌东煤矿急倾斜特厚煤层综放面回采速度对冲击地压的影响,采用理论分析和现场监测的方法,分析了不同回采速度微震事件能量释放特征和构造应力区的能量变化特征,建立了综放面回采速度动态调控方法,并在实际回采中得到很好的应用。研究表明:回采速度与微震事件能量具有相关性,回采速度达到6 m/d时微震事件能量突增,发生冲击地压的可能性大幅度提高。理论计算得出构造应力区发生冲击地压临界值为1.29×105J,回采速度从4 m/d增加到6 m/d,应力梯度区和高应力区的能量突增,且速度为6 m/d应力梯度区的能量变化最明显。同时基于日微震事件特征和单位推进度微震事件特征确定的动态调控阈值,为实现急倾斜特厚煤层综放工作面安全开采提供科学依据。     

深井综放工作面低应力开采防治冲击地压工程实践

该文基于冲击地压实时监测预警系统,提出"低应力"开采防治冲击地压的理念,通过降低工作面冲击地压监测预警系统阈值,提高煤体应力危险级别,提前采取卸压保护,避免黄色预警、杜绝红色预警。工程实践表明该方法可提前预警并处理冲击危险区,现场应用效果较好,为深井综放工作面冲击地压防治提供了一种新思路。     

基于震动波CT探测的冲击地压危险性分析及防治实践

山东滕东生建煤矿3下113工作面受采空区、断层、煤柱与采动影响的多重作用，具有强冲击危险性，为掌握工作面内的应力异常区分布特征，提出了利用震动波CT探测技术、结合开采前的静态评价结果，进行冲击地压危险性分析，并开展针对性的防治措施。经过探测与分析，得到A、B、C3个潜在冲击危险区及6个可能未揭露断层，回采前针对潜在冲击危险区采取了大直径钻孔、爆破卸压、断底等针对性措施，并采用微震、应力监测手段进行了卸压效果检验，最终实现了强冲击危险工作面的安全回采。该技术体系可以为类似条件下的冲击地压危险工作面提供良好的借鉴作用。     

耿村煤矿13230工作面冲击危险性评价及防冲措施研究

针对耿村煤矿13230工作面超深高瓦斯厚煤层巷道冲击地压等问题,分析了诱发13230工作面发生冲击地压的因素,对工作面支承压力进行力学分析,建立力学模型,结合叠加应力理论给出了工作面支承压力计算公式,评估了冲击地压风险发生情况。根据风险评估结果,提出了治理、预测预警、卸压冲击地压综合防治系统,建立了“钻屑和应力监测为主、微震矿压监测”为辅的综合监测预警体系,该防治预警系统对煤矿冲击矿压的防治起到良好的效果。     

“两硬”条件下冲击地压微震信号特征及前兆识别

结合微震监测数据,对大同忻州窑矿8935“两硬”条件工作面回采过程中发生的冲击现象进行分析;从微震事件震源定位、能级与频次关系以及冲击前微震信号频谱演化规律等方面讨论了该工作面冲击地压机理及前兆信息特征。研究表明：8935工作面冲击地压为坚硬顶板破断诱发煤柱区域积聚能量的突然释放所致;冲击震源多在工作面超前50 m范围内沿采空区煤柱侧,且主要集中在坚硬顶板断裂后发生压缩、反弹的空间区域;冲击地压前微震事件频次、能量、微震信号 b 值及主频均呈下降趋势。冲击地压前微震频谱主要集中在5~60 Hz,微震主频急剧降低和幅值明显升高可视为冲击前兆特征之一。     

冲击地压工作面危险区域治理方案

冲击地压灾害对煤矿安全生产及工作面作业人员生命安全造成了严重的威胁.为了对冲击地压工作面危险区域进行有效治理,以陕西某矿203工作面为工程研究背景,通过现场实测、理论分析等综合方法,确定了203工作面冲击地压强危险区域为"双面见方"的区域.根据203工作面回采中支承压力的动态分布特点,布置了PASAT-M型预警微震探测...     

塑性区瞬时恶性扩张诱发冲击灾害机理

为探究煤矿冲击灾害的发生机理,以耿村煤矿"12·22"冲击地压事故为背景,采用数值模拟方法分析了工作面回采对13230工作面运输巷围岩区域应力场的影响,得出了沿巷道轴向的主应力曲线。在受到回采工作面割煤、放煤、初次来压或周期来压、前方或侧向移动支承压力等外界扰动的作用后,回采巷道围岩塑性区最大尺寸扩张了2.2~3.4倍,由此揭示了耿村煤矿"12·22"冲击灾害的发生机理:在该地质环境下,受到外界扰动等触发事件的诱导作用后,13230工作面运输巷围岩区域应力场发生突然改变,引发煤岩体内的弹性能以震动、声响和煤岩体抛出等形式进行释放,出现爆炸式的动力破坏,并造成距离工作面150 m范围内的巷道破坏严重。     

特厚煤层综放工作面防冲煤柱宽度优化

为研究强冲击倾向性特厚煤层综放工作面区段煤柱合理宽度,对华亭煤矿250102工作面频发的冲击地压现象进行分析,发现250102工作面20m区段煤柱内存在着极易诱发冲击地压的应力条件,具有典型的煤柱型冲击地压特征。采用数值模拟和理论计算的方法对2501采区工作面区段煤柱合理宽度进行模拟计算。研究表明：当煤柱宽度为5m时,应力集中系数最低,为1.14,冲击危险程度较低|当煤柱宽度为20m时,应力集中系数达到最高,为3.40,冲击危险程度达到最大|当煤柱宽度为25m以上时,应力曲线由单峰转化为双峰,煤柱由小煤柱的屈服阶段进入到大煤柱的承载阶段,冲击危险程度在不断降低|理论计算得出适合2501采区工作面区段煤柱宽度为5.64m,与数值模拟结果较为吻合。2501采区后续工作面均采用6m宽的区段煤柱,经实践验证,该宽度的区段煤柱对华亭煤矿冲击地压的防治效果较好。     

巨厚砂岩层组综采工作面强矿压显现机理研究

以纳林河二号井31102工作面回风巷强矿压显现为背景,采用理论分析、现场实测等方法,对巨厚砂岩层组综采工作面强矿压显现机理进行研究。研究表明:31102工作面进入双工作面见方阶段时,采场覆岩结构为标准的载荷"三带"结构;基于31102工作面双见方阶段覆岩结构,建立了走向支承压力估算力学模型,得出双见方阶段31102工作面超前42.69~215.67 m范围达到发生冲击地压的应力条件;中等冲击危险范围为57.47~137.02 m,该范围"DLZ"传递的高应力为双见方阶段31102沿空巷强矿压显现的主要原因。31102回风巷强矿压控制机理为:确定合理的卸压参数,通过大直径钻孔释放煤体积聚能量,同时尽量减少对围岩结构的破坏,确保巷道围岩处于"低应力-低扰动"状态。     

深井冲击地压回采巷道围岩变形破坏规律研究

为了掌握深埋坚硬特厚煤层冲击地压作用下的巷道围岩变形规律,为深部矿井深化冲击地压防治提供依据,采用理论分析、FLAC3D数值模拟及现场试验等综合手段,研究了胡家河煤矿回采期间受冲击地压影响的402102工作面回风巷围岩冲击变形破坏机制及破坏规律。研究结果表明：深部条件下回采扰动达到一定程度后,巷道围岩变形会急剧增长,距离工作面越近,变形变化趋势越大,顶板围岩受超前支护影响变形趋于平缓,最大围岩位移量达180mm|在距离工作面前方45～55m范围内,巷道围岩受采动影响剧烈,围岩变形明显,主要表现为顶板及煤柱侧围岩变形,且顶板围岩塑性区破坏深度达3m以上。     

高地压矿井首采工作面矿压规律实测研究

郭屯煤矿属于高地压矿井,且首采1302综采工作面具有冲击地压现象。为了研究高地压条件下矿井首采面的矿压规律,对其矿压显现规律和冲击地压现象进行监测并加以分析,以便评价冲击地压条件下的支架适用性并提出有效的防治冲击地压措施。经过现场实测分析得出:工作面初次来压步距48.5m,周期来压步距24.5m,并且在开采1302首采工作面时,工作面内发生冲击地压的可能性较小。     

深部坚硬顶板厚煤层开采冲击矿压规律及防治技术

以古城矿深部坚硬顶板厚煤层开采为研究背景,分析了2103工作面冲击矿压事故的诱因,总结了矿井冲击矿压的规律,得出了深部厚煤层开采冲击显现更加频繁,事件能量及影响范围更大,以及断层及覆岩活动是诱发冲击矿压的主要因素。同时,指出了深部厚煤层卸压时效较短,并基于矿井实际条件提出了基本卸压措施和补强卸压措施。以大直径钻孔、煤体及顶底板爆破等技术手段,对巷道及工作面采取相应的卸压措施,以钻屑法为点检测手段验证卸压效果。现场实践表明,该措施能够有效防治冲击矿压,降低了冲击事故的发生。     

深井特厚煤层工作面强烈动压区安全开采技术

为保障深井特厚煤层工作面在强烈动压区的安全开采,以新巨龙矿井2302S工作面为背景,通过现场监测、数值模拟和理论分析,研究了深井特厚煤层工作面强烈动压区的致灾机理与安全开采技术。研究结果表明：应力监测得到的强烈动压区内冲击地压危险区超前影响距离约为117 m,峰值影响距离约为48 m,压架危险区超前影响距离约为26 m,并采用数值模拟进行了验证;工作面过强烈动压区时存在煤柱冲击和采场压架两类动力灾害,诱发煤柱型冲击地压的机理主要在于工作面开采引起煤柱应力高度集中;诱发采场压架的主要机理在于支架控顶距的突变导致支架载荷异常;根据强烈动压区致灾机理提出了相应的安全开采技术,并进行了现场验证,保障了工作面的安全开采。