强冲击厚煤层上保护层尖灭区域冲击地压防治技术

为保证上保护层尖灭被保护层工作面的回采安全,根据华丰煤矿地质条件,采用理论研究和数值分析的方法,研究其冲击地压发生机理和防治技术。结果表明:单保护层开采条件下,工作面大部分处于卸压范围内,上巷附近区域煤体应力产生集中,易发生冲击地压。通过采用"负煤柱"沿空掘巷能有效降低上巷附近区域煤体应力,促使高应力向深部转移。     

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。     

深部急倾斜特厚煤层分层开采冲击地压防治技术

为了防治砚北煤矿1502采区急倾斜特厚煤层水平分段开采的冲击地压.对该矿冲击地压发生的影响因素及实测数据进行了分析研究,得出运输巷冲击地压的发生主要受上下分层工作面采掘交替影响,在上部回采工作面超前下部掘进工作面80～150 m时影响最为明显;回风巷除受采掘交替影响外,还受地质构造应力的影响,在煤层倾角突变处的前方10...     

巨厚坚硬顶板条件下断层诱冲特征及机制

为了揭示巨厚坚硬顶板条件下断层诱发冲击地压的前兆特征及诱冲机制,基于义马跃进煤矿25110工作面为研究对象,对某段时间内冲击现象的发生规律进行了归纳分析,针对断层诱发冲击地压的典型案例,结合微震监测数据,分析了冲击地压发生前的微震能量与频次及微震活动的时空规律,并采用数值模拟研究了采动影响下断层带附近应力场的分布特征,从地质构造、微震活动、应力场3个方面讨论了该工作面冲击地压发生的原因及机制。研究表明:巨厚坚硬顶板被F16逆断层及两正断层切割,易造成顶板大面积运动,为冲击地压的发生提供了动载条件;工作面发生冲击前微震能量与频次下降,断层带附近区域微震活动减少,有明显"缺震"现象,为冲击地压的发生积聚了能量;受采动、断层及相邻工作面采空区影响,25110工作面形成了高强度支承压力,断层带至下巷附近应力高度集中,尤其下巷底板存在较高的水平应力,为冲击地压的发生提供了力源条件。     

保护层不对称卸压工作面分区防冲技术

为有效防控保护层不对称卸压工作面冲击地压的发生，以唐山矿0291工作面为工程背景，采用理论分析和数值模拟等方法，分析了工作面发生冲击地压的影响因素及发生区域。结果表明：煤层开采深度、煤层及其顶板的冲击倾向性、上保护层遗留煤柱、本煤层采空区煤柱及厚硬顶板是诱发冲击地压的潜在影响因素;工作面回采前，受上保护层遗留煤柱及本煤层采空区影响，0291工作面两巷应力呈不对称分布，回风巷高应力区主要位于0250采空区切眼及终采线下方，运输巷高应力区主要位于0251采空区切眼下方;工作面回采阶段具有明显的分区特性，回采初期，运输巷围岩超前应力高于回风巷，应加强运输巷的监测并及时采取防冲措施;当工作面进入0251采空区下方时，运输巷围岩应力迅速降低，防治重点应由运输巷转移至回风巷。依据数值模拟分析结果，划分了冲击危险区，提出了工作面回采过程中的分区防治措施。现场监测结果表明，采取的措施可以有效降低冲击地压的发生。     

峻德煤矿“8·29”冲击地压事故分析

为了找出峻德煤矿"8.29"冲击地压发生的主导条件,分析冲击地压发生时的围岩及矿压规律,以峻德煤矿实际开采及地质条件为基础,通过采用FLAC3D数值模拟软件再现该矿"8.29"冲击地压发生的过程,分析了工作面推进至1、2、3倍见方时的围岩应力情况。模拟结果表明,在工作面至约3倍见方时,上端头的应力集中程度及应力集中范围明显大于下端头,上巷的影响范围约超前下巷15~20 m,模拟结果与实际冲击地压发生区域应力分布情况比较一致。     

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。     

薄煤层动静组合诱发冲击地压的机制

理论分析了动静组合诱发冲击地压的应力条件和能量转化过程,揭示了动静组合诱发冲击地压机制,数值计算分析了工作面应力分布特征与煤厚之间的关系,采用微震监测数据分析了卸压爆破产生的应力波传播规律,并分析研究了薄煤层动静载特征及诱发冲击地压过程。结果表明:薄煤层工作面应力集中程度较厚煤层高,峰值应力区距离煤壁较近,应力梯度较大;采动动载直接与高应力叠加,且开采导致的应力降以及单位体积煤体释放的弹性变形能远高于厚煤层,在动静组合作用下,薄煤层工作面易于达到动静组合诱发冲击地压的应力和能量条件,显著符合动静组合诱冲机制。最后基于动静载组合诱发薄煤层冲击地压的机制,探讨了薄煤层冲击地压防治原则和技术方法。     

冲击地压危险性预评价与实践

 基于采动高集中应力对冲击地压的显著影响作用,采用有限差分数值方法对开采区域分采区、工作面以及巷道,进行了冲击危险区域划分,认为千秋煤矿21141及21161始终在高集中应力带中开采,21141下巷冲击危险程度最大;利用弹性基础梁“见方”理论划分得出,21141工作面回采过程中将经历七个危险时期,其中五次为工作面与邻近已采工作面见方时期;一次为工作面顶板初次来压时期;一次为工作面过F3-9断层时期。第六危险期为特别危险期。在危险区域、危险时期划分基础上,进行了冲击地压监测与防治实践,实践表明,对冲击地压煤层预先进行冲击危险区域、危险时期划分,有效指导了回采期间冲击地压监测与防治工作,使得回采期间冲击地压监测与防治工作效率化、节约化的同时,杜绝了灾害性冲击地压的发生。     

常村煤矿冲击地压频发区应力分布特征研究

以常村煤矿21132工作面冲击地压显现为研究背景,通过对掘进及回采期间冲击地压事件分析,揭示了煤柱高应力叠加是造成冲击地压事件发生的主要原因。根据该工作面地质条件、开采背景等,采用数值模拟对该面周围的工作面实际开采情况进行模拟,得出了2111工作面、延伸工作面和采空区煤柱产生的高应力对21132工作面回采的影响,同时得出了随着工作面的回采,21132巷道系统应力分布的变化特征,说明该工作面冲击地压频发是由于巷道布置不合理导致应力叠加造成的。     

“Z”型煤柱诱发冲击矿压的模拟研究

针对常村矿的冲击矿压类型,以弹性力学、岩体力学、材料力学等理论为基础,初步建立"Z"型煤柱的力学模型。"Z"型煤柱诱发型冲击矿压,其主要影响因素包括采深、工作面巷道开拓布置、顶底板岩层结构、周围煤岩体的冲击倾向性等。通过数值模拟分析了2113工作面开采过程中水平应力和垂直应力的演化规律,详细分析了"Z"型煤柱区域的应力分布规律,得出"Z"型煤柱诱发冲击的原因及机理。最后提出21采区的工作面布局,即下分层工作面巷道内错式布置,有效地避免了"Z"型煤柱、应力集中现象的发生。     

深井强冲击煤层解放层开采防治冲击地压研究

某矿4煤采掘时多次发生冲击地压针对该矿实际地质条件,采用数值模拟方法分析上、下解放层开采对4煤被解放层的解放效果及1410工作面上平巷发生冲击地压原因。研究6煤和1煤解放层不同开采时期的应力分布特征,确定4煤被解放层上下部临界卸压角和临界卸压点位置及被解放层回采工作面超前临界卸压范围,为后续4煤工作面开拓开采巷道布置参数优化提供依据。     

深部孤岛工作面强卸压技术应用

张双楼煤矿7121工作面采深超1000 m,两侧采空,为典型的深部孤岛工作面。采用理论分析、数值模拟等方法综合确定了该工作面具有较高的冲击危险性。高支承应力、煤岩冲击倾向性、地质构造等为冲击危险的主要影响因素。采动应力演化的数值模拟结果显示,工作面推进过程中存在多个重点危险区域。在对围岩进行加强支护的基础上,对各重点区域实施了针对性的煤体卸压、顶板预裂等强卸压措施。通过微震监测和钻屑法对工作面回采期间的卸压效果进行检验,发现各项卸压措施有效降低了矿震强度及冲击危险性,保证了工作面安全回采完毕。该项技术对其他类似工作面的冲击矿压防治具有借鉴意义。     

冲击地压采面瓦斯异常涌出发生机制及控制

针对冲击地压采面瓦斯异常涌出问题,在统计分析多个冲击地压采面瓦斯涌出异常诱发因素的基础上,研究了冲击地压采面瓦斯异常涌出发生机制、瓦斯异常区划分方法及防治技术。研究结果表明:冲击地压采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;冲击地压采面瓦斯异常涌出发生机制是煤（岩）层冲击或震动,造成应力集中区域突然卸压、裂隙扩展,大量卸压瓦斯解吸扩散并涌向采场,工作面后方采空区随着顶板断裂,瓦斯被突然压出,造成瓦斯涌出异常。在治理冲击地压采面瓦斯时,采前需预评价、预分区、预处理,开采过程中,可以实施钻孔卸压、顶板预裂爆破、煤层注水、深孔爆破、瓦斯抽采、强化支护等措施,以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工作面得到了应用,取得了良好的效果,确保了工作面的安全回采。     

冲击地压发生的影响因素与微震监测可视化研究

济宁三号煤矿深部开采深度超过600 m时，开始出现了冲击地压事故，并且随着开采深度的持续增加，这种灾害越来越严重，往往导致重大的人员伤亡和财产损失。“煤—围岩”系统构造的复杂性、地质构造的不确定性等因素，使得冲击地压发生机理十分复杂、影响因素颇多。根据该矿的地质条件，系统研究了地质构造诱发冲击地压的机理，分析了“断层蠕动”效应及褶皱受力状态，认为煤层的开采深度对冲击地压的发生起主导影响；同时，也分析了最大主应力及工作面回采时次生应力的变化情况，为冲击地压重点区域的监测提供数据支持。利用微震监测系统与Surfer软件对冲击地压的重点发生区域进行预测，预测结果能清晰地阐述该矿冲击地压的发生规律，为冲击地压灾害的防治提供了依据和理论指导。     

基于区域划分与主控因素辨识的冲击危险性评价方法

冲击矿压机理复杂,影响因素众多,不同区域内冲击矿压影响因素种类及其权重往往存在差异。为提高冲击危险性评价的准确性与针对性,提出一种基于区域划分与主控因素辨识的冲击危险性评价方法。以砚北煤矿250204工作面为研究对象,该工作面受特厚煤层、褶曲构造、采掘干扰、煤层倾角、开采深度等因素综合影响,存在严重冲击矿压威胁。研究结果表明:(1)煤层厚度、倾角及开采深度仅在局部区域对冲击危险性存在明显影响;向斜构造及采掘干扰与矿震事件分布的相关性最为密切,对冲击危险性影响强烈;(2)依照各因素的影响范围与变化趋势,进行工作面区域划分,构建基于层次分析法(AHP)的冲击矿压影响因素权重评价体系,辨识各影响因素间的权重差异;(3)构建基于因素权重差异的冲击危险指数,定量描述区域内冲击危险程度。经检验,250204工作面整体冲击危险性指数分布与矿震定位拟合程度高达92.6%,证明了评价结果的准确性。     

距离下保护层开采防冲机理及技术研究

针对七台河矿区某矿煤层群的地质赋存特点,研究了近距离下保护层开采防治冲击地压的机理和技术。利用FLAC 3D软件,分析比较了下保护层开采和非保护层开采的工作面围岩应力应变及塑性范围的分布规律及其差异,揭示了近距离下保护层开采的防冲机理,并讨论了下保护工作面的合理布置。结果表明近距离下保护层开采能取得较好的防冲效果,近距离下保护层开采防冲的机理是：下保护层开采降低了被保护工作面的应力峰值,使应力峰值位置向煤体深部转移;增大了被保护工作面围岩的位移,有利于释放冲击弹性能;被保护工作面的围岩预先产生塑性变形,在掘进、回采中不易再次发生塑性破坏。当被保护工作面布置合理时,能取得防冲和留巷的双重效果。     

应用钻屑法评价采掘工作面冲击地压危险性

为了做好小沟煤矿冲击地压防治工作,在该矿1190B8综采面运输巷、回风巷掘进过程中以及回采工作面开采过程中,应用钻屑法对该综采面运输巷掘进面、回风巷掘进面、回风巷地质构造变化带、回风巷煤柱应力集中区、回采工作面、运输巷支承压力区6个应力集中区进行了检测,使用钻屑量判定指标判定6个应力集中区冲击地压危险性,确定小沟煤矿1190B8综采面掘进工作面、回采工作面无冲击地压危险。根据1190B8综采面采掘工作面钻屑量测试结果,确定并分析该综采面6个应力集中区的应力集中度。     

向斜构造区内动压巷道围岩水射流防冲技术研究

针对砚北矿区向斜构造区内2502采区内巷道围岩动压显现频发难题,通过现场调研、实验室测试和理论分析的方法对动压巷道围岩冲击机理进行了研究,基于此,阐释了水射流防冲机理并进行了现场工业性试验。研究结果表明：煤样经过饱和水软化处理后,冲击倾向性由强冲击转变为弱冲击|采动引起的动载荷和巷道围岩内积聚的静载荷叠加作用是导致围岩诱发冲击的根本原因,且可划分为动载荷主导型和静载荷主导型2种类别|水射流防冲技术能够在巷道两帮内形成弱结构区,有效地转移和释放两帮内原有高集中静载荷,进而实现对于巷道两帮和底板的冲击防治目的。现场实施水射流防冲技术后电磁辐射信号平均值由49.7mV减小至15.6mV,同时巷道两帮和顶底板移近量均控制在5%以内,有效保证了巷道围岩的应力环境和支护控制效果。     

同一铅垂面不同层位沿空掘巷矿压特征研究及应用

华丰煤矿采深超过1 km,煤层倾角32°。此矿采用传统留小煤柱进行沿空掘巷,巷道变形严重,影响安全生产;如采用沿空留巷的无煤柱开采技术,由于受千米埋深的高地应力影响,沿空留巷会产生大变形,并且围岩不稳定。为解决以上难题,提高煤炭回收率,采用错层位沿空掘巷方法。通过建立沿空掘巷基本顶的力学模型,分析推导巷道围岩冲击地压发生机理,据此采取煤层超前注水和危险区爆破卸压等防冲措施。