巨厚砾岩层下综放工作面冲击地压危险性评价和矿震发生特征分析

为有效监测和防治综采工作面冲击地压事故,以耿村煤矿巨厚砾岩层下综放工作面为工程背景,采用综合指数法评价综放工作面冲击地压危险性,利用微震监测结果研究综放工作面回采期间矿震特征。结果表明：（1）13230综放工作面冲击危险性指数为0.65,属于中等冲击地压类型;（2）综放工作面回采期间矿震主要发生在工作面前方顶底板煤岩体中,工作面处于“见方区”时发生矿震的频次、最大能量和总能量均明显高于“非见方区”的,“见方区”矿震的震源主要位于工作面前方中部顶底板煤岩体和运输平巷上帮顶板煤岩体中;（3）综放工作面顶板周期来压期间通常伴随大能量的矿震事件。研究结果可为耿村煤矿综放开采冲击地压监测和防治提供参考。     

厚煤层综放开采的降载减冲原理及其应用研究

冲击矿压是典型的煤岩动力灾害之一,随开采强度增大,厚煤层的冲击频次更高、致灾程度更严重,因此,厚煤层开采冲击灾害防治是必须要解决的问题.综合采用调研、理论分析、数值模拟及工程实践等方法,研究厚煤层综放开采的降载减冲原理.结果表明:综放开采对采场和巷道围岩应力集中具有弱化作用;随采厚增加,综放开采的静载集中程度先快速降低再趋于稳定,动载扰动先缓慢增大再陡然台阶升高.综放开采在一定采厚范围内具有降载减冲效应.厚煤层防冲应优先选择综放采煤法,通过在合理范围内增加采厚来降低静载应力集中并通过实施断顶措施来弱化动载扰动.兴安矿和峻德矿的工程实践表明,综放开采相对于分层综采的冲击频次少、范围小、烈度轻,证实综放开采具有降载减冲作用.     

综放开采上覆巨厚砾岩层离层和断裂力学模型及其应用

放顶煤开采上覆巨厚砾岩层变形移动直接影响到采场矿压显现，上覆巨厚砾岩层断裂下沉造成综放面出现大能量微震事件.基于河南省西部矿区某煤矿13230综放面地质采矿条件，利用相似模拟试验和理论分析研究了综放开采上覆巨厚砾岩层离层和断裂力学模型.基于巨厚砾岩层发育特征，以中部弱面为界将其划分为下位和上位砾岩层.相似模拟得到了综放开采砾岩层与下伏岩层之间离层的时空演化规律，将离层演化过程划分为“孕育阶段—加速阶段—缓慢扩展阶段—稳定阶段”4个阶段；模拟得到了砾岩层初次和周期垮落体为四棱柱体，推出了垮落体对综放面冲击能量计算式；建立了综放开采巨厚砾岩层离层和断裂力学模型，推出了离层量和砾岩层初次垮落步距计算式.现场微震系统监测结果表明，巨厚砾岩层下、上位砾岩层的初次和周期垮落产生的震动场都将对综放面煤岩体产生冲击，在综放面前方煤岩体出现大能量的矿震，其中下位砾岩层断裂时对综放面冲击最严重.研究结论对巨厚砾岩层下综放开采时地面减沉和井下冲击地压预测防治具有重要的指导意义.     

特厚煤层坚硬覆岩柱壳结构特征模型及应用

以大同矿区同忻煤矿石炭系坚硬覆岩特厚煤层开采为工程背景,基于关键层理论分析了同忻矿3-5#煤层特厚煤层综放开采坚硬覆岩的破断特征和采场覆岩结构特征;应用弹性板理论,建立了大空间采场坚硬覆岩柱壳结构力学模型和数学模型.研究表明:坚硬覆岩柱壳结构模型,较好地揭示了同忻矿8105,8106等工作面开采过程中产生大小周期来压、采动影响范围大、易产生冲击载荷等特殊矿压现象的机理.     

矿震扰动下采区煤柱应力偏量集中区诱冲机制及防治方法

以张双楼矿西一采区生产地质条件为工程背景,基于应力偏量、等效应力、Mises强度准则、能量释放速率分析了煤岩冲击失稳的充要判别准则,揭示了采区煤柱覆岩结构、应力偏量、矿震事件随工作面回采演化规律,并探讨了矿震扰动下采区煤柱冲击危险防治方法.结果表明:煤岩冲击失稳充要条件为开采活动及矿震扰动引起的应力偏量超过煤岩体强度极限,且单位时间内煤岩系统释放弹性能量与矿震应力波输入能量之和大于煤岩系统稳态破坏消耗能量;随着采区工作面持续开采,采区煤柱两侧覆岩形成"T"型悬臂结构并不断损伤破坏;以标量应力偏量第二不变量J2表征应力偏量σ′_(ij),煤柱区应力偏量前期呈"M"型分布并逐渐向单峰型转变,屈服破坏区逐渐向煤柱中部扩展;以矿震频次、能量、震源位置表征应力波扰动σ_(ij)~d,矿震扰动以低能量事件为主,且主要集中于正回采工作面及采区煤柱区域.根据分析结果,提出矿震扰动下采区煤柱切顶爆破、扩大采区煤柱宽度、跨上山开采、大直径钻孔卸压等防冲方法.     

华丰煤矿采动覆岩移动变形与治理的研究

在分析华丰矿区地质开采环境特征的基础上，探讨了采动覆岩移动特征及冲击地压和地表斑裂产生的机理，提出了相应的防治措施，为矿井开采灾害的环境治理提供了依据。     

巨厚煤层冲击地压的防治研究

通过对义煤集团千秋煤矿有冲击倾向巨厚煤层冲击现象现状、特点及影响因素分析,结合该矿的生产实践,提出了适合该条件的冲击危险预测方法及相应解危措施,并进一步提出解危措施效果检验方法以及以上工作失败、冲击地压突发情况下的应急措施;在此基础上建立了适合义煤千秋矿巨厚煤层冲击地压防治的安全开采体系,成功地进行了巨厚煤层的综放开采,从而为有冲击倾向巨厚煤层的安全开采提供了成功范例.     

综放面底板采动应力场的矿压显现规律

综采放顶煤开采一次采出厚度与覆岩运动范围成倍增加,采动应力大.以井下实测资料为依据,研究了综放面底板采动应力场对跨采巷道的作用,揭示了综放面底板采动应力场的基本特征及其跨采巷道矿山压力显现规律.     

大同矿区双系煤层开采远近场协同控顶机理与技术

大空间采场顶板结构复杂,采场矿压显现频次高、强度大,影响矿井安全生产.基于大同矿区双系煤层开采条件,在顶板结构分析基础上深化煤柱影响研究,建立多采空区顶板连拱结构模型,揭示大空间采场协同控顶机理.研究表明:矿区特厚煤层开采扰动影响高度在150m左右,形成了具有"低位组合悬梁+中位砌体梁+高位大结构"特征的渐次演化顶板群组结构,且高位顶板失稳联动是采场强矿压发生的主控因素;侏罗系煤柱底板应力集中影响区深度约100m,采空区顶板连拱结构联合煤柱集中传载是诱发采场强矿压的强化条件;改变大空间采场覆岩结构是防治采场强矿压的关键,提出了远近场协同控制理念,实施了硬岩远场地面压裂和煤岩近场井下承压爆破预裂的协同控顶技术,取得了较好控制效果.     

南屯矿63上10面综采放顶煤开采覆岩移动变形破坏特征研究

本文根据使用新技术－－双回路注（放）水系统在６３上１０工作面综采放顶煤开采覆岩 坏的探测结果，结合其它采矿方法的实测结果，应用断裂力学理论，研究了放顶煤开采覆岩移动变形破坏特征，为矿进安全生产提供了依据。     

单侧采空工作面矿震活动规律与冲击地压相关性分析

以某矿井21103工作面生产地质条件为背景,研究了单侧采空工作面矿震活动规律、冲击地压显现特征以及矿震活动与冲击地压时间域的相关性.结果表明:针对单侧采空工作面,邻空侧巷道冲击显现可划分为邻空侧巷道帮鼓明显,顶底板破坏不明显;顶底板破坏明显,巷道帮鼓不明显;巷道帮鼓、顶底板破坏均明显三类.工作面矿震以低能级矿震为主,能...     

两硬综放面矿压显现规律研究

根据忻州窑矿８９１６综放面的矿压观测，系统地分析了两硬条件下综放开采的矿压显现规律。文章的结论是：两硬条件下的综放面既具有坚硬顶板带冲击载荷的悬梁式破断规律，又具有综放开采的动载系数小，支架载荷低的显现特征，采场控制仍要有高强度的支撑和必要的顶板预处理措施。     

重复采动停采边界关键层失稳诱发灾害研究

基于岩层控制的关键层理论,分析了重复采动过程中上覆巨厚关键层岩块形态特征、冒落和移动规律.结果表明:重复采动停采边界矿震机理归结为2种形式:1)采高增加引起顶板冒落高度增加,造成高位关键岩块铰接平衡结构失稳诱发矿震;2)重复采动引起顶板岩层移动线外扩,导致采场边界顶板活动范围增加,造成高位关键层破断诱发矿震.依据此机理,提出了降低推采速度(低扰动)、优化开采边界(低应力)等防控动力灾害的技术方法.通过3下510工作面实施运用与开采实践,达到了采场边界矿震及动力灾害的防控目的,保证了工作面安全和地面稳定.     

综放面底板采动应力场的矿压显现规律

综采放顶煤开采一次采出厚度与覆岩运动范围成倍增加,采动应力大．以井下实测资料为依据,研究了综放面底板采动应力场对跨采巷道的作用,揭示了综放面底板采动应力场的基本特征及其跨采巷道矿山压力显现规律．     

高应力综放工作面切顶卸压沿空留巷开采技术研究

为了研究大埋深、高应力、坚硬顶板等特殊地质条件下的综放工作面切顶卸压沿空留巷开采技术,以河南焦煤能源有限公司古汉山矿1604综放工作面为工程地质背景,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,对巷道顶板运动规律进行研究,确定沿空留巷关键参数,并在现场进行工程试验.结果表明:采用定向预裂爆破技术能够阻断巷道上方与采空区上方基本岩层中的应力传递,达到卸压和预裂目的;切顶高度为12.3 m时,可切断下位关键岩层;沿空留巷巷道顶板平均下沉256 mm,采空区帮平均移近214 mm,留巷滞后工作面110 m后围岩开始趋于稳定,能够满足安全生产要求.研究结果可为类似地质条件下的沿空留巷开采提供参考.     

平煤十一矿微震监测系统优化布置及应用

根据十一矿己二下山采区的采掘接替关系,提出了时空预测技术,确定了冲击地压重点防治区域.对微震监测站布置进行了优化,共布置了14个地下测站和2个地面测站.根据矿震监测记录,分析了微震信号的频谱特征和能量特征.结果表明,距矿震地点较近的震动频谱范围较宽,能量较大,低能量的震动有利于能量的释放,强矿震前会出现矿震能量和次数的静默期,最后,建立了十一矿强矿震危险监测防治体系,提出了冲击地压的解危措施.     

兖州矿区放顶煤开采覆岩破坏规律探测研究

在利用井下仰孔探测技术探测了三个矿井放顶煤开采覆岩破坏高度的基础上,总结分析了导水裂隙带的形态特征及其最大高度发育过程,所得结论对于进一步研究放顶煤开采覆岩破坏规律及安全生产具有重要的参考与实用价值.     

综采放顶煤工作面岩层结构分析

在大量现场实测、相似模拟试验和理论分析的基础上,提出了“砌体梁”与“半拱”式结构结合而构成的综放工作面覆岩结构的基本形式。指出覆岩结构的特殊性及顶煤的松软破碎是造成综采放顶煤工作面矿压显现复杂化的主要原因,并由此分析了矿压显现特点及其控制．     

乌东煤矿近直立煤层冲击地压机制研究

以乌东煤矿南采区为工程背景,运用工程实践、数值模拟、理论分析等方法,对近直立煤层冲击地压机制展开研究.结果表明:顶板和岩柱强矿震频发,形成强动载扰动;近直立煤层、顶板及岩柱在开采水平附近形成高应力集中区,应力集中程度与水平应力、岩柱"撬动"及顶板"弯曲"效应相关.水平应力、岩柱"撬动"及顶板"弯曲"效应作用使B_(3+6)煤层在开采水平附近形成高静载集中区域,该区域在岩柱和顶板强矿震与采动多重扰动作用下失稳并释放能量导致B_(3+6)工作面的两顺槽发生冲击地压.     

放顶煤采场矿压显现规律的研究

通过对放顶煤开采方法的实验室相似材料模拟研究和现场矿压实测资料的分析,文章提出了放顶煤采场上覆岩层移动规律和采场矿压显现特征,同时还建立了放顶煤采场矿压结构模型。