冲击地压工作面瓦斯异常涌出成因分析及其治理技术研究

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基础上,研究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,大量卸压瓦斯解析扩散并涌向采场,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。冲击地压采面瓦斯治理,采前需预评价、预分区、预处理;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,并取得了良好的效果,确保了工作面的安全回采。     

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。     

冲击地压煤层瓦斯异常涌出原因分析及控制

针对冲击地压煤层采掘过程中瓦斯异常涌出治理难题，采用理论分析结合现场考察的方法，分析了冲击地压煤层瓦斯异常涌出影响因素、发生原因及控制方法。研究结果表明，冲击地压煤层瓦斯异常涌出影响因素主要包括煤岩固有冲击属性因素、煤岩体结构因素、应力因素、瓦斯因素及开采因素五个方面。冲击地压煤层采掘过程中瓦斯异常涌出发生原因为受采动影响，煤岩体应力集中区突然卸荷，渗透率增加，瓦斯解吸膨胀，发生异常涌出。冲击地压煤层瓦斯异常涌出防治途径可采用超前切断顶板、大面积钻孔卸压、煤层爆破卸压、区域瓦斯预抽、强化局部瓦斯抽采等措施，以降低冲击地压煤层瓦斯异常涌出危险性。研究成果在某矿I010203工作面进行实践，治理效果良好，可为类似条件下瓦斯异常涌出防治提供借鉴。     

坚硬顶板综放工作面通风系统优化改造分析与实践

针对高瓦斯特厚煤层综放开采工作面,坚硬顶板的垮落对采场瓦斯涌出与冲击地压有决定性作用。根据宽沟煤矿综放工作面布置参数,必须施工不同的工艺巷采取超前爆破深孔预裂爆破的技术处理顶板,基于不同的工艺巷布置条件,对工作面通风系统进行了优化、改造以及实践。为工作面通风、瓦斯防治、顶板处理提供理论依据和技术支持。     

冲击地压煤层瓦斯防控技术体系研究

对厚硬顶板冲击地压煤层瓦斯灾害发生原因进行了分析,提出以超前判识为根本、区域治理为关键、效果达标为导向、协同防治为手段、监测预警为前提、安全防护为保障的"六位一体"冲击地压煤层瓦斯防控技术体系,并在宽沟煤矿I010202工作面开展试验应用。结果表明,在工作面回采期间,无瓦斯异常涌出现象,上隅角瓦斯浓度不超过0.50%,回风流瓦斯浓度不超过0.22%,工作面无6次方级别以上的大能量微震事件发生,有效解决了该矿冲击地压煤层工作面瓦斯涌出异常问题,确保了工作面的安全回采。     

桃山煤矿薄煤层开采冲击地压预测与防治技术

为防治桃山煤矿薄煤层开采过程中的冲击地压灾害,在统计已发生冲击地压事件基础上,对其发生特征及影响因素进行了分析,提出了电磁辐射法预测和深孔爆破、顶板注水治理冲击地压的防治技术.结果表明:桃山煤矿冲击地压多发的回采工作面上部和工作面上巷前方区域;工作面顶板及采空区大面积悬顶的断裂失稳,是冲击地压发生的主要原因;深孔爆破和顶板注水措施能降低或消除工作面冲击地压危险;电磁辐射法能有效预测冲击地压危险和检验爆破措施对冲击地压的解危效果.     

综放面瓦斯涌出影响因素及防治技术

介绍了综采放顶煤工作面瓦斯涌出特点和来源,分析了影响综采放顶煤工作面瓦斯涌出的开采层瓦斯含量、工作面的开采强度、邻近层瓦斯涌出和地面大气压力的变化等因素,对上隅角瓦斯治理、改变通风方式、顶板瓦斯排放巷、顶板瓦斯抽采钻孔、均压技术等瓦斯防治技术措施在综放面中的应用进行了探讨。     

坚硬顶板冲击地压监测和动态解危的实践

坚硬厚层砂岩顶板容易聚积大量的弹性能。在工作面开采过程中,由于其他诱发因素,弹性能瞬间释放,形成强烈震动,导致冲击地压。通过对冲击地压发生机理的研究,摸清了顶板岩层厚度特征参数和坚硬顶板关键层对冲击地压的影响程度,采取钻屑法、电磁辐射监测法、微震法结合常规矿压观测进行预测,实施卸压爆破和高压注水等进行解危防治,实现了坚硬顶板冲击危险区的安全生产。     

南山矿孤岛煤柱开采冲击地压特征分析

煤炭进入深部开采后,采场地应力增高,冲击地压灾害变得比以往更加复杂和严重。鹤岗南山矿237孤岛工作面是是含瓦斯、易自燃煤层,而且其地质条件和开采条件较为复杂,在开采中先后发生多次冲击地压。通过对该工作面冲击地压特征进行分析,除了具备有工作面及巷道变形和破坏的典型冲击特征外,还伴随有工作面瓦斯涌出异常和瓦斯浓度超限现象的发生。     

深部开采冲击地压诱发瓦斯异常涌出原因分析

为研究深部开采冲击地压诱导瓦斯异常涌出致灾机理,分析了深部开采煤体高地应力和高瓦斯含量的物性特征,揭示出冲击地压诱发瓦斯涌出的动力条件和物质条件,结合KozenyCarmen方程建立煤体渗透率与开采影响下损伤裂隙煤体体积应变的关系式。研究结果表明:冲击失稳过程中煤体渗透率增加显著,冲击地压产生的振动效应加速煤体变形破坏,促使瓦斯快速大量涌出;冲击地压孕育过程中的煤体渗透率变化效应、煤体形成剪切滑移面效应、冲击地压诱发的煤岩体振动效应以及煤体温度升高效应的联合作用,导致了冲击地压后瓦斯的异常涌出。     

CO2预裂爆破技术在初次放顶过程中的应用

燕子山矿4^#煤层8204工作面在初采期间老顶为粗、中、粉粒砂岩,岩体节理裂隙率低、稳定性好,导致老顶初次折断距离过大,老顶的集中垮落易造成矿压显现、瓦斯异常涌出等危害,设计应用了CO₂预裂爆破技术。应用效果表明该技术能够有效控制工作面初次放顶距离,避免了初采期间老顶集中垮落造成矿压显现、瓦斯异常涌出等难题,并且该技术不产生超标的毒害气体,安全环保。     

城郊煤矿大深度中厚煤层切顶卸压自动成巷无煤柱开采技术研究

依据21304工作面大深度中厚煤层的具体工程地质条件,对切顶卸压自成巷技术进行了研究,并配套研发出相关实用的关键技术。主要研究了深部工程地质条件,大深度中厚煤层恒阻大变形锚索支护机理及关键技术,大深度中厚煤层预裂爆破切缝机理及关键参数设计,大深度中厚煤层切顶卸压自动成巷工艺及设备配套,大深度中厚煤层切顶卸压远程监控系统设计及矿压显现规律,大深度中厚煤层切顶卸压岩石碎胀规律,研究改变传统的开采模式,提高资源采出率,缓解采掘接替紧张局面,为工作面瓦斯治理和防治水工程开展赢得时间。     

采空区下近距离煤层巷道围岩稳定性分析及控制

针对近距离煤层工况条件下,下部特厚综放工作面开采时存在覆岩应力变化大、矿压显现明显、工作面支护难度加大,煤壁片帮、顶板漏冒事故多等问题,以王庄煤矿开采的2号和3-5号煤层工作面为工程背景,通过理论分析、采用UDEC离散元软件和FLAC 3D软件建模分析及现场应用实践等方法,对近距离特厚煤层开采条件下工作面采空区覆岩运动及顶板应力变化规律进行了研究分析。结果表明,上部2号已开采煤层覆岩关键层岩体发生断裂对下部3-5号煤层工作面来压强度影响巨大,容易引发工作面采空区顶板大面积来压。据此提出优化30501工作面巷道布置,将原回风巷向内侧偏移25.4 m,工作面倾斜长由原来的180 m缩短为154.6 m,从而减小上部煤层工作面留设的区段煤柱应力影响范围,同时通过优化工作面开采工艺、合理确定工作面三机设备选型和端头及超前支护方案。现场应用结果表明,工作面在掘进和回采过程中矿压显现程度及次数明显降低和减少,未发生过顶板、瓦斯等大型事故,实现了安全高效回采。     

工作面上覆煤柱载荷及煤柱爆破效果分析

工作面上覆残留煤柱给煤矿安全生产带来严重的安全隐患,在回采过程中极易引发煤岩动力灾害。本文理论计算了宽度不同、两侧顶板跨落方式不同的两条煤柱载荷,并应用弹性力学理论计算了煤柱载荷传递至下覆煤层对应煤柱位置的应力大小;采用FLAC~(3D)数值模拟技术模拟了上覆煤柱爆破前和爆破后工作面内对应煤柱位置的垂直应力分布特征,通过矿压监测系统监测液压支架在周期来压期间和非周期来压期间支护阻力的平均值。由数值模拟和现场实测结果可知:煤柱爆破后工作面内对应煤柱位置的垂直应力有明显的降低,工作面回采过程中没有出现来压异常等煤岩动力现象。因此,煤柱预裂松动爆破技术可以有效治理由上覆煤柱而诱发的工作面回采过程中的煤岩动力灾害,切实保证工作面的安全回采。     

深部应力主导型突出精准防控技术实践

以千米深井朱集西矿11-2煤层11501工作面为工程背景,进行了应力主导型突出精准防控技术应用研究,测试了煤层及其顶板厚硬岩层瓦斯力学参数,评价了煤层突出危险性及煤岩层冲击倾向性,分析了11501工作面回采动力灾害属性,研究了动力危险区划分方法并进行了区域预测,制定了针对高应力危险的大直径钻孔、顶板深孔预裂爆破、煤层注水区域卸压措施及顺层钻孔预抽区域防突措施,配套了工作面回采邻近层瓦斯涌出治理技术,考察了动力危险防控及瓦斯治理效果。结果表明:回采期间局部预测最大钻屑量为3.9 kg/m、最大残余瓦斯含量为5.14 m^3/t、回风流瓦斯浓度维持在0.45%以下,未出现预测指标超标及瓦斯超限事故,实现了应力主导型突出动力灾害分区、分级的精准防控。     

韩家湾煤矿切顶卸压沿空留巷技术应用

为进一步提高煤炭资源回收率,以韩家湾煤矿214201工作面应用沿空留巷开采技术为背景,为确保工作面成功留巷,在工作面实施爆破切顶卸压技术实践。结合煤层顶底板岩石物理力学性质,通过理论分析与现场试验确定切顶卸压爆破技术参数,在实施爆破切顶前采用恒阻大变形锚索加强切顶侧顶板支护,之后采用爆破切缝技术定向切顶卸压。现场监测结果表明,爆破切顶卸压之后,顶板能够按照预定的方向切缝,在工作面回采过程中,通过对留巷支护参数及形式的设计,最终所留巷道效果明显,达到了沿空留巷的目的。     

基于灰色关联分析的顶板失稳控制因素研究

系统地开展了煤层顶板上覆岩石破碎厚度的控制因素定性和定量分析计算,通过列举影响煤层顶板上覆岩石破碎厚度的8项控制因素,借助灰色关联分析法,得出各控制因素的影响级别,得出主控因素为顶板岩石性质,其他控制因素影响程度由高到低依次为开采层厚度、回采方法、工作面长度、工作面推进速度、煤层倾角。研究结果可为矿井顶板控制以及矿井瓦斯治理提供有益参考。     

突出工作面上隅角瓦斯管理技术研究

平宝公司煤层由于受到煤层埋深、顶底板岩性、水文地质构造等因素的影响,煤层具有瓦斯压力大、瓦斯含量高等特点,目前开采的己_15-17-12081采面由于采空区面积大,易造成回采工作面尤其是上隅角瓦斯超限。根据以往开采工作面上隅角瓦斯涌出异常等情况,为了保证综采工作面安全回采,采取高抽巷抽放采空区瓦斯,改进上隅角封堵充填技术,配合设置风水联动喷雾装置等多种手段联合治理上隅角瓦斯积聚。实践表明:采用综合治理技术后,上隅角瓦斯积聚的问题得到缓解,保证了矿井的安全高效生产,为相关地质条件的采煤工作面上隅角瓦斯治理提供参考。     

薄煤层快速回采工作面瓦斯综合抽采技术应用实践

针对薄煤层快速回采工作面瓦斯涌出量大,工作面上隅角、回风流等多处局部瓦斯超限现象,采用分源瓦斯分析方法,确定工作面瓦斯来源及含量,并采用本煤层预抽、高位顶板裂隙抽放、采空区插管埋管抽放等综合抽放瓦斯措施,对工作面瓦斯进行综合治理。试验结果表明:综合抽放瓦斯措施分别解决了快速回采期间落煤及采动引起的工作面瓦斯涌出量大、上邻近层卸压瓦斯向采空区大量涌入、下邻层卸压瓦斯向采空区涌入、U型通风工作面上隅角瓦斯聚集和超限问题。薄煤层快速回采工作面瓦斯综合抽采技术能够有效治理矿井瓦斯,不仅实现了薄煤层工作面安全高效开采,同时为类似矿井瓦斯治理提供了借鉴。