深井煤岩动力灾害的连续卸压开采防治机理

深井煤岩动力灾害的防治理论与技术一直是煤矿安全开采领域的重要研究方向之一,但一直没有取得重大突破。基于目前我国煤矿深部开采面临的煤与瓦斯突出、冲击地压、巷道围岩大变形、承压水开采等重大灾害现状,聚焦煤与瓦斯突出以及冲击地压,借鉴煤与瓦斯共采的卸压开采机理,提出了卸压开采防治煤与瓦斯突出以及冲击地压的机制。展望了深部动力灾害控制的研究方向,认为现场试验、物理模拟、数值模拟和虚拟现实相结合的系统研究是研究深部动力灾害控制的有效手段和途径。     

深部矿井冲击地压、瓦斯突出复合灾害发生机理

为了探索深部矿井冲击地压、瓦斯突出复合灾害机理,为复合灾害的有效监测与防治提供理论基础,通过试验研究和理论研究相结合的研究方法,研究了瓦斯对煤岩体力学性质和冲击倾向性的影响,建立了圆形巷道冲击地压、瓦斯突出复合灾害模型并进行了解析分析,探讨了冲击地压和煤与瓦斯突出的诱导转化机理。结果表明:随着瓦斯压力的增大,煤岩体强度降低,弹性模量减小,峰值应变减小,冲击倾向性降低;煤岩体应力存在一个临界值,当煤岩体应力超过临界煤岩体应力时,系统失稳发生冲击地压、瓦斯突出复合灾害;冲击地压、瓦斯突出复合灾害的临界煤岩体应力随瓦斯压力的增加而减小,随煤岩体强度的增大而增大,随冲击倾向性的增大呈现先减小后增大的趋势;冲击地压诱导瓦斯突出多发生在煤岩体中存在含气封闭断层等储气构造或煤层底板含有高弹性模量岩层(夹层)等情况,瓦斯突出诱导冲击地压多发生在软硬煤相间、相互包裹的煤层或突出过程中破碎煤岩体的抛出形成较大的空顶面积等情况。     

冲击地压耦合的煤与瓦斯突出防治技术

基于对冲击地压耦合的煤与瓦斯突出发生机理的认识,通过逆向改善发生煤岩瓦斯耦合型动力灾害的材料属性条件、环境应力强度条件、触发动力条件及瓦斯地质条件和开采扰动条件,实现冲击地压耦合的煤与瓦斯突出的防治。     

煤与瓦斯突出地音计算机监测系统的开发与应用

<正> 前言煤与瓦斯突出地音计算机监测系统的研究兴起于70年代末期。日本、澳大利亚、法国、波兰、苏联、美国(主要用于防治煤层冲击地压)都先后研制出自己的地音监测系统。在欧洲煤炭钢铁科学研究委员会和英国煤炭总公司技术发展局的赞助下,英国卡迪夫大学采矿系瓦斯研究室自1983年着手开发煤与瓦斯突出计算机监测预报系     

突出和冲击地压危险煤层的开采工艺

<正> 150年来,世界各国煤田开采时防止突出和冲击地压的问题一直是一个紧迫的问题。我国煤和瓦斯的最初突出是在二十世纪初(顿巴斯)。在四十年代出现了冲击地压(基泽尔煤田),而在五十年代发生了岩石和瓦斯突出(顿巴斯)。     

俄罗斯在震动声响预测突出方面获得新成果

俄罗斯有 109座矿井开采 55个煤与瓦斯突出危险煤层和 55个煤与瓦斯突出威胁煤层, 62个冲击地压危险煤层和 81个冲击地压威胁煤层,还有 70个同时有这种或那种危险的煤层。随着采深和巷道掘进速度的增加,瓦斯动力现象的危险也增大。在俄罗斯矿井中,尽管煤产量大量减少,但每年都发生 20来次瓦斯动力现象,在许多情况下还伴随有强烈的瓦斯煤尘爆炸并造成严重后果。 　　目前采用的日常预测煤层瓦斯动力现象和地质动力现象的方法有：瓦斯涌出初速度和钻屑量法 (东部煤田和矿区各矿井 ),钻孔瓦斯涌出初速度和震动声响法 (顿巴斯各矿井 )。…     

急倾斜特厚煤层冲击地压防治探索与总结

急倾斜特厚煤层开采顶板破断运动复杂,应力和能量演化规律特殊,在深部“三高一扰动”影响下,冲击地压防治不容乐观。基于某矿2016年冲击地压事故后急倾斜特厚煤层水平分段开采冲击地压防治经验,从急倾斜特厚煤层水平分段开采冲击地压发生机理、瓦斯突出与冲击地压综合防治和冲击地压管理详细介绍了该矿7年来急倾斜特厚煤层冲击地压防治经验。冲击地压发生机理方面,建立了顶板岩层倾斜悬臂梁模型,揭示了顶、底板覆岩结构破断失稳演化过程,划分了夹持煤体受力状态分区,提出了急倾斜特厚煤层冲击“夹持理论”。瓦斯突出与冲击地压综合防治方面,基于冲击地压灾害控制解危技术的强度弱化减冲理论,结合原有防突措施体系,提出了既能防冲且对防突有利的解危措施,形成了某矿瓦斯/CO2突出-冲击地压“双防”技术体系,建立了适用于某矿急倾斜特厚煤层水平分段开采的冲击地压防治体系,以钻屑量和瓦斯吸解值验证了瓦斯突出防治的强度保障,同时以加强实施卸压措施工作面的微震事件分布及各能级总频次和能量对比,论证说明了卸压方案防治效果的有效性。冲击地压管理方面,形成了预测评价、监测预警、治理预防、效果检验、安全防护和教育培训“六位一体”综合防治架构,...     

中国煤矿冲击地压预测和防治的研究

我国有33个煤矿发生过冲击地压,其显现特征为突发性、瞬时震动性和极大的破坏性。我国煤矿冲击地压类型多种多样;发生条件极为复杂;发生趋势是矿井数量逐渐增加,灾害程度逐渐严重。现有的预测方法主要有煤(岩)冲击倾向鉴定、煤粉钻孔法、地音与微震监测方法等。常用的防治措施有煤层注水、煤层卸载爆破、顶板注水、顶板爆破以及开采解放层、合理地进行开采设计等。实际工作中,经常同时采用几种方法与措施进行综合预测和综合防治,以取得良好的效果。解决我国煤矿冲击地压问题的主要途径是:从根本上提高防治工作的水平;继续加强预测预报工作;深入研究冲击地压机理。本文总结了10年来我国冲击地压的科研成果,并讨论了今后的科研方向。     

深部开采复合型煤与瓦斯动力灾害的认识

煤与瓦斯突出和冲击地压灾害并存的煤矿进入深部开采后,灾害问的相互作用和诱导比较明显.通过分析平煤十矿"11.12"煤与瓦斯动力灾害的成因,阐述了平煤十矿存在的煤与瓦斯突出、矿震、冲击地压和岩爆4种单一煤岩动力灾害类型,对单一型灾害在深部演化为复合型煤与瓦斯动力灾害的基本条件和成灾模式进行了探讨,总结出发生复合型灾害的物质条件、动力条件和构造条件,认识到3种成灾模式.     

煤矿深部开采煤岩动力灾害防控理论基础与关键技术

煤岩层赋存条件决定了煤矿深部开采条件下煤岩动力灾害的发生机理更趋复杂、防控难度显著增大,如何解决煤矿深部开采煤岩动力灾害防控问题,直接影响我国煤矿的安全生产和能源的有效供给。针对"煤矿深部开采煤岩动力灾害防控技术研究"这一科学命题,基于冲击地压"三因素"机理和煤与瓦斯突出的综合作用假说,从煤岩动力灾害防控理论基础、关键技术和防控实践等3个方面,梳理澄清了煤矿煤岩动力灾害防控中的一些模糊概念,建立了用于统一描述冲击地压和煤与瓦斯突出发生机理的广义"三因素"("物性因素"、"应力因素"及"结构因素")理论,确定了我国煤矿典型冲击地压的4种类型(煤层材料失稳型、煤层结构失稳型、顶板断裂型、断层滑移错动型),分析了影响冲击地压和煤与瓦斯突出的主要因素,从思想认知、原则方法及技术核心等方面凝练了煤岩动力灾害多尺度分源防控技术,提出了深部开采冲击地压巷道"三级"吸能支护思想与成套技术,开发了煤与瓦斯突出井上下联合抽采防控技术和超高压水射流"横切纵断"防治复合煤岩动力灾害技术,并在现场开展了应用试验。煤矿深部开采煤岩动力灾害防控理论与关键技术的建立与完善,为我国今后煤矿煤岩动力灾害的防治提供了科学依据。     

深部开采的突出和冲击耦合致灾机理探讨

鉴于我国煤炭深部开采面临的高瓦斯、高应力、低渗透性的问题,分析了煤与瓦斯突出和冲击地压的特点,探讨了深部开采时突出和冲击的耦合致灾机理及监测防治手段。提出了"爆破解危-柔性吸能-强力支护"的冲击地压防治体系。     

“煤与瓦斯突出矿井深部动力灾害一体化预测与防治关键技术”荣获国家科学技术进步二等奖

正1月10日,2013年度国家科学技术奖励大会在京举行。中国平煤神马集团"煤与瓦斯突出矿井深部动力灾害一体化预测与防治关键技术"荣获国家科学技术进步二等奖。该项目由中国平煤神马集团与辽宁工程技术大学等共同完成,主要针对瓦斯与冲击地压两种灾害在矿井深部开采中互为诱因、相互耦合,造成防治难度增大的问题进行研究,对矿井防治瓦斯突出、冲击地压灾害     

尤洛卡(山东)矿业科技有限公司

正KJ743煤矿冲击地压(地应力)无线监测系统KJ743煤矿冲击地压(地应力)无线监测系统是我公司研发的新一代应力型监测系统,适用于煤矿的矿震、冲击地压(岩爆)、煤与瓦斯突出等矿山灾害的预警和监测。监测系统实时无线监测工作面和巷道周围的煤体和岩体的应力,并诊断和预报发生冲击地压及煤与瓦斯突出危险区域和危险程度,为矿井安全生产提供科学依据。系统传感器级采用GFSK无线网络技术进行无线自组网通讯且内嵌ulk mesh1.2协议。各无线传感器节点检测相应数据信息,然后根据路由协议将数     

掘进巷道蝶型煤与瓦斯突出机理猜想

借鉴巷道蝶型冲击地压理论及非线性动力系统理论,提出了掘进巷道蝶型煤与瓦斯突出机理的猜想,认为掘进巷道煤与瓦斯突出的力学本质是巷道掘进工作面前方极短时间内出现一定程度的蝶形塑性区增量,引发围岩内弹性能与瓦斯能的叠加并迅速释放,进而发生煤与瓦斯突出。从蝶型冲击地压与蝶型煤与瓦斯突出在塑性区变化规律上的一致性及突出能量源的大小等方面对猜想的合理性进行了论证,构建了煤与瓦斯突出危险性的评估指标体系,提出了发生煤与瓦斯突出的强度、应力、角度和触发事件等4个必要条件,确定了发生煤与瓦斯突出的充分条件;首次对煤与瓦斯突出现象、发生条件与过程进行了定量分析与定量(非定性)解释。研究成果为煤层巷道煤与瓦斯突出的预测、预报和防治提供了全新的思路。     

预防冲击地压和瓦斯突出的措施

<正>近年来,通过采矿部门、矿山技术监察机构和煤矿联合公司之间的密切合作,在预防冲击地压和瓦斯突出方面取得了很大的进步。据1977～1986年间的统计,年平均冲击地压数约为3次。总共有60名矿工在场,其中10名丧命。虽然随着开采深度的增加而危险性增大,但是由于采取了技术上的安全措施和组织管理工作,冲击地压的数量并未增加。 1977和1978年中,伊本比伦矿有突出危险的53号煤层发生了大量的煤与瓦斯突出。采用解放层开采后,煤与瓦斯突出数量大大减少。1977～1986年期间,在西德平均每年记录到7次煤与瓦斯突出。在这些煤与瓦斯     

高地应力下瓦斯突出与冲击地压综合防治探讨

随着开采深度的增加,高地应力显现,煤与瓦斯突出和冲击地压等灾害频繁发生。针对高地应力突出与冲击地压共存的情况下,如何采取有效防治措施成为迫切问题。为了减少高地应力下动力灾害的发生,平煤十一矿己16-17-22161工作面采取了本煤层抽放、煤层注水、深孔爆破等防治措施,取得良好效果,有效降低了煤与瓦斯突出及冲击地压发生的危险性。     

深部开采冲击地压与瓦斯的相关性探讨

通过大量微震、瓦斯监测和现场调查,发现冲击地压震前、震后和同震都伴随瓦斯异常涌出．对以往“冲击地压只是忽略或没有瓦斯作用的煤体突出”理论提出质疑．提出煤炭深部开采条件下冲击地压与瓦斯密切相关,高压瓦斯气体极有可能参与了冲击地压的孕育,存在一种含气多孔介质和储气构造在开挖卸荷和高压吸附瓦斯解吸膨胀耦合作用下诱发的冲击地压,是造成群死群伤特大灾难性事故的严重隐患．建议深部开采应高度重视冲击地压与瓦斯灾害的相关性．     

煤层冲击型动力现象成因分析与防治

论述了平煤十二矿掘进工作面冲击型动力现象的发生机理,阐述了冲击型动力现象发生地点地质结构、瓦斯预测、防突措施执行情况及动力现象发生过程、发生后所抛煤体与破坏巷道特征,分析了动力现象的特点。研究了因冲击地压诱导而发生的煤与瓦斯突出规律、冲击地压预测和防治技术。     

首采工作面顶板岩层垮落步距预测方法研究

为了研究煤矿首采工作面顶板岩层的运移规律,有效保证冲击地压和煤与瓦斯突出高危工作面的安全开采,综合运用理论计算、监测预测和数值模拟3种方法对某矿11041首采工作面岩层垮落步距进行预测研究。研究与分析结果表明,3种方法所得出顶板岩层运移规律与垮落步距具有较好的一致性。     

“煤矿深部开采煤岩动力灾害防控技术研究”专题编者按

随着我国浅部煤炭资源的逐渐减少甚至枯竭,地下开采深度的逐渐延伸,越来越多的矿井将面临严峻的深部开采煤岩动力灾害问题。如何有针对性地开展防控深部开采过程中遇到的冲击地压和煤与瓦斯突出等煤岩动力灾害事故,是摆在科研和生产工作者面前的难题。鉴于此,国家在“十三五”期间,将“煤矿深部开采煤岩动力灾害防控技术研究”列入国家重点研发计划项目,重点对煤矿深部开采条件下的冲击地压、煤与瓦斯突出和复合煤岩动力灾害的危险性探测、防控机理和防控技术开展研究,本期第1~11篇论文基于该项目两年来的主要研究成果,从材料失稳角度研究了冲击地压的触发判据和从结构失稳角度研究了冲击地压的孕灾机制;系统研究了采掘巷道冲击危险性的探测与支护技术;从理论和数值模拟上研究了煤矿深部开采卸荷消能与煤岩介质属性改造协同防突机理和深部矿井冲击地压、瓦斯突出复合灾害发生机理等。本期“煤矿深部开采煤岩动力灾害防控”专题是上述成果的集中展示,希望有益于促进我国煤矿深部开采煤岩动力灾害的防控。