顶板疏水快速回采工作面冲击地压机理 及防治措施

以某矿顶板疏水区下快速回采工作面冲击地压显现为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场监测等方法,研究不同回采速度下过顶板疏水区域时的超前支承压力分布规律,揭示顶板疏水快速回采工作面冲击地压发生机理:顶板富水区疏水后形成增压区与卸压区,当工作面快速回采经过疏水形成的增压区时,应力叠加易超过发生冲击地压的临界值,诱发回采工作面发生冲击。在此基础上提出了疏水增压区针对性的卸压措施以及疏水区域前后回采速度阶段调整的防冲方法。     

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。     

巨厚强冲击倾向性煤层高强度开采特征与高强度开采定义

工作面开采强度过高易诱发冲击地压等动力灾害,探讨工作面合理的开采强度已成为冲击地压矿井安全高效开采亟待解决的关键。以准东二矿巨厚强冲击倾向性煤层首分层1101综放工作面为背景,采用理论分析及物理相似模拟实验相结合的综合分析方法,对不同开采强度下覆岩采动应力、能量演化规律展开分析,并评估了不同开采强度下煤岩体冲击危险性,确定了工作面合理的开采强度,得到冲击地压矿井高强度开采特征并对其进行定义,同时提出冲击地压矿井高强度开采调控模式。研究结果表明：(1)随工作面开采强度的提高,采动应力、应力集中系数、周期来压步距均随之稳步提升;微震能量随之逐渐增大,大能量积聚范围也随之逐渐增大;工作面冲击危险性也随推进速度逐渐增大,其冲击危险性指数I_m,微震能量E_r均与开采强度呈正相关性,微震b值则表现出负相关性,综合分析认为1101工作面推进速度不应大于8 m/d;(2)冲击地压矿井高强度开采不是一种外在的开采强度,而是综合反应应力、能量、冲击危险性的一种力学状态,并由其特征参数决定,并将推进速度大于8 m/d、来压步距与推进速度的比值小于1、冲击危险性指数I...     

基于微震监测数据的综放工作面安全生产能力分析

冲击地压是井工煤矿开采中常见的灾害之一,通过控制工作面推进度和产能可在一定程度上降低冲击风险。针对综放工作面安全生产能力合理性评判,通过对推采过程中产生的微震事件频次和能量进行统计和多元回归分析,评判工作面安全能力以及未采区域计划产能的合理性。结果表明,综放工作面在推采速度和产量小于一定值时,推采速度和产量不是影响工作面冲击危险性的主要因素,工作面生产具有较高安全性,通过抓好防冲措施落实可以有效防控冲击地压的发生;当推采速度和产量大于一定值时,震动频次、震动能量急剧增加,推采速度和产量与之呈现明显正相关性,成为影响工作面冲击危险性的主要因素,通过局部卸压很难保证安全生产。该分析方法简单、有效,可指导工作面安全生产,降低冲击地压发生风险。     

深井煤柱区冲击地压危险性分析与防治技术

为有效防止田陈煤矿3下322工作面穿越3上煤层煤柱区时发生冲击地压,采用理论分析、工程类比等方法,并结合微震监测、煤粉检验数据,对煤柱区冲击地压危险性、防治措施进行研究。结果表明,开采深度、煤柱、采动等因素综合影响下煤柱区运输巷内帮为冲击危险区,推采过程中煤柱区微震事件分布异常,钻孔排粉量为设计煤粉量的1.6倍,通过超前60 m对危险区实施密集煤层钻孔进行卸压,有效防止了冲击地压的发生。实践表明,通过分析煤柱区冲击地压危险性并超前实施密集煤层钻孔卸压,可确保工作面顺利穿越煤柱区。     

深井采煤工作面冲击地压防治的探讨

新汶矿业集团潘西煤矿采深在750～1025m,冲击地压显现频繁。该矿采取电磁辐射监测、微震监测、钻屑监测等手段进行了冲击地压监测,并采取高压注水、卸压爆破等措施,减少了应力集中,预防了大型冲击地压的发生。     

综放工作面坚硬顶板弱化爆破防治冲击地压技术

为了防止综放工作面尾巷冲击地压的发生,基于忻州窑煤矿11号煤层综放工作面的赋存和开采技术条件,经研究确定对尾巷煤柱坚硬顶板实施弱化爆破卸压技术,并利用数值模拟分析得出了合理的爆破参数.结果表明:炮孔水平投影距离达到2/3煤柱宽度时,炮孔可至应力集中区域,爆破卸压效果较好;炮眼间距为6m时爆破裂隙能贯通,爆破效果优于间距8m;通过顶板弱化爆破技术使煤柱内的应力降低了60％,有效防止了8935综放工作面尾巷冲击地压的发生.     

基于微震数据反演分析的大佛寺煤矿40111工作面诱冲规律研究

基于大佛寺煤矿4~上煤层作为4煤层的保护层进行开采的工程背景,为探索该特殊区域工作面诱冲规律,借助于现有的微震监测设备分析回采速度与微震“时间—空间—强度”特征参数之间的关系。结果表明：4~上煤层作为4煤层的保护层开采可以有效降低工作面微震能量大小,该方案起到了较好的卸压作用;通过微震空间分布特征与回采速度的相关性,确定了合理的回采速度,为冲击地压防治体系设计提供了数据支撑。     

深井特厚煤层综放工作面旋转调采期间微震活动规律研究

新巨龙矿井1303N综放工作面为旋转调采工作面,采用ARAMIS微震监测系统对工作面推采期间的煤岩活动进行监测。通过对监测数据的分析得出了1303N工作面微震事件分布规律,研究表明工作面旋采期间能量释放较强烈,冲击地压危险性增大,旋采期间事件多集中在工作面旋转调采的内侧,工作面微震事件主要以顶板事件为主,顶板破裂高度在100m左右,底板破裂深度在40m左右。     

坚硬顶板厚煤层分层开采诱冲机理实验研究

针对坚硬顶板厚煤层下分层综放开采冲击频发的现象,设计了厚煤层分层开采相似模型实验,研究了分层开采条件下上覆岩层的运移规律和底板岩层的应力特征。应力监测表明,顶分层开采时煤岩应力变化较平稳,而下分层开采时应力波动十分剧烈,当载荷超过煤体极限载荷时,就可能会发生冲击地压。     

深井煤层大巷矿震发生机理及防治研究

以山东赵楼煤矿二集下山3条煤层大巷频繁发生矿震为工程背景,通过理论分析和微震监测手段,研究了二集下山大巷频繁发生矿震的主要原因。研究结果表明:5301采空区侧向支承压力和F15断层构造应力叠加形成的高应力是诱发二集下山大巷频繁发生矿震的主要原因。根据理论计算结果分别对二集下山3条煤层大巷的冲击危险性进行了评价。巷道围岩的高应力状态并非发生冲击地压的充分条件,冲击地压的发生还受巷道围岩稳定性的影响,通过将赵楼煤矿二集大巷布置层位由煤层优化到岩层中,有效防治了大巷矿震和冲击地压灾害。     

顶板动态法在工作面防冲设计方面的研究及应用

工作面回采期间,随工作面的不断推进,采场上覆岩层应力重新分布,支承压力的峰值及位置也在不断变化。特别是深部开采条件下,支承压力愈是靠近煤壁位置,采场发生冲击地压的可能性就愈大[1]。文章结合赵各庄煤矿实际,采用顶板动态监测法确定工作面超前支承压力峰值及位置,然后采取超前松动爆破的方式解除冲击危险性,收到了良好效果,为邻近矿井的防冲设计提供参考。     

高应力煤柱多关键层断裂诱冲机理及防治

针对上覆多关键岩层控制条件下,高强度开采的大区段煤柱冲击地压防控技术难题,采用数值模拟、关键层分析和微震监测等方法对某矿31102工作面回风巷区段煤柱冲击地压发生机理及防控方法进行研究。结果表明:回风巷区段煤柱处于高静应力作用下,最高应力集中系数为3.02;工作面上方存在多个关键层,关键层断裂时产生大量微震事件,并以附加动应力形式作用于煤柱,当动应力与静应力之和大于煤柱强度时,煤柱发生冲击。提出了"大直径钻孔预卸压+二次斜交钻孔临场解危卸压"的防治措施,现场实测数据表明方案有效可靠。     

峻德煤矿倾斜煤层开采沿空侧巷道诱冲机理研究

针对峻德煤矿倾斜煤层开采期间沿空侧巷道冲击地压频发的问题,采用现场调研、微震监测、物理相似模拟和数值模拟相结合的方法开展了研究,结果表明：倾斜煤层工作面开采期间靠近沿空侧巷道的覆岩关键层更容易破断产生剧烈动载扰动;随着煤层倾角减小,沿空侧巷道煤柱帮应力集中程度减小,实体煤帮应力集中程度增大,应力集中由煤柱帮内向实体煤帮内转移;在动静载叠加作用下导致巷道两帮煤体失稳破坏诱发冲击地压,且不同倾角煤层冲击启动区域不同。研究结果对倾斜煤层工作面后续回采阶段卸压防冲工作具有一定的指导作用。     

坚硬顶板工作面冲击地压监测预警技术

针对坚硬顶板和高应力的开采条件,提出了冲击地压远近场联合监测预警技术。采用ARAMISM/E微震监测系统进行远场监测,对工作面开采过程中微震事件的时空演化规律进行分析,确定冲击地压预警指标b、η、M_m、A(b)的值分别为0.58、1.52、2.32、7.85,建立联合指标对冲击地压进行预报。采用电磁辐射和煤体应力进行近场监测,确定工作面和两回采巷道电磁辐射强度预报值分别为154、131、136 mV,结合煤体应力等值线的变化,对冲击危险性进行评价。应用实例表明,采用冲击地压远近场联合监测预警技术后,成功预测了数次冲击地压,取得了较好的预测效果。     

煤矿冲击地压的推采速度效应及其动态调控

针对采煤工作面冲击地压存在推采速度效应问题,通过案例与微震监测数据分析,探讨了采场推采模式及速度与冲击地压的关系,揭示了采场推采速度效应产生机制,并通过对类似工作面微震特征的分析,建立了采场推采速度效应动态调控的方法。研究表明:回采工作面冲击地压危险性与采场推采模式及速度具有相关性,其中高速推采、非匀速推采易诱发冲击地压;高速推采造成多顶板势能转化和多煤层应变能均衡释放,非匀速推采导致煤层应变能集中释放;基于微震响应特征构建的采场推采速度效应动态调控方法具有良好的实用性。     

深井孤岛综放工作面过断层期间冲击地压危险分析

为有效预防深井孤岛综放工作面过断层期间冲击矿压事故的发生,采用SOS微震监测系统对断层区域煤岩体内微震活动进行全时连续监测,并分析统计在过断层期间微震活动发生的次数和能量释放的变化规律。研究得出结论:随着回采工作面的逐渐临近,断层影响区域内每日震动释放总能量值和震动次数的起伏波动逐渐增大,加大了发生冲击地压的危险。     

特厚煤层工作面末采期间防冲技术研究

针对某矿8301工作面末采期间工作面及下山巷道的潜在冲击地压灾害,通过理论与技术相结合的冲击危险性评价方法,划分了工作面末采期间两巷及下山的冲击危险区域,采用顶板爆破、煤层大直径钻孔卸压及底板爆破的防冲措施对危险区域进行了治理,采用微震和应力监测手段对末采期间的冲击危险性进行了实时监测预警,并及时采取了卸压解危手段,保证了工作面的安全开采.     

逆冲断层和巨厚砾岩耦合作用诱冲机制研究

为研究巨厚砾岩与大型逆冲断层控制下耿村煤矿13230工作面冲击地压发生机理,对其掘进与回采期间地质特征、微震时空演化、b值及能量特征和地表沉降变化特征展开现场实测分析。研究结果表明：F16断层逆冲滑移运动产生的高水平应力和巨厚砾岩大面积悬顶产生的高垂直应力为冲击地压孕灾提供了力源条件|13230工作面掘进末期、开切眼及回采初期距离F16断层较远,断层滑移运动影响较小而巨厚砾岩运动作用影响较大,煤岩体能量增长式积聚最终诱发剧烈的冲击地压事故|随着13230工作面逐渐向断层靠近,断层滑移运动影响增强,地表抬升现象明显,煤岩体能量均匀性积聚最终诱发集中式较轻微的冲击显现。研究结果为巨厚砾岩和逆冲断层影响下13230工作面冲击地压发生机理的研究提供理论基础。     

能量密度分析法在向斜构造区冲击地压防治中的应用

为了研究向斜构造区冲击地压特征及如何防治该类型冲击地压,本文以兴安煤矿典型向斜构造影响范围内的四水平1号工作面为研究对象,利用微震时空分布图和能量密度云图,研究了微震活动与冲击地压之间的关系.结果表明:冲击发生前微震的时空分布可直观反映微震事件的集中区域,但难以识别微震事件随时间的演化趋势;能量密度具有明显的成核特征,...