冲击地压矿井智能化防冲控采技术的思考

针对深部冲击地压矿井智能化工作面防冲开采面临的技术难题,围绕冲击地压煤层安全、高效、智能化开采的目标,将新一代信息技术运用到矿井生产活动和防冲管理中,首次提出了智能化防冲控采的技术思想,其科学内涵与技术途径为:首先,通过数据传输平台快速采集区域煤岩冲击危险信息及全工作面设备、工况环境、人员定位等实时信息,建立冲击地压与智能开采的多源信息数据库;其次,采用具有高吞吐量、低延时特性的分布式数据采集系统,实现对多源异构数据的清洗、存储、聚类、融合,将冲击地压监测预警的危险信息与智能化开采进行动态耦合,搭建冲击地压智能防冲大数据平台;最后,在冲击地压多源信息精准识别与数据融合的基础上,开发互联互通、分析决策、动态预测、协同控制的智能开采响应控制系统,在此基础上建立采煤机自调整、支架自适应、防冲风险自感知与自预警相叠加的智能化防冲控采模型,使开采强度与冲击风险相匹配,最终形成无人干预的自决策、自控制、自优化的防冲、减冲、无冲的智能防冲控采新模式。该技术通过将冲击危险预测、防治与智能化开采系统有机结合,形成智能响应闭环,可以保障冲击地压预警信息的高效反馈,实现采掘、运输、安全保障等过程的智能化运行...     

冲击地压煤层如何实现安全高效智能开采

冲击地压煤层如何实现安全高效智能开采是一项重大的产业技术难题,系统分析了我国冲击地压矿井分布特征、开采现状及冲击地压发展趋势,深入剖析了冲击地压矿井面临的主要开采难题。从区域地应力监测反演、矿井开拓布局优化、煤柱尺寸优化、井上下联合卸压、置换充填开采、高层位离层注浆等方面,全面阐述了冲击地压矿井全生命周期防控技术发展现状。针对巷道冲击地压防治难题,研发了冲击地压巷道全巷协同智能自适应抗冲击支护技术与装备,利用吸能防冲液压支架实现了正常状态对巷道围岩进行强支护、冲击过程迅速让位吸能的效果,结合支架智能运移装置、支架监测预警系统及全巷协同自适应抗冲击支护智能设计方法,构建了冲击地压巷道智能化吸能支护防控体系。分析了采煤工作面智能开采系统防冲原理,提出通过对围岩采动应力、覆岩断裂结构等进行监测分析,基于三维地质模型、大数据算法等对冲击地压发生位置、概率进行预测预警,并通过智能开采系统对液压支架的支护姿态与支护力、采煤机割煤速度等进行智能联动控制,实现采煤工作面智能开采与冲击地压智能防治。从采场应力与覆岩结构智能监测、冲击地压灾害数据库构建、冲击地压灾害分类预测预警等方面,分析了冲击地压智能防...     

冲击地压靶向精准监测预警和防控实践研究

针对永陇公司崔木煤矿防冲工程的系统性、监测预警的准确性、方案措施的针对性不足等问题,利用应力场、能量场、震动场等时空融合监测方法,建立符合崔木煤矿地质与生产技术条件的冲击危险动态监测预警、防控和检验一体化的防冲体系,并在构造复杂、有较大冲击风险的22311工作面进行工程实践。结果表明：多场耦合监测技术能够为崔木煤矿冲击地压危险区域识别、预警和解危措施实施提供有效依据。通过定量识别冲击危险状态及其等级,在空间域上靶向定位危险区域,并在预警区域开展卸压、解危措施,成功解除了22311工作面的冲击地压隐患,减少了监测与治理的盲目性,保证了工作面安全高效开采。研究成果对冲击地压防控技术的发展及指导现场安全生产具有重要的现实意义。     

深部综放工作面动压微震监测及控制技术研究

针对深部复杂条件下综放工作面动压控制难,精细防冲技术与装备不足的现状,利用井下高精度微地震监测系统,结合采场覆岩空间结构理论,对开采过程中的岩层空间破裂规律、断层构造活化规律及空间应力场影响范围进行了研究,实现了三维连续动态监测及矿井冲击地压的监测和预警。结果表明,微震监测能够准确判断出工作面岩层破裂范围、煤柱稳定性及岩层运动异常区域,实现了冲击地压监测的超前预警预报。     

千米深井综放工作面矿震时空分布规律研究

冲击地压灾害已成为制约我国深部矿井开采的关键因素。以赵楼煤矿大埋深、高地压、强冲击煤层等特殊工程地质条件为依托,采用微震监测方法对1306工作面矿震进行了现场监测,得到了千米深井综放条件下工作面矿震的时空分布规律及其与围岩运动的相互关系。研究结果对于深部开采矿井冲击地压监测、预警和防冲设计具有较好的借鉴意义。     

多因素耦合高静载窄短工作面防冲管控对策

冲击地压是巨野矿区灾害防治的重点,彭庄煤矿地处巨野矿区,属埋深超千米的冲击地压矿井。大埋深工作面多因素耦合高静载工作面冲击风险高,治理难度大。矿井按照“强卸压、强支护、强监测”的防冲技术路线,在3307工作面采取高密度大直径钻孔卸压、顶板爆破预裂、增加被动支护密度等针对性防冲措施,有效降低了采空区三角煤柱应力集中程度,解决受大埋深、采空区、巷道切割、断层等多因素影响的高静载窄短工作面安全推采的问题。     

煤矿冲击地压灾害防治技术体系

近年来,冲击地压灾害发生的频度和强度明显增加,已发展成为威胁我国深部煤炭资源安全开采的主要动力灾害之一。为了改善我国煤矿安全生产形势,把所有煤矿分为基建矿井、一般矿井和冲击地压矿井3类,围绕冲击危险性评价、冲击地压监测预警、冲击地压综合治理以及科学管理4个方面,建立不同的防冲技术方案。     

基于光纤光栅采动应力测试的冲击地压预警技术研究

为了提高我国冲击地压预警的准确性,结合光纤光栅测量领域已取得的研究成果,利用光纤光栅钻孔应力计、解调分站作为煤矿井下1孔多点采动应力数据的采集、解调装置,以应力控制理论为指导,研发了以采动应力监测系统软件为数据采集、分析软件,应力梯度为预警指标的冲击地压动态预警技术,集成了基于采动应力测试技术的冲击地压预警系统。研究结果表明:该系统可应用于煤矿工作面采动应力监测和冲击地压动态预警,能准确揭示工作面受采动影响应力的变化情况,推导出工作面应力场的时空演化规律。为矿井冲击地压灾害的预测预警增加一种新方法,从而有效减少冲击地压事故的发生。     

孤岛工作面防冲安全开采论证方法研究与应用

为便于执行《煤矿安全规程》和《防治煤矿冲击地压细则》中关于开采冲击地压煤层孤岛煤柱应进行防冲安全论证的规定,提出一种孤岛工作面防冲安全开采论证方法,并进行工程应用。结果表明:孤岛工作面防冲安全开采论证包括冲击地压矿井属性论证,孤岛工作面冲击类型论证,孤岛工作面冲击危险等级评价,矿井防冲能力论证;依据煤层冲击倾向性鉴定结果和煤层冲击危险性评价结果论证煤层冲击地压属性,进而得到冲击地压矿井属性;对于冲击地压矿井,根据孤岛工作面支承压力分布论证冲击地压类型;在开展冲击危险因素排查和冲击危险性评价的基础上,计算防冲工程量;依据矿井防冲机构与人员配备情况、监测系统覆盖能力、卸压机具配备情况,论证矿井防冲能力;最后,综合冲击地压类型、冲击危险等级及防冲能力与防冲工程量之间的关系,得到能否保障安全开采的结论。     

我国煤矿冲击地压灾害研究进展及技术体系分析

基于冲击地压研究的相关技术资料,从发生机理、监测预警、灾害防治、规范标准等4方面归纳我国煤矿冲击地压灾害研究进展及技术现状。从复合型能量释放及动静载荷作用、地质弱面及煤岩体几何结构变化、煤岩体物理力学性质及应力分布规律、采掘工程扰动及井巷布局等4个方面分析致灾原因及演化规律。综述了监测预警的常规手段及常用的监测预警系统,结合多维多参量监测预警体系、动态监测预警体系等技术分析,对冲击地压监测预警开展了“五化”技术发展趋势展望。在分析深井防冲、多灾害联合防治等新技术的基础上,提出了包括冲击地压单一化防治向协同性防治转化、完善冲击地压智能化防治体系、建立地域性防冲技术库共3个方面的防治意见。     

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.     

冲击地压多维度多参量监控预警平台开发与应用

针对兖矿集团有限公司下属冲击地压矿井数量多、地区分布广、条件差异性大、致冲机理复杂等导致的冲击地压防控难题,通过冲击地压多参量联合监测预警方法研究、监测监控平台系统开发和现场实践,开展了新形势下冲击地压监控预警新模式的探索。研究与实践结果表明:①通过在空间上进行冲击地压监测分区,依据致冲因素进行监测参量选择与权重系数的设置,可以实现冲击地压分类监测与预警,提升了监测预警准确性;②提出"常规预警"与"特殊条件预警"相结合的预警机制,可通过对某一特定测区的地质及开采技术因素分析,定制各监测参量的权重系数,提高预警算法的普适性和针对性;③提出空间上井上与井下、时间上静态数据与动态数据、强度上采掘速度与预警指标、管理上预警与处置的四维数据分析理念,通过对监测参量的多维度分析,实现了监测数据的深度挖掘,提高了冲击地压监测数据的利用效果;④开发了平台系统,实现了矿井与防冲研究中心、井上与井下、静态数据与动态数据、预警结果与现场处置措施等智能联动及自动上报功能,提高了冲击地压监测预警和管理的时效性,降低了人力成本。     

井上下煤层顶板区域压裂防治冲击地压系统及应用

针对冲击地压局部卸压范围小，连续性低，作业风险高等问题，开展煤层厚硬顶板井上下千米顺层钻孔区域压裂防冲系统与工程应用研究。结果表明，从加载条件来分，顶板主导型冲击地压可分为动静载荷叠加型、高静载荷加载型、高静载荷卸荷型3种类型；厚硬顶板是采掘围岩冲击地压启动区域性静载荷、动载荷供给主体，以提供冲击启动动静载荷源的厚硬顶板为靶点，提出建立煤层顶板地面、井下千米水平孔分段致裂卸压系统，开展顶板千米顺层钻孔区域压裂。通过井上下提前破坏冲击危险区域上覆顶板的完整性，使得载荷向更完整顶板区域迁移，从而为井下掘进、回采提供低应力作业大环境，也使得冲击地压丧失启动的重要载荷条件。分别进行了工作面开采前地面水平井顶板区域压裂防冲技术试验，工作面开采过程中井下巷道水平孔顶板区域压裂防冲技术试验，实践效果显著，形成了冲击地压建设矿井“先压后建”，生产矿井“先压后掘、先压后采”新的灾害防治模式。     

复杂开采条件下高冲击危险区巷道支护技术研究

为解决深部复杂开采条件下面临的巷道冲击地压问题,通过采场覆岩结构理论研究,得到了工作面支承压力分布特征,采用数值模拟分析了工作面围岩应力分布规律,并根据冲击地压发生机理,预测出了巷道冲击地压发生危险区。在高冲击危险区采取了大直径钻孔卸压和深孔卸压爆破两种防治措施,同时,又采用了以防冲让压锚杆为核心的防冲让压巷道支护技术。工业性试验效果表明:防冲让压支护技术有效解决了复杂开采条件下巷道冲击地压问题,保证了矿井安全高效生产。     

井间高位岩层联动诱冲机制及防冲方法初探

相邻矿井开采过程中相互扰动明显,冲击地压灾害频发。为研究巨厚砾岩和逆冲断层控制作用下,相邻矿井之间的相邻工作面开采互扰诱发冲击机理以及两工作面冲击地压协同防控方法,以义马矿区耿村煤矿13230工作面和千秋煤矿21121工作面为实际工程背景,对13230工作面回采期间地表沉降变化、冲击显现特征和支架压力特征、21121东部缆车下山钻孔应力特征以及井间区域微震事件高度变化特征和地应力特征展开现场实测分析。研究表明,井间相邻工作面非同时期开采形成非对称"T"形覆岩空间结构,井间宽煤柱留设和高位巨厚砾岩条件下,该空间结构发生类似杠杆运动的"撬动"现象,即井间率先采空侧高位岩层下沉运动诱发滞后回采工作面高位岩层整体抬升运动;联动效应对滞后回采工作面垂直应力环境产生扰动且扰动范围有限,13230工作面回采初期垂直应力相对较低,断层活化的高水平应力导致煤体发生典型水平滑移式冲击事故,随13230工作面推进距离增大,水平方向冲击的强度与频度明显降低而垂直方向的冲击占比增加;基于工程实测和室内试验结果,提出井间以阻断高位砂砾互层为核心的弱链增耗防冲方法和采空区高强度充填为核心的吸能稳构防冲方法,实现井间工作面冲击地压的协同防控。随着我国煤矿逐渐转入高强度集约型开采和深部开采,由高位覆岩联动造成的多工作面之间的应力互扰现象将长期存在,旨在弱化覆岩结构体联动效应的防冲方法与技术是未来单一矿井乃至大型矿区大范围多工作面联合防冲的发展趋势。     

鄂尔多斯深部矿区冲击地压防治思考

根据国家能源西进战略,鄂尔多斯矿区近年来新建了部分深部矿井,由于缺乏深部开采经验,其在矿井建设阶段未充分考虑冲击地压因素,导致矿井在开采过程中面临冲击地压灾害。通过对鄂尔多斯深部矿区冲击地压显现现场调研,分析了其冲击地压影响因素,提出了鄂尔多斯深部矿区冲击地压研究方向。鄂尔多斯深部矿区受开采深度、煤岩冲击倾向性、顶板特性、区段煤柱以及高强度开采等因素的影响,矿井面临冲击地压灾害。在借鉴中东部深井冲击地压灾害防治的基础上,该矿区冲击地压研究工作取得了一定成果,但仍应在成煤规律、覆岩运动、顶板疏放水诱冲、保护层开采、超大工作面冲击规律以及坚硬煤层卸压等方面进一步研究,从而实现鄂尔多斯深部矿区冲击地压灾害的科学防治。     

深部矿井复合构造区冲击地压预警方法

以孟村煤矿中央大巷复合构造区周期性冲击地压为背景,在矿井现有的冲击地压监测系统的基础上,根据动静载叠加诱冲原理和冲击启动理论,提出以静载荷的积聚位置、积聚周期和动载荷的来源、供给时间为深部矿井复合构造区冲击地压"四要素"的周期性预警方法。分析认为,深部矿井冲击地压主要因素为静载荷,发生冲击地压的前提条件是静载荷必须重新积聚至原水平附近,只有静载荷满足条件后才能根据动载荷来源、供给时间再结合地质条件、开采因素以及冲击地压监测系统做辅助确认再进行预警。该周期性预警方法已成功实现3次冲击地压的精准预警,可为国内类似地质条件的煤矿防冲工作提供一定借鉴。     

深部采动响应与灾害防控研究进展

掌握深部采动响应机制与灾害防控技术对于保障煤炭资源安全高效开采具有重要的现实意义。针对深部开采面临高地应力、高地温、高岩溶水压和强开采扰动的复杂环境,探讨了深部采动煤岩体响应特征。阐述了煤炭开采多物理化学场时空动态演化规律和多资源全生命周期动态叠加多相多场耦合致灾机理。最后,基于上述采动响应特征和多场耦合规律及致灾机理,从透明矿山及地质保障关键技术、灾害风险判识与监控预警关键技术和典型动力灾害防控关键技术3个方面讨论了深部采动灾害防控方法。未来应继续加大对深部开采基础研究支持力度,大力支持自主创新重大仪器及科学装置研究,重点开展深部煤炭开采应用基础理论和关键技术研究,依靠科技创新突破制约我国深部煤炭开采的理论与技术瓶颈。加强深部采动多物理化学场耦合灾变机理分析,实现深地资源地质精准勘探和三维地质可视化,建立深部采动灾害风险判识及合理性评价模型,以及开展多参量灾害预警与防控技术和装备研究,实现对灾害的有效预警和精准防控,综合形成深部煤矿灾害防控理论与技术标准体系。同时,在充分认清深部各种灾害特征、治理能力极限和技术经济可行性的基础上,科学确定开采下限。最终有效解决深部煤炭开采面临的科学问题和重大技术难题,促进深部煤炭安全高效开采。     

鄂尔多斯深部典型煤矿冲击地压发生机制与防治实践

鄂尔多斯矿区深部多个工作面发生破坏性冲击地压事故,被列为该地区煤矿开采的主要灾害,影响的煤炭产量占该地区总量的近1/3.采用理论、 试验和实测等综合方法,系统研究了冲击地压类型及发生机制,提出防冲关键对策.针对矿区深部开采典型条件,提出基于应力优化减冲和应变控制防冲技术原理的"采前、 采中、 采后"防冲技术对策,并在现...     

工作面顺槽深孔爆破防冲技术应用实践

冲击地压是威胁煤矿安全生产的重大灾害之一。近年来,随着矿井开采深度不断增加以及开采条件的日益复杂,冲击地压对矿井安全生产构成了严重威胁。掌握先进的冲击地压防治技术,是保证矿井安全生产的重要一环。通过对93上03工作面中间巷深孔爆破技术的应用实践,取得了较好的防冲治理效果,为今后冲击地压防治工作总结了经验。