煤厚变异区开采冲击地压发生的力学机制

针对地质构造区域煤层开采容易发生冲击地压的情况,建立了煤岩组合体力学模型,研究了煤厚变化对超前支承压力分布特征和能量演化规律的影响,揭示了煤厚变异区煤层开采冲击地压发生的力学机制。研究表明:煤厚变薄区的原岩应力比变厚区大,煤厚减小率或岩煤弹性模量比越大,应力变化梯度越大;工作面由厚向薄回采,超前支承压力呈"双峰值"分布,而工作面由薄向厚回采,超前支承压力呈"单峰值"分布;冲击地压发生时,工作面由厚向薄回采,第2峰值应力区内形成高能区会阻碍能量向煤壁深部传递,产生的冲击能量将主要向巷道或工作面临空面释放,而工作面由薄向厚回采,冲击能量可向煤壁深部转移,冲击影响范围小。现场案例分析及工程实践表明,工作面由薄向厚回采更有利于防冲。     

煤厚变化对冲击地压影响的数值模拟分析

为了研究煤层厚度变化在开采过程中发生冲击地压概率的影响,基于FLAC3D数值模拟软件,分别模拟了不同煤厚与不同煤厚变化区长度在煤厚局部变化区支承压力与弹性应变能的分布规律。结果表明:煤厚变化区长度相同时,煤厚分别从4、6、8 m逐渐变为1 m的过程中,煤厚变化率越大,煤厚局部变化区应力集中程度越高,相应地发生冲击地压的概率也越大;煤层厚度相同时,煤厚局部变化区长度从10 m逐渐变为30 m的过程中,变化区长度越大,局部变化区的应力集中程度越低,即煤厚变化区发生冲击地压的概率与煤厚变化率的增加呈正相关,与煤厚变化区长度的增加呈负相关。     

基于综合指数法的矿井冲击地压危险性研究

以平煤十一矿为实例,采集该矿3组煤层冲击倾向性的数据,对比3组煤层的冲击地压倾向性;采用综合指数法,选取影响冲击地压的地质因素和开采技术因素共19项指标对开采己组煤层的两个工作面进行了区域预测,划分各个工作面冲击地压煤岩的冲击地压等级,为采取防冲措施提供理论依据。     

某矿103_下04工作面冲击地压灾害区域划分及治理

某矿井开采的3下煤层埋深约520 m,为防止工作面发生大面积冲击灾害,以该矿103下04工作面为工程背景,首先分析了该工作面具有冲击地压危险的区域,将该工作面冲击地压灾害区域划分为一般冲击危险性区域、弱冲击危险性区域;然后根据冲击威胁程度分别制定了断层区域、煤层厚度变化区域、褶曲构造区域的冲击灾害防治措施。研究表明:对103下04工作面危险区域采用钻孔卸压措施对于防治工作面冲击地压灾害有一定的成效,可供类似矿山工作面冲击地压治理参考。     

煤厚变化区综采面矿压显现规律数值模拟研究

小纪汗煤矿2号煤层厚度从井田东南向西北方向逐渐增加,导致煤矿开采过程中因煤厚变化带来的综采设备选择和工作面合理接替等问题。为了研究煤厚变化区综采面矿压显现规律,以小纪汗煤矿11203工作面中具有典型煤厚变化规律的综采面为背景,运用FLAC3D数值模拟软件,采用矿井开采前期煤厚变化特征和工作面布置方式,研究煤厚变化对综采面矿压产生的影响。最终得出随着工作面向前推进,煤壁前方的应力增高区范围最终基本稳定在一定区域,而具有相同煤厚变化规律的工作面,采高变化对煤壁前方的超前支承压力分布影响较小。     

深部两软煤层工作面矿压分布规律及防冲击措施

为解决煤矿深部两软煤层工作面冲击事故频发的安全问题,探讨了该类地质条件下工作面的围岩结构类型和工作面的矿压分布规律,并通过工作面冲击地压的力学机理模型,从力学角度、能量角度、诱发角度提出了一系列防治两软煤层发生冲击地压的措施。     

基于钻孔电磁辐射法的煤体应力分布测试

采掘工作面前方煤体应力分布和冲击地压的发生有密切关系,而煤岩受载产生电磁辐射与受载应力之间呈现对应关系,通过在两巷内帮煤体施工钻孔并测试钻孔电磁辐射,可以间接得到工作面前方煤体内应力分布规律.以峻德矿三水平北17 #煤层三、四区一段煤层具有较强的冲击危险性为例,采用钻孔电磁辐射法分析煤体应力分布特征,为冲击地压的预防提供依据.     

深部不规则大孤岛工作面冲击地压预测与防治技术

以开滦唐山矿深部、形状不规则、大孤岛冲击煤层工作面为试验研究对象,研究了该地质开采条件下的冲击地压现象的发生机理、冲击地压预测与防治方法、工作面安全开采条件等;建立了深部不规则大孤岛工作面条件下冲击地压现象预测与防治理论体系.利用现场试验、计算机数值模拟和理论分析等手段,初步掌握了深部不规则大孤岛工作面复杂条件下冲击地压发生的机理、冲击地压预测方法,通过试验得到解决深部不规则大孤岛工作面冲击地压的新方法.     

煤矿工作面冲击地压防治方法

该文结合煤矿的冲击地压现象,阐述了煤层赋存条件,顶底板岩性,采煤工作面特征,冲击地压概况。冲击矿压治理方法主要有:合理确定工作面仰俯角,超前卸压,人工放顶提前卸压等。     

保护层不对称卸压工作面分区防冲技术

为有效防控保护层不对称卸压工作面冲击地压的发生，以唐山矿0291工作面为工程背景，采用理论分析和数值模拟等方法，分析了工作面发生冲击地压的影响因素及发生区域。结果表明：煤层开采深度、煤层及其顶板的冲击倾向性、上保护层遗留煤柱、本煤层采空区煤柱及厚硬顶板是诱发冲击地压的潜在影响因素;工作面回采前，受上保护层遗留煤柱及本煤层采空区影响，0291工作面两巷应力呈不对称分布，回风巷高应力区主要位于0250采空区切眼及终采线下方，运输巷高应力区主要位于0251采空区切眼下方;工作面回采阶段具有明显的分区特性，回采初期，运输巷围岩超前应力高于回风巷，应加强运输巷的监测并及时采取防冲措施;当工作面进入0251采空区下方时，运输巷围岩应力迅速降低，防治重点应由运输巷转移至回风巷。依据数值模拟分析结果，划分了冲击危险区，提出了工作面回采过程中的分区防治措施。现场监测结果表明，采取的措施可以有效降低冲击地压的发生。     

基于PSO-LSSVM的矿井冲击地压分级预测研究

为准确预测煤矿冲击地压灾害,提出一种基于粒子群算法(PSO)优化最小二乘支持向量机(LSSVM)预测方法,即冲击地压分级预测的PSO-LSSVM方法。该方法综合考虑煤矿开采深度、地质构造、煤的坚固性系数、最大主应力、煤层倾角变化、煤厚变化、顶板岩层厚度、开采工艺、顶板和底板岩石强度共10项指标因素,构建冲击地压预测指标体系。利用PSO搜索方法对LSSVM模型的核参数σ和惩罚因子f快速寻优,再将优化参数输入LSSVM模型中,构建基于PSO-LSSVM方法的冲击地压危险性分级预测方法,并进行工作面实例预测。研究结果表明:与其他预测方法相比,PSO-LSSVM方法具有计算效率高、准确性高、操作简便等特点,现场应用效果良好。     

构造应力作用下冲击地压发生的条件及判据

针对许多矿区冲击显现受构造应力作用影响的特点，用数值计算方法模拟了底板冲击显现，得出了冲击时煤岩体应力变化情况和破坏过程，以及数值模拟冲击时所具有的特征．在此基础上研究了不同侧向加载系数对冲击发生条件的影响，提出了在不同加载条件下，冲击时存在不同的临界水平应力；研究了不同的煤岩组合情况对冲击发生条件的影响，得出了顶、底板中存在着相对硬软的岩层是发生顶、底板冲击的一个必要条件．通过以上综合研究，得出了构造应力作用下冲击地压发生条件的判据，并成功应用于现场实际冲击危险预测．     

Mechanics analysis on the conditions of rock burst occurrence in the coal mass of roadway rib

According to the rock burst features occurred in the coal mass of roadway rib in one mine, the mechanics model of coal mass and roof structure system along the edge of goaf was founded to analyze the stress of roof rock layer, so the subside curve of roof rock layer was deduced. Furthermore, the stability of coal and rock system were analyzed, the critical load and critical resistance zone were used to judge the danger degree of rock burst occurrence. The influence of coal mass strength, brittleness degree, coal seam thickness, roof thickness, suspending length, equivalent shear module on the critical load, critical resistance zone was confirmed. So the rock burst occurrence conditions of coal mass in roadway rib mainly depend on mining depth, coal seam thickness and hard roof and floor, which are decided by the above studies, and successfully applied in prediction and prevention of rock burst in this mine. Supported by the Natural Science Fund of Liaoning Province(20042176)     

煤层硬度与厚度对冲击矿压影响的数值模拟

在坚硬顶板和底板的“两硬”条件下，对不同煤层厚度和硬度对煤岩体中的垂直应力分布的影响，也即反映了对煤岩体中发生冲击矿压危险性的影响进行了模拟．通过组合煤岩试样的试验结果验证了数值模拟的正确性，根据煤岩体相互作用的理论分析了其原因．在“两硬”条件下，煤层厚度与硬度的变化对煤体中的应力分布有着很大的影响，从而对煤岩体系统中冲击矿压的发生有着很大的影响．随着煤层厚度的减小，在煤岩体中产生的应力集中将增大；随着煤层硬度的增加，煤岩体中的最大垂直应力也将增大，从而也增加了冲击危险性．     

基于区域划分与主控因素辨识的冲击危险性评价方法

冲击矿压机理复杂,影响因素众多,不同区域内冲击矿压影响因素种类及其权重往往存在差异。为提高冲击危险性评价的准确性与针对性,提出一种基于区域划分与主控因素辨识的冲击危险性评价方法。以砚北煤矿250204工作面为研究对象,该工作面受特厚煤层、褶曲构造、采掘干扰、煤层倾角、开采深度等因素综合影响,存在严重冲击矿压威胁。研究结果表明:(1)煤层厚度、倾角及开采深度仅在局部区域对冲击危险性存在明显影响;向斜构造及采掘干扰与矿震事件分布的相关性最为密切,对冲击危险性影响强烈;(2)依照各因素的影响范围与变化趋势,进行工作面区域划分,构建基于层次分析法(AHP)的冲击矿压影响因素权重评价体系,辨识各影响因素间的权重差异;(3)构建基于因素权重差异的冲击危险指数,定量描述区域内冲击危险程度。经检验,250204工作面整体冲击危险性指数分布与矿震定位拟合程度高达92.6%,证明了评价结果的准确性。     

深部盘区巷道群集中静载荷型冲击地压机理与防治

针对深部矿井,盘(采)区巷道群屡次发生冲击地压这一问题,以我国新建千米深井盘区巷道群冲击地压发生为背景,理论分析了巷道群无动载诱发冲击启动的机理与防治方法。结果表明,巷道底煤的厚度对底板水平应力集中影响较大;褶曲构造带也显著影响巷道群应力环境;巷道底臌量与底板释放动载荷量值、底煤厚度均成正相关关系;深部煤层巷道群冲击启动原理,是巷道群自身应力叠加在巷间煤柱,提供了基础静载荷;灾害发生地段底煤厚度以及褶曲构造影响,提供了时机静载荷,2者叠加导致巷间煤柱垂直载荷超过了临界值,同时底板煤体承受的载荷超过了其极限承载力;深部煤层巷道群冲击地压属集中静载荷型,采用基于集中静载荷疏导的深孔区间爆破法可防治冲击地压灾害。     

薄煤层动静组合诱发冲击地压的机制

理论分析了动静组合诱发冲击地压的应力条件和能量转化过程,揭示了动静组合诱发冲击地压机制,数值计算分析了工作面应力分布特征与煤厚之间的关系,采用微震监测数据分析了卸压爆破产生的应力波传播规律,并分析研究了薄煤层动静载特征及诱发冲击地压过程。结果表明:薄煤层工作面应力集中程度较厚煤层高,峰值应力区距离煤壁较近,应力梯度较大;采动动载直接与高应力叠加,且开采导致的应力降以及单位体积煤体释放的弹性变形能远高于厚煤层,在动静组合作用下,薄煤层工作面易于达到动静组合诱发冲击地压的应力和能量条件,显著符合动静组合诱冲机制。最后基于动静载组合诱发薄煤层冲击地压的机制,探讨了薄煤层冲击地压防治原则和技术方法。     

济三矿六采区冲击类型及其防治

六采区6303工作面回采3下煤层,基本顶为坚硬稳定的中砂岩,平均厚度23m左右。其冲击特点是,冲击发生后顶板与煤层离层、顶板完整没有破碎,冲击与顶板周期运动一致,冲击矿震后部分十字铰接顶梁支柱震歪、震断,十字铰接顶梁被震断。试验表明,单纯煤样和煤岩样组合均为弱冲击倾向性,煤岩组合的动态破坏猛烈。故可确定该区域的冲击矿压为顶板型(冲击型)和顶板煤层型。对于该类冲击矿压,可采用钻孔卸压、煤体爆破卸压和顶板爆破等三种措施解危。     

冲击地压煤层爆破卸压效果分析

针对煤体爆破防治巷道冲击地压卸压效果检验的问题,分析了煤层爆破卸压防冲机理与电磁波在地下煤岩体衰减规律,建立了基于爆破产生裂隙区与电磁波衰减良好对应关系的电磁波CT评价冲击危险的方法及模型。采用电磁波CT法对郓城煤矿1301回风巷煤层爆破卸压前后的电磁波衰减特征进行了对比分析,研究表明,煤层爆破卸压显著降低了爆破区域的煤体强度,使得煤体中部的应力向煤体深处转移,从而降低了冲击危险性;同时,爆破对支护区围岩的损伤较小,卸压与支护耦合性较好。基于检验结果确定了合理的爆破参数。