平顶山矿区深部矿井动力灾害预测方法与应用

煤与瓦斯突出、冲击地压等矿井动力灾害严重威胁着我国深部矿井安全高效生产,当前总体缺乏准确的预测理论与方法。为了提高平顶山矿区深部开采阶段动力灾害发生的预防与治理水平,在分析矿区自然地质动力条件的前提下,以平顶山东部矿区为研究目标,基于最大主应力、应力梯度等因素对矿区动力灾害发生的潜在危险进行了预测分区,发现地形曲率对平顶山东部矿区的煤与瓦斯突出概率产生较大影响。平顶山东部矿区的正曲率半径范围内煤与瓦斯突出比率占总突出次数的80. 21%。同时,基于煤与瓦斯突出系统的能量特征,确定了平顶山东部矿区煤与瓦斯突出的临界能量为106J。在前期利用地质动力区划方法划分Ⅰ～Ⅴ级活动构造的研究基础上,进一步考虑开采活动作用的影响,明确目标煤层、目标采区动力灾害发生的模式,进行动力灾害二级预测。对八矿、十矿和十二矿规划区域划分Ⅵ级和Ⅴ级断裂构造,确定该区域断裂构造的分布特征和相互作用关系,建立相应的空间信息分析系统,分析活动构造的活动规律,发现平顶山东部矿区的煤体瓦斯主要受控于褶曲构造、断裂构造和构造之间的复合、联合、组合等地质构造。煤与瓦斯突出事故发生在地质构造带的次数占总次数的69. 6%。同时,确定了平顶山东部矿区的区域断裂构造的分布方式,Ⅵ级和Ⅴ级活动断裂区煤与瓦斯突出的局部分布特征。     

晓明矿煤层上行开采可行性研究

随着煤炭资源开采力度的不断增加,可供开采的煤炭资源将不断减少。采用上行开采技术,能够提高资源回收率,既缓解了矿井储量少这一现状,又提高了经济效益,同时还改善了采场的稳定性,减轻或避免深部硬岩开采诱发的岩爆灾害。晓明矿S3采区4-1煤层采用上行开采技术上可行,经济上合理,能够有效地延长矿井服务年限,提高企业经济效益。     

京西煤田冲击地压的地质动力环境

为了确定京西煤田冲击地压灾害发生的地质动力环境,分析了京西煤田的地质构造、新构造运动、地应力场、地壳应变能,计算了京西煤田各矿井构造反差强度,定量评估了京西煤田的地质动力环境,讨论了京西煤田冲击地压的形成机制。研究表明,京西煤田属于现代地壳隆升区,新构造运动强烈;煤田最大主应力明显高于全国平均水平,且最大主应力与最小主应力的差别显著;京西煤田处于地壳高应变密度能区域,地壳积累了高的弹性应变能;京西构造凹地反差强度大于0.5,该区域具有发生冲击地压的地质动力环境,各矿井具有发生冲击地压的地质动力条件。京西煤田地质动力环境下的冲击地压是煤岩体在高构造应力条件下以块体整体突然破坏而快速释放能量的过程。     

岩体应力状态分析系统在红阳三矿的应用

有限元、边界元、离散元等各种数值分析方法的不断发展,使得岩体应力的定量计算、分析成为可能。开发岩体应力状态分析软件是地质动力区划课题研究工作的重要内容之一。区域岩体应力计算是原始应力计算,它是以区域构造形式为格架,以地应力测量为边界条件,对于大范围的计算来讲,采矿工程的影响可略去,计算目的是确定区域内的应力集中区、应力梯度区和应力降低区,是进行矿井动力现象区域预测的重要基础工作之一[1]。     

矿压监测在六家煤矿的应用

随着锚杆支护技术的不断推广应用,人们已经认识到矿压监测的重要性和必要性。因此对锚杆支护的矿区进行比较全面、系统的监测,并使监测工作走向正规化、日常化已势在必行。文章对矿压监测的方法及注意事项进行了论述。     

构造凹地煤与瓦斯突出发生机制及其危险性评估

针对煤与瓦斯突出矿区的地形地貌特征，提出了构造凹地的概念，即矿区两侧或四周为隆起区，中间为低凹区，二者具有一定的高程差。基于理论分析和现场测量对构造凹地的地质动力状态的研究表明，构造凹地具有较高的水平构造应力，且水平差应力显著。构造凹地的高构造应力为煤与瓦斯突出提供了动力基础，同时使得瓦斯的运移和逸散受到了限制，因而具有较高的瓦斯含量和瓦斯压力，形成了煤与瓦斯突出的物质条件。最后提出了构造凹地的定量评价指标--构造反差强度及其计算方法，对部分构造凹地进行了计算，结果表明构造反差强度与煤与瓦斯突出灾害程度具有正相关关系。在此基础上提出了从宏观层次评估矿区煤与瓦斯突出危险性的方法。     

断裂构造分形几何特征对冲击地压的控制作用研究

断裂构造是影响煤矿开采的重要地质因素，也是诱发矿井冲击地压灾害的主要因素之一。为分析断裂构造对冲击地压的控制作用，以鹤岗南部矿区为工程研究背景，基于地质动力区划法，划分了鹤岗南部矿区的断裂构造，利用分形几何原理，统计计算了研究区断裂全区与分区的分形维数，分析了研究区断裂全区与分区分形几何特征，探究了断裂分形维数与冲击地压空间位置的耦合关系。结果表明：NW向断裂和近SN向断裂对鹤岗南部矿区的冲击地压控制作用程度较高，NE向断裂次之，近WE向断裂则最差。冲击地压空间位置与研究区断裂分区分维值有较好的对应关系，已发生冲击地压的分区，其分区断裂分维值较大，处于断裂构造较复杂和复杂的区域。不同方向的断裂在同一分区的分维值与冲击地压密切程度不同，其断裂对冲击地压的控制作用程度也不同，同一方向的断裂在不同分区的分维值与冲击地压控制作用程度亦是如此。研究成果从分形几何角度揭示了断裂构造对冲击地压控制作用，可为冲击地压预测与治理提供新思路。     

基于应力及能量条件的岩爆发生机理研究

为了研究深井硬岩巷道岩爆发生的机理,结合大台井玄武岩区岩爆工程实践,分析了区域构造应力场特征,研究了区域内煤岩体的弹性潜能分布特征.从构造应力和能量的角度出发,分析了具有岩爆倾向性的巷道围岩产生岩爆时应具备的应力条件和能量条件.研究结果表明,在具有岩爆倾向性的岩体中掘进巷道,岩爆的产生应同时具备所需的应力条件和能量条件,岩爆的位置和剧烈程度与最大主应力方向有关.研究成果将对大台井岩爆防治,深部开采的水平大巷布置和巷道支护等提供理论依据.     

煤与瓦斯突出的地质动力系统失稳判据研究

为了进一步弄清煤与瓦斯突出发生的原因及演化规律,在分析突出现象和已有研究成果的基础上,明确了突出的地质动力系统构成,分析了地质动力系统的演化过程,并构建了地质动力系统的失稳判据.研究结果表明:含瓦斯煤体是突出的物质基础,地质动力环境为突出营造了高构造应力、低强度煤岩体、高瓦斯赋存环境,而采掘扰动为突出提供了激发动力和空间条件;突出的发生需经历地质动力系统的孕育、形成、发展和终止等演化过程;突出的发生需满足地质动力系统形成的力学判据C_1;失稳力学判据C_2和能量判据C_3;利用地质动力系统判据能够揭示典型煤与瓦斯突出事故的发生机理,为掘进工作面突出的预测和防治提供了依据.     

六家煤矿软岩回采巷道联合支护技术研究

为了避免六家煤矿SⅡS26-5工作面软岩回采巷道变形过大影响安全开采,用FLAC2D对工作面运顺的支护形式进行工程数值模拟.研究不同支护形式下巷道的变形情况,确定最佳的支护形式.结果表明采用锚杆、锚索附以金属网及钢筋梯支护,能有效的控制巷道顶板和两帮变形.反拱、打底锚杆并注浆的底板支护形式控制底臌效果最好.