基于微震和地音监测的冲击危险性综合评价技术研究

采用微震和地音监测系统对千秋煤矿煤岩震动信息进行了联合监测,研究确定了千秋煤矿评价冲击危险性的微震和地音指标。根据微震和地音系统不同的监测对象和监测区域,建立了千秋煤矿基于微震和地音监测的冲击危险性联合评价模型,提高了冲击地压的预测水平。     

冲击地压应力流思想及其控制理论初探

采动应力在时间和空间上动态演化过程称为煤矿开采的应力流.为了研究煤矿应力流动特征,分析矿区开采过程中的煤岩结构特征,理论求解缓倾斜单一煤层相邻工作面开采后的应力流动方向和应力流发生的临界条件.基于义马矿区实际条件,建立7种地质因素和开采因素影响下的邻面开采数值模型,研究不同因素下的应力流主控条件,得到相邻工作面布置原则及最优参数.结果表明:多采场区域覆岩结构单元包括两近距离工作面范围内的采空区、中间煤柱和未垮落岩层;缓倾斜单一煤层开采时,先采工作面开采后应力流向中间煤柱,后采工作面开采后应力流向先采工作面或中间煤柱;义马矿区相邻工作面布置原则应满足:工作面优先布置在煤厚和巨厚砾岩厚度较小的区域,增大邻面煤柱宽度,减小工作面的倾向长度,增大邻面的垂直错距,增大先采面的先采长度,后采面朝着靠近先采面采空区方向回采.研究结果可为巨厚砾岩控制下的冲击地压发生机理和防治提供理论基础.     

基于地球物理响应的冲击地压危险源辨识研究

 为了探索煤矿井下冲击地压的合理监测预测方法,使得我国煤矿冲击地压事故提前预警效率得到提高,简要对比分析了岩石力学方法与地球物理方法;建立了冲击地压发生模型,理论分析得出了冲击地压危险源的层次化分布特征,并确定了冲击地压危险源层次化辨识思路与地球物理辨识方法;在千秋煤矿开展了井田范围微震方法监测、工作面范围地音方法监测以及局部危险点电磁辐射方法监测试验研究。研究结果表明,地球物理监测方法表现出共同特点,即冲击事件前均能监测到前兆,表现为异常的微震事件、地音事件、电磁辐射事件,这些信息为辨识到的冲击地压危险源;与岩石力学监测方法相比,在时间上,地球物理方法能更为超前冲击地压显现,而辨识到冲击地压危险源;在空间上,地球物理方法能够实现远程的、大范围的、立体的冲击地压危险源辨识。如果进一步研究不同监测尺度的地球物理监测方法联合预警指标,将会使得冲击地压预报上一个新台阶。     

无功功率补偿分析

主要介绍了无功补偿的方式、方法及各种补偿形式的优缺点,无功补偿容量的确定等.     

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。     

“三高”锚杆在冲击地压下煤巷支护中应用分析

千秋煤矿由于采深较大,存在发生冲击地压的危险性。现矿井生产集中在二水平,煤岩动压及冲击现象显现明显,巷道维护困难。原有巷道锚杆支护系统失效且架棚支护变形严重。为降低巷道返修率,确保有效生产断面,决定在21采区采用三高锚杆支护,该支护方式试用后效果明显,保证了矿井的安全生产。     

巨厚砾岩与逆冲断层控制型特厚煤层冲击地压机理分析

以某典型冲击地压事故为背景,通过理论研究和现场勘查,研究了巨厚砾岩与逆冲断层控制下特厚煤层工作面冲击地压致灾机理和防治方法。通过对地层结构与开采形成覆岩空间结构的研究,建立了侧向静态支承压力估算模型,得到了21221工作面上覆岩层空间结构与应力分布规律;估算了巨厚砾岩传递应力、自重应力与F16逆冲断层及相变带构造应力的叠加总应力,该应力超过了该矿的临界冲击应力;特厚煤层在叠加应力作用下发生塑性滑移,逐渐形成滑移线场,并产生塑性膨胀,导致巷道围岩应力增加,在外部扰动应力作用下,煤体发生瞬间大范围滑移是发生冲击地压的主要原因。针对这类冲击地压的致灾机理,通过合理设计巷道平面位置以避开传递应力峰值区域、采用半煤岩巷道以减小滑移线场范围和合理设计煤层大直径卸压孔参数以改变煤体滑移方向等措施,有效治理了该类冲击地压。     

基于千秋矿冲击性煤样浸水时间效应的煤层注水方法

为研究浸水时间对煤样冲击倾向指标的影响规律,在自然和不同浸水时间条件下,采用煤的冲击倾向度测试系统对千秋煤矿3组煤样进行综合冲击倾向度、冲击倾向指标试验。试验结果表明：延长浸水时间降低了强冲击倾向煤样的综合冲击倾向度,对弱冲击倾向煤样影响较小;冲击倾向指标在临界范围内,随浸水时间延长出现拐点,其中自然状态为强冲击倾向的煤样,浸水时间变化规律基本一致,4项指标中前3项指标变化可以用二次函数进行拟合;浸水20 d后前3项指标冲击倾向度均降低较快,但是超过20 d后,3项指标冲击倾向度开始升高。单轴抗压强度指标,在浸水7 d后,各煤样强度降低迅速,软化系数为0.59～0.83,但随着浸水时间延长,强度开始增大,最大不超过自然强度,浸水20 d后强度趋稳,表明浸水时间越长,煤样失掉少量易溶矿物成分越多,剩余主体部分抗压缩强度向上逐渐恢复。     

区域大范围防范冲击地压的理论与体系

采用理论分析与总结的方法,分析得到井田前期区域大范围开采活动与后期采掘空间局部冲击地压启动的关系;并且提出了基于大范围集中静载荷“疏导”理念的冲击地压区域防范理论;分析了冲击地压煤层集中静载荷（高集中应力）可干扰性及影响规律。结果表明：井田区域开拓性活动、准备性活动显著影响到后期煤岩层集中静载荷的迁移与集中;冲击地压井田区域防范性措施的原理是通过合理采掘活动,疏导覆岩演化过程中的高集中静载荷,避免或降低高集中应力的集中,为后期冲击地压启动减免力源;基于冲击地压煤层鉴定、地应力测试、采煤方法选择、巷道位置确定、保护层开采及同层煤顺序开采的区域大范围集中静载荷疏导防范体系,能够避免或降低高应力集中,为新建矿井设计阶段,生产矿井的新采区、新水平设计阶段提供冲击地压防范指导。     

冲击地压个体防护装备设计与开发

针对现有防冲服对不同体型人员适应性差的突出问题,通过设计、实验和模具制造,开发了一种适用于不同体型的可调节式防冲服,实现冲击危险区工作人员的个体防护,可以极大地降低冲击地压发生时造成的人身伤害,降低冲击地压事件（事故）造成人员死亡的概率。