我国东北矿区冲击地压发生特征及防治现状

东北三省是我国重要的煤炭生产基地,随着资源开采进入中后期,矿井开采深度加大,冲击地压事故频发,冲击地压防治工作面临巨大挑战。通过问卷调查和实地调研相结合的方法,分析我国东三省冲击地压目前的发生现状、矿井特征、发生特征、发生类型以及监测预警手段、防控防治方法等,剖析近年来典型冲击地压事故发生诱因,收集汇总矿方与监察部门反映及调研发现的共性问题并给出了建议。结果表明:东北矿区冲击地压发生历程可分为灾害初现、逐步增加、集中爆发和相对平稳4个阶段,矿区现有冲击地压矿井20座,具有煤层埋深大、赋存条件复杂、上覆厚硬顶板、地应力水平高等特征;冲击地压显现具有埋深较大,煤岩具有冲击倾向性和地质构造参与明显等共性特征,发生原因主要归结为上覆坚硬厚层顶板,开采布置不合理和地质构造活化等,近年来东北矿区典型冲击地压事故可划分为深部动静载叠加型和深部高静载加载型;东北矿区冲击地压防控工作开展较早,监测预警手段较全面且多种设备并行监测,但实际应用效率不高;现有冲击地压防治方法偏重局部解危,区域防范的重视与落实需进一步提升。     

我国冲击地压矿井类型及防治方法研究

针对我国煤矿开采深度增加和采掘范围扩大,导致冲击地压灾害强度和频度明显增加的问题,总结分析了冲击地压发生的条件,认为只有同时满足内在条件、结构条件和应力条件时才会发生冲击地压。根据我国煤矿近年来冲击地压发生的条件和特点,将冲击地压矿井分为浅部冲击地压矿井、深部冲击地压矿井、构造冲击地压矿井、坚硬顶板冲击地压矿井和煤柱冲击地压矿井5类。在深入分析不同矿井引发冲击地压力源的基础上,提出浅部冲击地压矿井的主要防冲措施是按顺序开采及控制顶板压力;深部冲击地压矿井的主要防冲措施是开采保护层,按顺序开采以及控制开采强度;构造冲击地压矿井主要采用长钻孔卸压的方法防治掘进期间冲击地压;坚硬顶板冲击地压矿井主要通过控制空顶长度防治冲击地压;煤柱冲击地压矿井主要采取诱发卸压措施防治冲击地压。     

大同矿区冲击地压典型影响因素组合分析

以大同矿区坚硬煤岩组合条件下采动影响区域冲击地压发生的时空特征为背景,针对典型坚硬煤岩层组合和多煤层高强度开采条件,采动应力诱发煤层在煤岩组合结构中的滑移失稳是冲击地压频发的主要模式。通过分析典型冲击矿井发生冲击的时空特点,明确了冲击地压发生的典型组合因素,可为后续有针对性的灾害防治提供参考。     

我国煤矿冲击地压特点及防治技术分析

为了全面掌握目前我国冲击地压的发生情况和防治现状,统计分析了近年来我国冲击地压发生的区域、条件、特点以及防治手段和效果。分析结果表明:随着我国煤矿采深的日益加大,冲击地压灾害将越来越严重;坚硬厚层顶板条件和断层、褶曲等构造是冲击地压发生的主要地质因素;开采形成的煤柱应力集中和动载是冲击地压发生的主要开采技术因素。针对目前研究中存在的问题,建议采用物探方法量化地质构造因素的影响并考虑深部条件下瓦斯对冲击地压的影响;研究对冲击地压监测多源数据的综合处理方法;重视对防冲开采设计方法和巷道防冲能力的研究。     

基于能量贮存及释放主体的煤矿冲击地压分类

冲击地压研究系统包括发生机理、发生准则及基于机理和准则的预测和防治。因诱发冲击地压影响因素众多,相应的类型多样,传统的研究多集中在机理、监测及防治的独立性研究上,造成现场冲击地压预测和防治的盲目性。为了系统性掌握冲击地压机理,提高冲击地压预测和防治效率,通过调研已有的冲击地压分类方法,从能量贮存及释放主体的角度提出了一种新的冲击地压分类方法;依据扰动响应失稳理论,分析了各类型冲击地压的发生机理;建立各类型冲击地压力学模型,得到了冲击地压发生条件的解析解和发生时释放能量估算公式;并对分类方法在预测和防治中的应用进行了初探。研究结果表明:根据能量贮存及释放主体的不同,冲击地压划分为煤体贮存及释放能量型(Ⅰ)、顶板贮存及释放能量型(Ⅱ)、断层带及围岩贮存及释放能量型(Ⅲ)3种类型;Ⅰ型冲击地压由煤体压缩失稳并释放贮存的弹性能产生,发生条件由煤体固有属性单轴抗压强度σ_c和冲击倾向性指数K决定,释放能量与冲击倾向性指数K呈反比关系;Ⅱ型冲击地压由顶板-煤层变形系统中顶板断裂失稳诱发,顶板抗拉强度σ_t越大,冲击的临界采空区跨度L_(cr)越大,失稳垮断时释放能量也越大;Ⅲ型冲击地压由断层带及围岩系统中断层带岩石在软化阶段失稳产生,失稳条件由断层结构及围岩剪切模量确定,失稳时释放能量与断层落差成正比关系。基于各类型冲击地压的分析,提出了针对Ⅰ型冲击地压临界应力P_(cr)的监测方法及其调控防治方法,针对Ⅱ型冲击地压顶板的变形监测方法和支撑顶板或诱导垮断的防治方法,针对Ⅲ型冲击地压断层附近应力监测和降低断层处应力集中程度的防治方法。     

大同矿区浅源冲击地压致灾模式分析

以大同矿区坚硬煤岩组合条件下采动影响区域冲击地压发生机理为背景,分析了矿区冲击危险性煤层的顶板特点和煤层冲击倾向性,探讨了采动应力诱发煤体材料失稳和煤层整体滑移的致灾模式。通过分析典型冲击矿井的开采地质条件和采动效应,明确了大同矿区冲击地压的致灾模式,可为后续有针对性的灾害防治提供参考。     

煤层卸载爆破防治冲击地压的研究

<正> 冲击地压问题是矿山岩石力学中的难题之一,日益受到岩石力学界的重视。从我国32个冲击地压矿井的地质条件中不难看出,一个最为显著的特点,就是这些矿井的煤层顶板大多为坚硬砂岩或石英砂岩,厚度为10～40m。过去,人们采用煤层注水和顶板注水方法处理坚硬砂岩顶板,有效地防治了冲击地压的发生。但是,由于注水方法所需设备大,工艺复杂,受岩石胶结性质的影响,使用范围受到一定限制。煤层卸载爆破作为防治冲击地压的一种方法,是在煤层中     

“三硬”煤岩组合体冲击倾向性数值分析

采用RFPA2D对坚硬顶板、坚硬煤层、坚硬底板三体模型进行冲击倾向性数值试验研究。结果表明:坚硬顶板组合体峰值后突然失稳,易发生冲击地压;坚硬煤层组合体峰值前储存大量弹性能且瞬时释放,极易发生冲击地压;坚硬底板组合体峰后曲线呈现阶梯性缓慢下掉,不易发生冲击地压。组合体声发射能量释放分成3个阶段。坚硬顶板组合体和坚硬煤层组合体能量瞬时集中释放,坚硬底板组合体能量缓慢释放。虽然坚硬底板组合体释放总能量大于坚硬顶板组合体,但能量释放机制不同。     

浅埋煤层冲击地压发生类型及防治对策

针对神新矿区浅埋煤层开采过程中频繁发生的冲击地压事故,开采活动使围岩产生的应变能增量诱发冲击地压的现象,建立了冲击地压能量方程,并给出了应变能增量的3种形式:静载型、动载型、叠加或混合型。结合现场分析认为目前神新矿区存在4种类型的冲击地压:工作面坚硬顶板垮落型、巷道应力叠加型、45°急倾斜煤层顶板悬顶型、87°近直立煤层岩柱撬动型,并分析了每种类型冲击地压的能量来源形式和主要致灾因素。在此基础上,从开采布置、监测方法、危险评价、解危方法及效果检验等方面提出了相应的冲击地压防治对策。     

矿井基建时期冲击地压的防治研究

系统的介绍了矿井基本建设时期对冲击地压防治采区的根本措施,结合矿井大采深、坚硬煤层、顶板坚固、厚煤层等条件下冲击地压防治的关键技术以及该技术在山西高河能源有限公司基本建设时期的应用。