均质圆形巷道蝶型冲击地压发生机理及其判定准则

从均质圆形巷道围岩塑性破坏区的产生、发展和爆炸式破坏的力学机制入手,揭示了巷道蝶型冲击地压的发生机理:在一定的应力和围岩环境中,由于触发事件的诱导作用,使巷道区域应力场突然发生某种改变,导致围岩蝶形塑性区瞬间出现急剧、跳跃式扩展,并以震动、声响和煤岩体抛出的形式释放存储于体内和围岩系统中的大量弹性能,出现爆炸式破坏的动力现象。巷道蝶型冲击地压理论阐明了冲击地压的发生条件,给出了"蝶型冲击三准则",为巷道冲击地压的预测、预报及其防治提供了新的思路。     

煤柱冲击地压发生机理及控制

本文针对煤柱冲击地压问题，提出了一个简单的力学模型，用突变理论研究了判断冲击地压发生的判据，提出了冲击地压发生的内外因组合作用原因。在此基础上，指出了控制冲击地压的原理及途径。     

冲击地压发生机理综述

介绍了冲击地压发生的强度、刚度、能量、冲击倾向和失稳理论,并对其进行了简单评价.同时提出了冲击地压机理研究的发展方向.     

高地压复合构造区煤层矿井冲击地压规律分析

随着我国煤炭资源的逐年开采,浅部资源已逐渐枯竭,新建矿井的开采深度越来越大,冲击地压灾害日益凸显。研究探索煤矿冲击地压发生的规律,对防冲工作具有重要指导意义。文章结合陕西孟村煤矿,分析了高地压复合构造区煤层矿井冲击地压发生规律,为类似地质条件矿井的防冲工作提供了借鉴。     

深部高瓦斯煤层冲击地压发生机理研究

针对深部高瓦斯煤层的冲击地压灾害,从瓦斯对煤体强度影响、瓦斯煤体在卸载下的层裂现象及瓦斯煤体积聚静态能量3方面入手,探讨瓦斯煤层冲击地压的发生机理。通过理论推导得出:瓦斯降低了煤体强度,减小了煤体破坏时所需要的能量;含瓦斯煤体突然卸载后,受地应力和瓦斯共同作用会产生层裂现象,削弱了冲击显现区煤体抵抗变形的能力;最终在集中动载荷和耦合静态能量的共同作用下,建立了瓦斯煤层发生冲击地压的能量判据,指出了瓦斯煤体更容易发生冲击地压。此外,在冲击地压发生后往往出现瓦斯异常涌出的现象,瓦斯积聚对安全生产带来隐患,甚至引起煤与瓦斯突出等动力灾害。     

煤柱冲击地压发生机理及控制

本文针对煤柱冲击地压问题，提出了一个简单的力学模型，用突变理论研究了判断冲击地压发生的判据（充分必要条件），提出了冲击地压发生的内外因组合作用原理。在此基础上，指出了控制冲击地压的原理及途径。     

突出煤层掘进巷道冲击地压防治技术

为了在垂深1 100 m、具有严重煤与瓦斯突出和冲击地压危险的煤层进行安全快速掘进,消除冲击地压和煤与瓦斯突出危险,应用巷道钻孔松动爆破卸压技术.通过对冲击地压发生机理和钻孔松动爆破卸压理论分析,研究了深井煤层卸压原理,确定了巷道钻孔松动爆破卸压技术参数和施工工艺.试验结果表明:利用瓦斯抽排巷道对掘进煤层进行打钻和松动爆破,在一定范围使突出煤层卸压、排放瓦斯,可使原始高地应力场发生改变,并沿巷道掘进方向向前方煤体和巷道两帮深部转移,同时提高煤层透气性,使高压瓦斯加速排放,减少了突出势能,有效防治煤与瓦斯突出和冲击地压.     

煤矿冲击地压煤层分区的探讨

提出了冲击地压能量极限平衡理论。从理论上确定了冲击地压的能量源、能量传播媒介及冲击地压卸载区的宽度,推导出了卸载区宽度的理论公式,确定了冲击地压煤层分卸载区和弹性区。     

煤层注水防治冲击地压

煤层注水不但可以防治冲击地压,而且还可以防治瓦斯和煤尘、改善井下工作环境,因此,必须重视煤矿的煤层注水工作。一、煤层注水防治冲击地压原理冲击地压实质上是煤岩体突然被抛出的一种动力现象,是矿山压力的一种特殊形式。冲击地压发生的充分必要条件是强度准则能量准则冲击倾向准则K/K‘≥1式中б_1、б_2——自重应力和构造应力;б_3、б_4——由于开采引起的附加应力和其它条件(如CH_4、H_2O、温度等)引起的应力;     

薄煤层开采软弱煤岩体巷道变形特征与稳定控制

针对百色矿区薄煤层开采条件下半煤岩巷道大变形及难控制等问题开展了一系列研究工作。首先,在巷道工程资料与数据的基础上,开展了薄煤层回采巷道工程地质特征的分析,发现薄煤层巷道围岩地质构造普遍较为复杂,岩体完整性差;现场监测了回采巷道围岩的变形全过程,分析了掘巷影响阶段、掘巷影响稳定阶段和工作面回采期阶段等时期的围岩工程行为及变形特征。然后,根据所收集的岩样和自制的煤岩组合体试样,分别进行了点载荷强度和不同高度比的煤岩组合体力学强度试验,结果表明,此类岩石力学强度较低,煤体与岩体破坏呈不均匀性。最后,在现有的理论基础上,分析了半煤岩巷道的滑移机制,推导了煤岩体层间滑移与巷道围岩失稳的本构方程,根据锚索的挤压承载和锚杆抗剪作用机理等阐明了软弱半煤岩巷道控制原理和支护要点,提出了以"顶板预应力长锚索+帮高刚度桁架锚索"为主体的"锚、网、索、梁"整体支护技术。支护试验表明:所提出的支护技术对于半煤岩巷道的控制效果较好,围岩变形在可控范围之内。     

薄煤层冲击矿压特征及防治研究

统计了桃山矿薄煤层冲击矿压强度、显现位置、诱发因素等特征,试验研究了煤岩组合试样单轴抗压强度、冲击能指数与煤岩高度比的关系,分析了薄煤层应力分布及转移规律和冲击矿压机理,探讨了薄煤层工作面冲击矿压防治技术。研究表明：薄煤层冲击矿压强度小,发生在工作面的比例高,工作面距上端头5 m附近冲击显现最为频繁,爆破、割煤等动力扰动是其主要诱因;随着煤岩高度比减小,组合煤岩单轴抗压强度、冲击能指数均增大,煤层越薄,煤体承载能力越强,越不容易产生应力转移,爆破、割煤等剥离或松动煤壁处煤体,引起峰值应力区垂直应力升高,水平应力对煤体约束减小,导致冲击矿压。薄煤层冲击矿压防治应使高应力区向煤体深部转移,使工作面前方有足够卸压保护带。     

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)     

倾斜薄煤层切顶巷预裂顶板防治冲击矿压技术研究

针对倾斜薄煤层坚硬顶板型冲击矿压灾害的预防及控制问题,提出了切顶巷预裂顶板防治冲击矿压技术。采用理论分析、相似模拟、微震监测等研究方法,分析研究了切顶巷预裂顶板防治冲击矿压机理、切顶巷控制顶板破断减弱煤层应力集中的效果,并对切顶巷布置参数进行了优化。研究结果表明：切顶巷在坚硬顶板中形成了预裂弱化区域,工作面回采过程中,坚硬顶板因预裂弱化而破断步距减小,切顶巷控制了坚硬顶板的来压步距;同时减小了煤体应力集中,单个切顶巷区域,应力最大降幅可达29.4%,两个切顶巷协同作用时,应力最大降幅可达49.7%;同时在切顶巷预裂弱化作用下,矿震向工作面中下部转移,减弱了动载与工作面上部静载的叠加效应,有效降低了冲击危险。切顶巷间距应小于基本顶周期来压步距,按容许的来压步距在需要顶板预裂的区域进行成对布置,但其间距不宜小于10 m。     

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。     

Prediction and control of rock burst of coal seam contacting gas in deep mining

By analyzing the characteristics and the production mechanism of rock burst that goes with abnormal gas emission in deep coal seams, the essential method of eliminating abnormal gas emission by eliminating the occurrence of rock burst or depressing the magnitude of rock burst was considered. The No.237 working face was selected as the typical working face contacting gas in deep mining; aimed at this working face, a system of rock burst prediction and control for coal seam contacting gas in deep mining was established. This system includes three parts: ① regional prediction of rock burst hazard before mining, ② local prediction of rock burst hazard during mining, and ③ rock burs control. Supported by the National Natural Science Foundation (Instrument) of China (50427401), the National High Technology Research and Development Program of China(2006AA06Z119); the National Key Technology R&D Program in 11th Five Years Plan of China (2007BA29B01); the New Century Excellent Talents in University (NCET-06-0477)     

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。     

巴拉素井田富水煤层岩巷揭煤防治水工程技术初探

煤层多为致密沉积物,一般视其为隔水层,近年来,我国陕北侏罗纪煤田榆横北区内发现的富水煤层问题较为突出。为解除榆横北区富水煤层岩巷上山掘进揭露2号煤层的水害隐患,以巴拉素煤矿为例,采用"物探先行、钻探后进"的原则,结合动态监测、水化学分析、钻孔窥视等多种综合手段,在岩层巷道掘进过程中,确保揭露煤层的安全。结果表明:通过物探工程发现了巷道掘进前方2号煤层存在富水异常区,钻探工程疏放水效果显著,应用水化学分析确定了煤层水质类型为SO_4~(2-)-Na·(Ca)型水、总矿化度在6 000mg/L左右,结合孔内窥视,发现煤层内部的裂隙发育、水体联通,由此认为本区内2号煤层水体具有赋存范围大、补给条件差、水力联系好、静储量为主的特点,其长期处于封闭状态,有利于矿井疏放水工作的高效开展。结合本次安全揭煤经验,以期为矿井巷道掘进揭煤提供借鉴和思路。     

深部冲击地压巷道锚杆支护作用研究与实践

以义马常村煤矿深部冲击地压巷道为工程背景,介绍了深部冲击地压巷道围岩地质力学参数分布特征,分析了冲击地压巷道围岩变形与破坏特征及主要影响因素,揭示出锚杆支护对冲击地压巷道变形的本质作用是保持围岩完整性,在围岩中形成支护应力场,降低应力集中系数,改善巷道围岩应力分布,充分发挥围岩的抗冲击能力。提出冲击地压巷道支护形式选择原则,介绍了高冲击韧性锚杆支护材料力学性能及锚杆支护参数设计方法。针对常村煤矿21220下巷条件,提出以全长预应力锚固、高强度、高冲击韧性锚杆与锚索支护为主,以金属支架为辅的复合支护方式,并进行了井下工业性试验。矿压监测数据表明,该种支护方式与围岩的整体抗冲击能力强,能够有效控制深部冲击地压巷道变形与破坏。在冲击能量影响下,锚杆、锚索受力特征明显不同于普通巷道,呈波浪状或锯齿状变化趋势。