基于动静载冲击地压危险叠加的综合预警方法

冲击地压是在煤岩体内动静载叠加下超过其极限应力条件下诱发产生的,因此综合评价研究区域内动静载水平可高效评估其冲击危险程度。本文研究了矿震震动波传播过程中能量衰减特性,特别讨论了由大尺度破断引起的强矿震衰减特征,提出了以实时微震监测数据为基础的震动效应指数(SEI),用于定量评价矿震事件群对工作面附近煤岩体引起的动载扰动程度;将震动效应指数与震动波波速层析成像技术结合,基于动静载叠加原理建立了冲击危险性的综合预警方法及指标CAI。徐庄煤矿7197工作面工程应用表明:1)震动波波速层析成像结果可较准确评价由构造应力异常和工作面结构引起的静载应力集中,难以有效评估由动载引起的冲击危险性升高;2)震动效应指数描述了工作面回风巷侧和断层区域动载扰动引起冲击危险上升;3)综合预警指数CAI所反映的较高冲击危险性区域与强矿震分布及矿震活动集聚区域有较高程度吻合,验证了CAI评价指标的可靠性。论文研究可为冲击地压灾害监测预警提供依据及参考。     

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。     

深部孤岛构造区冲击地压监测多参量关联性研究

为合理确定深部复杂地质条件和开采条件区掘进工作面冲击地压监测多参量间的关联性,提升冲击危险监测预警的实时性和准确性,以某矿3314孤岛工作面运输巷掘进工作面为工程背景,将地音、锚索锚固力和钻孔应力作为主要研究对象,结合深部巷道围岩损伤破坏特征,进行了构造区冲击地压监测多参量的敏感性分析。分析结果表明：地音对巷道围岩破坏的“敏感性”最高,其次为锚索锚固力,钻孔应力最低。基于敏感性分析确定了多参量监测的关联性和有效性,在所研究范围内,深部复杂条件掘进工作面冲击地压多参量监测预警应以地音监测为核心,结合锚索锚固力及钻孔应力监测数据进行综合分析,研究结果可为类似条件的冲击地压监测提供理论依据及工程参考。     

工作面“见方”期间冲击地压致灾因素分析及防治技术

针对纳林河二号煤矿“见方”区域冲击事件频发的问题,分析了工作面静载、动静载量化叠加支承压力分布特征,得出了强冲击倾向性顶板特殊区域冲击机理,即：工作面采空区对宽煤柱一侧的工作面巷道施加静载,使影响区域煤岩体临近冲击状态;冲击临界状态煤岩体在强冲击倾向性顶板破断释放的大量弹性能的影响下,发生冲击地压灾害。据此设计了顶板爆破预裂和煤层大直径卸压钻孔方案,经对施工区域的效果进行检验发现,该方案可以降低工作面“见方”影响区域的冲击危险性,实现工作面的防冲安全。     

严重冲击地压矿井过大型构造区施工方法

在严重冲击地压矿井,通过大型构造区是施工的一大难点.在明确工程概况及影响因素的基础上,通过对孟村矿井过大型构造区施工方法的理论分析、案例类比、现场观测,得出采取预注浆加固、强化卸压、锚注配合可伸缩支架的强化支护,可保障过构造区在掘进及后续使用期间的安全可靠.通过具体的案例分析发现,若综合考虑巷道后期使用和维护难度,选择...     

深部矿井的冲击地压危险性分析

星村煤矿开采深度达1 000 m左右,属典型的深井,建井初期即有较为强烈的动压显现。根据地质条件和开采技术条件分析了该矿的冲击危险等级。结果表明,首采103面为中等冲击危险工作面,冲击危险指数为Wt=0.63,地质条件所占权重较大,主要影响因素为大采深、煤层的强冲击倾向性、坚硬顶板岩层和断层褶曲等地质构造,分析结果表明,该矿在开采期间必须进行冲击地压的防治工作。     

深部高应力煤柱区冲击地压动态控制研究

研究与实施了震动波被动层析成像反演动态预警冲击地压技术,制定了预警指标值与预警体系。通过该技术,可实现开采范围内冲击危险的动态预警,根据预警结果动态调整冲击危险治理方案与参数,可实现对冲击危险的主动动态控制。该技术体系在庞庄矿张小楼井成功应用于高应力煤柱区工作面的安全开采,取得了显著的效益。     

冲击地压监测预警及其治理技术

监测与预警是冲击地压防治工作的重要组成部分,其对及时采取区域性防范措施和局部解危措施,避免冲击地压事故发生等具有十分重要的意义。本文总结了我国冲击地压矿井主要的监测预警技术,以及冲击地压的治理技术。     

冲击地压预测预警的机器学习方法

传统冲击地压预警预测通常利用地球物理方法监测冲击地压的一些前兆信号,采用人为定义和提取参数的综合指数法对冲击地压发生的可能性进行评估。目前,研究人员尝试采用数据驱动方法,利用机器学习技术,克服传统冲击地压长期预测所带来的问题,通过分析国内外相关文献,对长期预测和短期预警方法及存在的问题、机器学习方法、冲击地压短期预警及长期预测的应用进展进行概述,同时分析了传统的经验驱动和机理驱动与机器学习的数据驱动在冲击地压预测预警方面的联系与差异,最后,总结机器学习在该领域存在的问题及挑战,并对未来冲击地压预测预防的技术进行展望。     

工作面采空区见方阶段冲击地压预测预警浅析

随着煤矿开采深度的不断增加,冲击地压灾害对安全生产的影响越来越突出,加强对冲击地压防治技术的研究,并针对煤矿现场实际,探索有效的现场实用技术,进行冲击地压预测预警分析,对防治冲击地压事故的发生具有十分重要的现实意义。     

上覆遗留煤柱作用下冲击矿压预测预警案例研究

以三河尖煤矿92201工作面运输巷在上覆7煤上山保护煤柱下掘进诱发的冲击矿压为例,采用震动波CT技术对待掘区域应力场进行反演,预测冲击危险区域,并在掘进过程中实时监测分析矿震动载特征,对冲击危险进行预警。研究表明:震动波CT技术可有效反应煤岩体内未知因素对应力分布的影响,实现大范围应力探测,较常规解析和数值等分析方法更为有效,利用该技术可提前和分时段预测冲击危险区域分布;结合掘进过程中的矿震时空演化规律分析,可对冲击危险区域进行有效确认和实时预警,实现了动载与静载结合对冲击危险进行提前预测与实时监测预警。利用该套技术方法分析表明,上覆遗留煤柱长时间受矿压作用,其集中应力分布明显向煤柱煤壁深处转移,导致区域应力分布异常,冲击矿压防治难度加大。92201巷道冲击矿压显现证实了以上结论和该套技术方法的有效性。     

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。     

冲击地压工作面危险区域治理方案

冲击地压灾害对煤矿安全生产及工作面作业人员生命安全造成了严重的威胁.为了对冲击地压工作面危险区域进行有效治理,以陕西某矿203工作面为工程研究背景,通过现场实测、理论分析等综合方法,确定了203工作面冲击地压强危险区域为"双面见方"的区域.根据203工作面回采中支承压力的动态分布特点,布置了PASAT-M型预警微震探测...     

煤岩冲击动力灾害连续监测预警理论与技术

为提高煤岩冲击动力灾害的监测预警效果,采用系统的理论研究和集成创新,完善了弹塑脆性突变模型,揭示了煤岩体损伤及冲击动力破坏特征与声发射、微震、电磁辐射等前兆信息的耦合关系,提出了煤岩体冲击破坏前兆信息辨识准则与监测原理,建立了煤岩冲击动力灾害的连续监测预警技术体系,即煤岩冲击动力灾害时间上从早期综合分析预测到实时监测预警,空间上从区域监测预警到局部监测预警、点验证的时空连续监测预警,并按无、弱、中、强4级对煤岩冲击危险进行分级预测预报。应用结果表明:该技术体系可较为有效地判别和预警煤岩冲击动力灾害危险,应用矿井降低煤岩冲击动力灾害显现71%。     

煤矿冲击矿压动静载叠加诱发原理及其防治

煤矿冲击矿压动力灾害日趋严重,且浅部也出现了该现象。理论研究了动载与静载叠加诱发冲击矿压的能量和应力条件,系统地提出了动静载叠加诱发冲击矿压的原理,并分析了煤矿动静载特征,根据应变率对煤矿载荷状态进行了界定,试验研究了煤岩力学特性与应变率的关系以及动静叠加作用下煤的破坏形态。结果表明：随着应变率增大,煤岩强度、弹性模量呈指数关系增大,当静载占比较大时,煤岩呈剪切破坏;当动载占比较大时,煤岩呈现劈裂甚至爆裂破坏。当动静叠加接近煤岩强度时,单轮或多轮动载作用可诱发煤岩冲击破坏;当动静叠加远小于煤岩强度时,多轮动载虽然能使煤岩产生损伤但难以诱发冲击破坏。动静叠加诱发冲击矿压表现为2种类型：① 高静载型,深部开采时,围岩静载较高,矿震产生的微小动载增量可使叠加载荷超过煤岩冲击破坏临界而诱发煤岩冲击破坏;② 强动载型,浅部开采时,围岩静载较小,强矿震的冲击动载较大,叠加载荷超过煤岩冲击破坏临界导致煤岩冲击破坏。基于冲击矿压的动静载叠加诱发原理,讨论了冲击矿压监测及防治思路和方法。     

我国煤矿冲击地压防治现状与难题

随着煤矿开采强度和深度的增加,冲击地压矿井数量和冲击危险程度显著增加,政府关注度不断上升,我国冲击地压防治研究取得了一系列重要进展,冲击地压矿井防治能力取得长足的进步,多数冲击地压矿井达到事故可控.基于冲击地压重要研究成果,全面地阐述了冲击地压领域在法规建设、发生机理、监测预警等方面研究进展与发展趋势,同时指明了未来冲...     

动静组合加载下岩石动力学特性研究现状及岩爆机理分析

为研究动静组合加载下深部岩石的动力学特性,国内外学者基于改进的霍普金森压杆试验装置,进行了各种试验,得出一些重要的研究成果。本文对岩石的动力学特性进行了基本的概括,同时基于岩石的动力学特性,对岩爆发生的动力学机理进行初步分析,对现实的工程具有一定的指导意义。     

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。     

高压水射流钻割一体化防冲机理分析及其数值模拟研究

为了研究高压水射流钻割一体化技术对煤层巷道的卸压防冲效果,以甘肃华亭砚北煤矿2502采区工程地质条件为背景,采用理论分析、数值模拟和现场工业性试验相结合的研究方法,对250203运输巷道受邻近250204工作面回采扰动影响进行了研究。结果表明:对巷帮煤体采取高压水射流冲孔措施后,煤体内的高集中静载将会转移和释放,并形成一定范围的\