法国煤矿微震网和地音监测技术

法国煤炭开采历史较长,是世界上发生煤和瓦斯突出和冲击地压比较严重的国家之一。随着开采深度的增加(现在采深已达到1200m),冲击地压日趋严重,给生产和人身安全带来了极大的威胁,引起了法国煤管局的高度重视,又重新进行了大规模的防治冲击地压的研究。目前,法国煤与瓦斯突出及冲击地压的预测预报方法主要有:根据参与突出发生和发展的三个因素(煤体的地应力、煤层中的瓦斯、煤的构造)来预测;应用微震监测网和地音监测系统来预测。前一种是用来预测煤与瓦斯突出危险性的,后一种目前主要用来对发生冲击地压的矿井进行连续监测。     

深井煤岩动力灾害的连续卸压开采防治机理

深井煤岩动力灾害的防治理论与技术一直是煤矿安全开采领域的重要研究方向之一,但一直没有取得重大突破。基于目前我国煤矿深部开采面临的煤与瓦斯突出、冲击地压、巷道围岩大变形、承压水开采等重大灾害现状,聚焦煤与瓦斯突出以及冲击地压,借鉴煤与瓦斯共采的卸压开采机理,提出了卸压开采防治煤与瓦斯突出以及冲击地压的机制。展望了深部动力灾害控制的研究方向,认为现场试验、物理模拟、数值模拟和虚拟现实相结合的系统研究是研究深部动力灾害控制的有效手段和途径。     

深井煤巷掘进冲击地压与瓦斯突出综合防治技术

为了保证煤矿安全生产,通过对平煤神马集团天安一矿垂深为1 025～1 100 m的运输巷工作面冲击地压和煤与瓦斯突出机理的分析,提出了多种卸压与瓦斯防治技术措施,实践应用表明,冲击地压技术和防止煤与瓦斯突出技术是一个统一体,两者的结合成功解决了己15-17310运输巷冲击地压和煤与瓦斯突出的危险,确保了安全生产.     

冲击地压耦合的煤与瓦斯突出防治技术

基于对冲击地压耦合的煤与瓦斯突出发生机理的认识,通过逆向改善发生煤岩瓦斯耦合型动力灾害的材料属性条件、环境应力强度条件、触发动力条件及瓦斯地质条件和开采扰动条件,实现冲击地压耦合的煤与瓦斯突出的防治。     

高地应力下瓦斯突出与冲击地压综合防治探讨

随着开采深度的增加,高地应力显现,煤与瓦斯突出和冲击地压等灾害频繁发生。针对高地应力突出与冲击地压共存的情况下,如何采取有效防治措施成为迫切问题。为了减少高地应力下动力灾害的发生,平煤十一矿己16-17-22161工作面采取了本煤层抽放、煤层注水、深孔爆破等防治措施,取得良好效果,有效降低了煤与瓦斯突出及冲击地压发生的危险性。     

深部开采冲击地压诱发瓦斯异常涌出原因分析

为研究深部开采冲击地压诱导瓦斯异常涌出致灾机理,分析了深部开采煤体高地应力和高瓦斯含量的物性特征,揭示出冲击地压诱发瓦斯涌出的动力条件和物质条件,结合KozenyCarmen方程建立煤体渗透率与开采影响下损伤裂隙煤体体积应变的关系式。研究结果表明:冲击失稳过程中煤体渗透率增加显著,冲击地压产生的振动效应加速煤体变形破坏,促使瓦斯快速大量涌出;冲击地压孕育过程中的煤体渗透率变化效应、煤体形成剪切滑移面效应、冲击地压诱发的煤岩体振动效应以及煤体温度升高效应的联合作用,导致了冲击地压后瓦斯的异常涌出。     

俄罗斯在震动声响预测突出方面获得新成果

俄罗斯有 109座矿井开采 55个煤与瓦斯突出危险煤层和 55个煤与瓦斯突出威胁煤层, 62个冲击地压危险煤层和 81个冲击地压威胁煤层,还有 70个同时有这种或那种危险的煤层。随着采深和巷道掘进速度的增加,瓦斯动力现象的危险也增大。在俄罗斯矿井中,尽管煤产量大量减少,但每年都发生 20来次瓦斯动力现象,在许多情况下还伴随有强烈的瓦斯煤尘爆炸并造成严重后果。 　　目前采用的日常预测煤层瓦斯动力现象和地质动力现象的方法有：瓦斯涌出初速度和钻屑量法 (东部煤田和矿区各矿井 ),钻孔瓦斯涌出初速度和震动声响法 (顿巴斯各矿井 )。…     

煤矿深部开采煤岩动力灾害防控理论基础与关键技术

煤岩层赋存条件决定了煤矿深部开采条件下煤岩动力灾害的发生机理更趋复杂、防控难度显著增大,如何解决煤矿深部开采煤岩动力灾害防控问题,直接影响我国煤矿的安全生产和能源的有效供给。针对"煤矿深部开采煤岩动力灾害防控技术研究"这一科学命题,基于冲击地压"三因素"机理和煤与瓦斯突出的综合作用假说,从煤岩动力灾害防控理论基础、关键技术和防控实践等3个方面,梳理澄清了煤矿煤岩动力灾害防控中的一些模糊概念,建立了用于统一描述冲击地压和煤与瓦斯突出发生机理的广义"三因素"("物性因素"、"应力因素"及"结构因素")理论,确定了我国煤矿典型冲击地压的4种类型(煤层材料失稳型、煤层结构失稳型、顶板断裂型、断层滑移错动型),分析了影响冲击地压和煤与瓦斯突出的主要因素,从思想认知、原则方法及技术核心等方面凝练了煤岩动力灾害多尺度分源防控技术,提出了深部开采冲击地压巷道"三级"吸能支护思想与成套技术,开发了煤与瓦斯突出井上下联合抽采防控技术和超高压水射流"横切纵断"防治复合煤岩动力灾害技术,并在现场开展了应用试验。煤矿深部开采煤岩动力灾害防控理论与关键技术的建立与完善,为我国今后煤矿煤岩动力灾害的防治提供了科学依...     

突出和冲击地压危险煤层的开采工艺

<正> 150年来,世界各国煤田开采时防止突出和冲击地压的问题一直是一个紧迫的问题。我国煤和瓦斯的最初突出是在二十世纪初(顿巴斯)。在四十年代出现了冲击地压(基泽尔煤田),而在五十年代发生了岩石和瓦斯突出(顿巴斯)。     

“煤矿深部开采煤岩动力灾害防控技术研究”专题编者按

随着我国浅部煤炭资源的逐渐减少甚至枯竭,地下开采深度的逐渐延伸,越来越多的矿井将面临严峻的深部开采煤岩动力灾害问题。如何有针对性地开展防控深部开采过程中遇到的冲击地压和煤与瓦斯突出等煤岩动力灾害事故,是摆在科研和生产工作者面前的难题。鉴于此,国家在“十三五”期间,将“煤矿深部开采煤岩动力灾害防控技术研究”列入国家重点研发计划项目,重点对煤矿深部开采条件下的冲击地压、煤与瓦斯突出和复合煤岩动力灾害的危险性探测、防控机理和防控技术开展研究,本期第1~11篇论文基于该项目两年来的主要研究成果,从材料失稳角度研究了冲击地压的触发判据和从结构失稳角度研究了冲击地压的孕灾机制;系统研究了采掘巷道冲击危险性的探测与支护技术;从理论和数值模拟上研究了煤矿深部开采卸荷消能与煤岩介质属性改造协同防突机理和深部矿井冲击地压、瓦斯突出复合灾害发生机理等。本期“煤矿深部开采煤岩动力灾害防控”专题是上述成果的集中展示,希望有益于促进我国煤矿深部开采煤岩动力灾害的防控。     

深部矿井冲击地压、瓦斯突出复合灾害发生机理

为了探索深部矿井冲击地压、瓦斯突出复合灾害机理,为复合灾害的有效监测与防治提供理论基础,通过试验研究和理论研究相结合的研究方法,研究了瓦斯对煤岩体力学性质和冲击倾向性的影响,建立了圆形巷道冲击地压、瓦斯突出复合灾害模型并进行了解析分析,探讨了冲击地压和煤与瓦斯突出的诱导转化机理。结果表明:随着瓦斯压力的增大,煤岩体强度降低,弹性模量减小,峰值应变减小,冲击倾向性降低;煤岩体应力存在一个临界值,当煤岩体应力超过临界煤岩体应力时,系统失稳发生冲击地压、瓦斯突出复合灾害;冲击地压、瓦斯突出复合灾害的临界煤岩体应力随瓦斯压力的增加而减小,随煤岩体强度的增大而增大,随冲击倾向性的增大呈现先减小后增大的趋势;冲击地压诱导瓦斯突出多发生在煤岩体中存在含气封闭断层等储气构造或煤层底板含有高弹性模量岩层(夹层)等情况,瓦斯突出诱导冲击地压多发生在软硬煤相间、相互包裹的煤层或突出过程中破碎煤岩体的抛出形成较大的空顶面积等情况。     

冲击地压采面瓦斯异常涌出发生机制及控制

针对冲击地压采面瓦斯异常涌出问题,在统计分析多个冲击地压采面瓦斯涌出异常诱发因素的基础上,研究了冲击地压采面瓦斯异常涌出发生机制、瓦斯异常区划分方法及防治技术。研究结果表明:冲击地压采面瓦斯异常涌出影响因素主要有煤（岩）固有冲击属性、瓦斯含量（压力）、开采深度、坚硬顶板、地质构造、开采技术条件等;冲击地压采面瓦斯异常涌出发生机制是煤（岩）层冲击或震动,造成应力集中区域突然卸压、裂隙扩展,大量卸压瓦斯解吸扩散并涌向采场,工作面后方采空区随着顶板断裂,瓦斯被突然压出,造成瓦斯涌出异常。在治理冲击地压采面瓦斯时,采前需预评价、预分区、预处理,开采过程中,可以实施钻孔卸压、顶板预裂爆破、煤层注水、深孔爆破、瓦斯抽采、强化支护等措施,以降低冲击地压及伴生瓦斯异常涌出危险。研究结果在宽沟煤矿I010202工作面得到了应用,取得了良好的效果,确保了工作面的安全回采。     

防治冲击地压技术在高瓦斯矿井的应用

在深部开采条件下,一些高瓦斯矿井出现了煤与瓦斯突出和冲击地压并存的现象。通过对平煤十矿动力现象资料进行初步分析,提出用煤层注水、深孔卸压爆破和水力压裂技术来防治冲击地压和消除突出危险。结果表明:煤层注水不仅达到了防冲和消突的效果,还有效地降低了粉尘;深孔卸压爆破有效地消除了冲击地压的威胁,水力压裂在消除突出危险方面效果明显。     

深部开采的突出和冲击耦合致灾机理探讨

鉴于我国煤炭深部开采面临的高瓦斯、高应力、低渗透性的问题,分析了煤与瓦斯突出和冲击地压的特点,探讨了深部开采时突出和冲击的耦合致灾机理及监测防治手段。提出了"爆破解危-柔性吸能-强力支护"的冲击地压防治体系。     

煤与瓦斯突出规律及其预测预防

<正>暖河子煤矿八号井是煤与瓦斯突出危险矿井,该矿井8号层和16号层为可采煤层,且为突出危险煤层,1977～1986年6月共发生大小突出37次,突出煤量1364吨,平均突出强度36.9吨/次,最大突出强度103吨,最小突出强度14吨。随着开采深度增加突出日趋频繁,给正常生产造成极大困难。因此‘防治突出是八号井在安全生产中急需解决的重大课题。     

浅谈大采深煤矿综采工作面外圈巷道冲击地压防治技术

冲击地压是发生在煤矿井工开采过程中的典型动力灾害之一,冲击地压严重的后果是可以诱发煤与瓦斯突出、煤层自燃发火、冒顶等群死群伤的次生灾害。目前,各矿区开采深度都在逐年增加,而随着埋深的增大,动力现象的频度和强度会不断增加。文章根据某矿N2105综采工作面进风顺槽发生底板冲击事件分析了冲击地压发生的原理并提出相应的解决方案。     

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.     

煤岩动力灾害能量机理的数值模拟

根据煤岩固体变形能和瓦斯气体膨胀能,建立了煤岩动力灾害统一能量方程,在数值模拟软件FLAC3D中编写了能量计算模块,并考虑采动应力波动载和流固耦合的条件分析了不同瓦斯初始压力作用下巷道围岩的能量分布状态,解释了深部开采条件下在一些含瓦斯煤层中出现的兼具冲击地压和煤与瓦斯突出2种灾害特征的动力灾害现象。认为瓦斯的不同参与程度导致了不同的动力灾害显现特征,瓦斯参与动力灾害的程度可由瓦斯压力或瓦斯含量来表征;煤体中瓦斯压力存在一个临界范围,当瓦斯含量高于此临界值范围时,动力灾害以煤与瓦斯突出的特征为主,反之则以冲击地压的特征为主;在低瓦斯压力下,瓦斯膨胀能量也具有与煤岩体变形能相当的数量级,对含瓦斯煤层的冲击地压研究不可忽视瓦斯的作用。     

深部开采复合型煤与瓦斯动力灾害的认识

煤与瓦斯突出和冲击地压灾害并存的煤矿进入深部开采后,灾害问的相互作用和诱导比较明显.通过分析平煤十矿"11.12"煤与瓦斯动力灾害的成因,阐述了平煤十矿存在的煤与瓦斯突出、矿震、冲击地压和岩爆4种单一煤岩动力灾害类型,对单一型灾害在深部演化为复合型煤与瓦斯动力灾害的基本条件和成灾模式进行了探讨,总结出发生复合型灾害的物质条件、动力条件和构造条件,认识到3种成灾模式.     

综放技术在抚顺老虎台矿特厚煤层中的应用

近几年来,在复杂地质构造、高瓦斯、煤与瓦斯突出和强冲击地压的抚顺老虎台矿特厚煤层中,成功地实施综放开采技术,并做到了合理确定分层开采工作面参数和采放高度,解决了顶煤悬顶和大块问题,同时在瓦斯治理、防突、采区防灭火、综合防尘等技术方面有很大突破,且获得成功。