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     

近直立煤层深浅孔爆破卸压技术与效果分析

为降低近直立煤层工作面水平地应力集中程度,理论分析了近直立煤层顶底板爆破卸压原理,提出了近直立煤层深浅孔爆破卸压方案,采用钻孔成像对爆破前后卸压效果进行了对比分析,并通过现场电磁辐射、微震数据分析对卸压爆破效果进行了验证,研究结果表明：采用深浅孔爆破后,顶底板岩层中形成了立体“缓冲带”,阻碍了高水平地应力向工作面传递,降低了应力集中程度;爆破后顶底板发育新的裂隙,数量增加约46.6%,若干裂隙扩展为离层,局部出现破碎区;爆破后工作面两侧煤岩体电磁强度明显降低,爆破前后微震能量与频次呈现先升高后降低规律,起到了良好的卸压效果。     

冲击地压煤层巷帮卸压钻孔施工参数研究

结合巷道侧向支承压力的分布特点,理论分析煤层卸压钻孔的作用机制和塑性区发育特点,提出煤层卸压钻孔的喇叭状塑性区防冲机理并藉此确定了陕西某矿巷帮卸压钻孔的合理施工深度。基于莫尔强度理论,利用有限差分软件FLAC3D对比分析了具体地质条件下不同间距及不同布置方式的卸压钻孔对巷帮围岩冲击危险区域解危效果之间的差异,并通过现场试验论证了最优施工参数下的卸压钻孔对于防治冲击地压的效果。结果显示,按照研究结果确定的钻孔参数可使试验区域围岩的大能量震动事件大幅减少,大大降低试验区域的冲击危险性。     

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;     

深孔爆破卸压防止井下冲击地压研究

深孔卸压爆破在治理冲击地压中的作用得到采矿工作者的认可,通过浅析爆破破岩原理,论证了爆破卸压的基本原理,并研究了深孔爆破卸压在防治冲击地压中的应用,最后对深孔爆破主要参数:炮孔直径、炮孔间距、炮孔深度、封孔长度等进行了确定和优化.     

深孔爆破卸压防止井下冲击地压研究

深孔卸压爆破在治理冲击地压中的作用得到采矿工作者的认可,通过浅析爆破破岩原理,论证了爆破卸压的基本原理,并研究了深孔爆破卸压在防治冲击地压中的应用,最后对深孔爆破主要参数：炮孔直径、炮孔间距、炮孔深度、封孔长度等进行了确定和优化。     

冲击地压薄煤层深孔爆破卸压技术的应用

厚层坚硬顶板是煤层发生冲击地压的一个重要影响因素,对于坚硬不易冒落顶板采用深孔断顶爆破方法,可有效对顶板应力集中和积聚的大量弹性能进行有效释放,并能改变顶板的蓄能结构。尤其在薄煤层冲击地压的防治工作中是一种有效的治理手段。     

爆破卸压技术防治冲击地压的应用与检验

为进一步改善爆破卸压预防冲击地压过程中卸压前后信息识别、提取困难及卸压效率低的现状,基于能量释放的电磁辐射原理,针对杨村煤矿冲击地压特点,结合该矿工程地质概况及爆破参数,阐述利用电磁辐射法对卸压爆破进行监测,通过现场试验与电磁辐射强度、脉冲数指标的监测分析,得出爆破卸压前后的电磁辐射规律及各指标变化规律。结果表明:电磁辐射指标尤其是强度指标可以有效反馈爆破卸压前后的弹性能变化规律,该指标对爆破卸压地点及爆破强度的确定具有指导作用,现场工程实践取得良好的检验效果。     

煤矿冲击地压区域卸压槽爆破防治技术

基于忻州窑矿巷道时有发生冲击地压,为了保证矿井的安全生产,根据该矿8933工作面所处区域的巷道实际情况,提出了卸压槽爆破防止冲击地压发生的方法,根据施工要求分析得出了卸压槽爆破设计的具体技术参数;同时布设了卸压槽卸压效果观测站。结果表明在冲击地压区域实施卸压槽技术,有效地改善了8933工作面巷道的维护状况,大幅降低了冲击地压事故的发生频率,增加了企业的经济效益和社会效益。     

深埋煤层孤岛工作面煤柱对冲击危险性的影响分析

以某矿4^-2205孤岛工作面为研究对象,结合工作面采掘实际情况,采用理论分析、数值模拟等方法,分析该工作面冲击危险性的影响因素及煤柱失稳机理,研究孤岛工作面回采过程中的煤柱应力变化及其对冲击危险性的影响。研究表明,4^-2205孤岛工作面回采过程中区段煤柱宽度逐渐减小,煤柱应力集中程度逐渐增加,破坏程度升高,煤柱逐渐由稳定状态向塑性不稳定状态变化,冲击危险性亦升高;4^-2205工作面回采至相邻采空区切眼前后位置以及顶板初次来压、周期来压及工作面“见方”时,覆岩运移破坏严重。     

复合爆破卸压技术在煤矿防治冲击地压中的应用研究

采用多种爆破卸压解危技术的复合应用,对冲击地压矿井的冲击危险区域实施立体卸压爆破技术进行解危,从而使巷道高应力得以合理释放或向深部转移,达到降低冲击发生的可能性或有条件的诱发冲击地压的目的,降低了巷道局部高应力集中和微震事件发生的频率,为矿井安全生产提供了技术保障。     

应用钻屑法评价采掘工作面冲击地压危险性

为了做好小沟煤矿冲击地压防治工作,在该矿1190B8综采面运输巷、回风巷掘进过程中以及回采工作面开采过程中,应用钻屑法对该综采面运输巷掘进面、回风巷掘进面、回风巷地质构造变化带、回风巷煤柱应力集中区、回采工作面、运输巷支承压力区6个应力集中区进行了检测,使用钻粉率指数判定指标判定6个应力集中区冲击地压危险性,确定小沟煤矿1190B8综采面掘进工作面、回采工作面无冲击地压危险。根据1190B8综采面采掘工作面钻屑量测试结果,确定并分析该综采面6个应力集中区的应力集中度。     

松软煤层深孔预裂爆破合理布孔参数的确定

基于松软煤层瓦斯含量高、抽采难度大、瓦斯治理周期长等因素,提出利用环境污染程度低、块煤保留率高的深孔预裂爆破增透措施。围绕影响增透效果的布孔参数合理性进行分析,采用数值模拟得出单孔和多孔爆破形成半径1.5、3.0、6.0 m的“三级影响圈”应力波传播特征。工程实践以应力波最强的“一级1.5 m半径影响圈”为施工效果目标,以3.0 m孔间距、15孔联爆方式进行布孔,1个月内平均抽采浓度提高95%,平均单孔瓦斯抽采流量提高115%,防突参数K₁值、炮后瓦斯浓度、抽采流量和浓度等指标未出现超标现象。     

冲击地压工作面瓦斯异常涌出原因分析及防治技术

针对冲击地压工作面瓦斯异常涌出问题,在统计分析多个冲击地压工作面瓦斯涌出异常诱发因素基础上,研究了冲击地压工作面瓦斯异常涌出原因分析及防治技术。分析结果表明:冲击地压工作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。冲击地压工作面异常涌出防治技术是在开采过程中实施钻孔卸压、顶板预裂爆破、煤层注水、深孔爆破、瓦斯抽采、强化支护、综合监控监测及安全防护等措施,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工作面实施应用,取得了良好的效果,确保了工作面的安全回采。     

特厚煤层顶煤深孔预裂爆破技术研究

针对潘津煤矿二采区23-25号煤层赋存条件,提出采用深孔预裂爆破的方式来弱化顶板;基于断裂力学、爆炸动力学分析了顶煤深孔预裂爆破原理及煤体爆破破坏分区特征;根据前人的研究成果及煤体力学特征,合理地对炸药类型、不耦合系数、封孔系数及起爆方式等爆破参数进行分析,利用数值分析软件ANSYS LS_DYNA确定了最优不耦合系数为1.25,封孔系数为0.25;依据确定的最终参数计算得到爆破下顶煤破碎区半径、裂隙区半径分别为0.836 4、3.942 6 m,弹性震动区半径约5.6 m,并确定炮孔间距为8 m。基于工作面的工程地质条件,提出了两巷超前预裂深孔爆破的顶煤预裂方案,该方案应用于工程实践后,能有效地弱化顶板,提高回采率。     

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。     

煤层巷道蝶型冲击地压发生机理猜想

根据巷道围岩蝶形塑性区理论,分析了巷道围岩蝶形塑性区蝶叶瞬时急剧扩展的突变特征,提出了煤层巷道蝶型冲击地压发生机理猜想,认为煤巷冲击地压是由于巷道围岩蝶形塑性区的蝶叶瞬时爆炸式扩展引起的,阐明了该类型冲击地压形成、演化及发生的力学本质和物理过程。提出了蝶叶突变型冲击地压发生的必要与充分条件,建立了煤层巷道冲击地压判定准则,合理解释了巷道顶板冲击、底板冲击、煤帮冲击等不同类型的冲击地压发生机理。该猜想能够预见巷道冲击地压发生时必然产生至少1个、最多4个巨大的蝶叶塑性区的未知现象,可以获得煤巷冲击地压危险性评价和预测的关键指标和可测参量。     

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。     

聚能光面爆破技术在煤矿岩巷施工中的应用

随着煤炭行业的快速发展,对于矿井建设也进入了新的阶段。聚能爆破是利用一定的装药结构设计出特定的药包对爆破对象进行作用的一种爆破方法。该方法具有能量集中方向性强、穿透力大、能量密度高等特点,在实际工程中聚能药包还具有体积小、效果好、作用迅速、减少施工人员、减轻作业人员的劳动强度等优点,在整个岩巷掘进施工过程中,更具有操作简单、对作业环境要求较低等特点,能给整个工程带来可观的经济效益。