燕子山矿坚硬顶板冲击地压机理分析

采用理论分析研究了燕子山矿综采面坚硬顶板冲击地压机理,运用弹性力学薄板理论,建立顶板冲击破断机理力学分析模型,推导出了顶板初次垮落前的最大弹性弯曲应变能表达式,得到工作面坚硬顶板垮落前的最大弹性弯曲应变能与顶板上覆岩体容重、开采深度、采空区悬顶面积、坚硬顶板的厚度、顶板岩层的弹性模量和泊松比等因素有关;运用MATLAB数值分析软件结合燕子山矿8403工作面顶板实际参数,绘制出顶板应力三维立体应力云图,分析得到顶板的破断特征,与顶板的"X-O"破坏理论相符。     

浅埋深煤层坚硬顶板型冲击地压防治技术

分析了浅埋深煤层坚硬顶板条件下尾巷冲击地压的成因,提出采用顶板弱化爆破技术进行冲击地压解危的防治思路,设计了断顶爆破方案,并用电磁辐射手段对解危效果进行了检验。通过优化断顶爆破中的炮孔深度、间距和装药量能够达到较好的解危效果;爆破试验段的监测对比显示,煤体电磁辐射强度明显减弱,减幅约为68.2%,爆破后卸压效果明显。     

深部厚坚硬顶板诱发冲击地压原因的探讨

选择新汶华丰矿４￣＃和大屯姚桥矿７￣＃煤层为研究对象，得出了该条件下发生冲击地压的主要原因：一方面因为深部上覆岩层自重应力的叠加；另一方面由于区段煤柱及回采产生的比一般顶板条件下较大的支承压力；以及坚硬顶板断裂失稳产生巨大瞬间冲击力，上述诸应力耦合叠加作用，因此诱发产生冲击地压。     

深部厚坚硬顶板诱发冲击地压原因的探讨

本文选择了新汉华丰矿4号和大屯姚桥矿7号煤层为研究对象，得出了该条件下发生冲击地压的主要原因：一方面因为深部上覆岩层自重应力的叠加；另一方面由于区段煤柱及回采产生的比一般顶板条件下较大的支承压力；以及坚硬顶板断裂失稳产生巨大瞬间冲击力，上述诸应力耦合叠加和作用而诱发产生冲击地压。     

厚硬顶板冲击地压发生机理及防治实践

基于鄂尔多斯地区冲击地压矿井厚硬顶板加坚硬煤层的特征,对宽煤柱开采条件下冲击地压发生过程进行分析,揭示了该区域冲击地压是由厚硬顶板破断引起煤体高应力区动力系统失稳产生震动、激发应力波,应力波与塑性区煤体相互作用而产生的;以巴彦高勒煤矿为例,采用深孔爆破对巷道顶板进行卸压。结果表明：在未断顶区域,顶板发生极限破断引发大能量微震事件,能量释放集中在沿空巷侧,现场存在动压显现现象;在正常断顶区域,微震活动比较平稳,能量集中区未对巷道形成直接影响;工作面来压周期平均2.4 d,来压步距14.5 m,未出现持续性高强度来压;顶板观测孔裂隙发育良好,有效半径可达4 m。     

基于分区弱化的复合坚硬顶板冲击地压分段压裂区域防治研究

针对复合坚硬顶板联动效应引发的冲击地压灾害,基于复合坚硬顶板的赋存特征,结合弹性力学理论,分析了高-低位坚硬顶板矿压显现特征,建立复合坚硬顶板破断形态和断块铰接形态判识的力学模型,分析了复合坚硬顶板岩层破断形态,研究了复合坚硬顶板协同破断机制,揭示了协同破断易释放巨大的冲击动能,形成冲击灾害的原理。依托坚硬顶板分区降能的弱化防治理念,提出了煤矿井下定向长钻孔裸眼分段水力压裂“高-低”位协同超前区域防治冲击地压灾害技术模式,并设计了错步式分段压裂段工程布置。工程试验得出：复合坚硬顶板高、低位定向钻裸眼分段压裂协同弱化后,顶板微震事件频次、总能量、顶板来压步距及来压范围分别降低42.17%、31.07%、 33.69%、57.14%,合理有效防治了复合坚硬顶板冲击地压灾害。通过顶板分段水力压裂实施,顶板岩体被压裂成若干小块时,大幅降低了蓄积能量,并伴随压裂成缝过程的能量损耗,实现了复合坚硬顶板的分区分段可控破断距的垮落,实现顶板应力的转移、消散及动力灾害有效控制,为同类地质条件下冲击地压灾害区域弱化治理提供技术借鉴。     

坚硬顶板岩层破断诱发微震的功率谱特征

利用Matlab信号分析软件,采用具有统计特性的功率谱估计方法,对大同忻州窑煤矿8929工作面顶板破断过程的微震信号进行处理和分析,结果表明:坚硬顶板破断前功率谱值降低,破断时功率谱值达到最大值,破断之后,信号主频向高频段移动,功率谱值降低;并非所有的确定出震源位置的台站,其监测到的微震数据都能准确地描述出顶板破断前后的功率谱特征,应选取顶板破断时功率谱值最大且离震源最近的台站作为顶板破断分析的主要台站。利用上述规律,可以对坚硬顶板破断的过程进行有效的评价和预测。     

孤岛工作面顶板破断规律及动压致灾机理研究

以某矿1304孤岛工作面具体条件为研究基础,对孤岛工作面顶板破断规律及动压致灾机理进行研究。通过理论分析与公式推导,得到顶板最大拉应力、最大弯矩值及释放弹性能的大小,不仅提供了顶板最大拉应力、最大弯矩及释放弹性能的计算方法,而且为研究顶板破断规律及减少冲击灾害提供依据。     

坚硬顶板孤岛工作面冲击地压的安全防治

针对孤岛工作面具有近60m的中砂岩坚硬顶板,采取预掘中间巷超前卸压、矿压动态监测、钻屑法预测、煤层超前注水、增加墩柱等安全措施,安全采出近12万t煤炭资源.     

浅埋煤层坚硬直接顶破断诱发冲击地压机理及防治

针对浅埋缓倾斜煤层坚硬直接顶下回采工作面冲击地压问题,采用微震及矿压监测方法确定了坚硬直接顶超前工作面破断的位置及顶板周期来压步距,在此基础上分析了回采工作面冲击地压的能量来源和致灾机理,建立了坚硬直接顶超前工作面破断的力学模型,推导了直接顶初次破断和周期破断的步距公式并计算得到了直接顶超前工作面的破断距离。结果表明,直接顶的周期破断步距以及破断产生的矿震能量均比基本顶周期来压步距及矿震能量小,但由于直接顶距离煤层近以及直接顶超前工作面破断位置距离煤壁过小,坚硬直接顶的周期破断引起的动载增大了工作面冲击地压危险。据此确定了在巷道进行直接顶预裂爆破以增大直接顶超前工作面煤壁破断距离的冲击地压治理措施,微震监测结果显示超前预裂爆破有效降低了工作面冲击地压危险。     

对深井厚层坚硬顶板冲击地压的研究

冲击地压属矿井动力现象,是影响煤矿安全生产的重大灾害之一。通常是指由于煤岩体系统达到极限强度．变形能突然猛烈、急剧的释放,从而造成巷道内支架折损,片帮冒顶,甚至巨大的气浪将煤岩体被抛向采掘空间,伤及人员。本文从几个方面分析了深井厚层坚硬顶板冲击地压的形成。     

厚硬冲击煤层宽煤柱诱发冲击地压机理及防治

针对呼吉尔特矿区厚硬冲击煤层宽煤柱诱发冲击地压现象,通过现场实测和数值模拟,分析了宽煤柱垂直应力分布特征,通过理论分析,揭示了宽煤柱发生冲击的结构条件;基于冲击地压"三因素"机理,研究了宽煤柱诱发冲击地压机理:在侧向支承压力和工作面采动应力叠加影响下,具有冲击倾向性的宽煤柱应力高度集中,当其达到极限强度发生卸载时,由于煤柱体刚度与顶板岩层刚度相近,造成煤体运动速率很大,呈现冲击地压显现。在此基础上,提出了小煤柱护巷和断顶爆破等措施降低煤柱应力、采用大直径钻孔卸压和煤层注水等措施改变煤体刚度的防治策略,针对311103工作面提出了采取断顶爆破和大直径钻孔的组合防治方法,宽煤柱应力集中程度出现明显降低,防治效果较为显著。     

坚硬煤岩组合条件下冲击矿压发生机理

顶板岩层结构中的厚层砂岩顶板是影响冲击矿压发生的主要因素之一,而目前作为煤层冲击倾向鉴定的主要依据是煤层自身的冲击倾向的实验室鉴定结果,这一结果与实际现场有的反差较大。三河尖矿采用主采煤层组合煤岩进行了冲击倾向性试验,为三河尖煤矿高冲击危险区工作面冲击矿压监测及治理提供了基础参数。     

桃山煤矿切顶巷防冲机理数值分析

利用FLAC3D数值模拟软件模拟分析了切顶巷区域的应力状态特征。结果表明:回风巷下帮与瓦斯巷之间垂直应力较高,而水平应力则在回风巷底板和下帮集中较明显,切顶巷区域应力也明显集中,冲击危险性上升;为了避免两个相邻切顶巷形成叠加应力集中区,两切顶巷间距应不低于20 m,间距可设置为20⁵0 m。     

深部坚硬顶板厚煤层开采冲击矿压规律及防治技术

以古城矿深部坚硬顶板厚煤层开采为研究背景,分析了2103工作面冲击矿压事故的诱因,总结了矿井冲击矿压的规律,得出了深部厚煤层开采冲击显现更加频繁,事件能量及影响范围更大,以及断层及覆岩活动是诱发冲击矿压的主要因素。同时,指出了深部厚煤层卸压时效较短,并基于矿井实际条件提出了基本卸压措施和补强卸压措施。以大直径钻孔、煤体及顶底板爆破等技术手段,对巷道及工作面采取相应的卸压措施,以钻屑法为点检测手段验证卸压效果。现场实践表明,该措施能够有效防治冲击矿压,降低了冲击事故的发生。     

群采空区下浅部岩爆诱发机制研究

针对玲珑金矿西山坑口131号矿脉-50中段花岗岩的浅部岩爆灾害, 进行了现场勘察以及地质调查, 发现岩爆发生区域上部存在大量未处理的群采空区。采取样本进行了室内倾向性试验, 发现该区域花岗岩具有中等至强岩爆倾向性。依据调查所得地质资料和矿山生产资料进行了矿山三维可视化建模并进行了地应力计算, 分析岩爆发生区域的应力状态。依据计算分析并圈出了潜在岩爆地质灾害的区域, 提出了群采空区下浅部岩爆的诱发机制及防护建议。     

断层对顶板型冲击矿压的影响

为了研究断层附近冲击矿压发生规律,必须了解断层附近顶板运动特征.本文分析了顶板运动对冲击矿压的作用,采用"砌体梁"理论研究了断层倾向对顶板平衡结构的影响.以济三煤矿6303面地质资料为背景,通过FLAC5.02D软件建立了相应的分析模型,模拟了煤层开采过程中断层对顶板运动的影响.结果表明:无论工作面是由断层下盘向断层推进,还是由断层上盘向断层推进,随着工作面距断层面距离的缩小,顶板稳定性变差.当工作面由断层下盘向断层推进时,在采动影响下断层易"活化",顶板岩体利用断裂结构面发生滑移、回转和破坏失稳,从而导致顶板型冲击矿压.当工作面从断层上盘向断层推进时,顶板岩体易于形成平衡结构,顶板下沉量较小,顶板运动较为平缓,断层冲击矿压的危险性就会小的多.通过对比分析,可确定当工作面从正断层下盘向断层推进时冲击矿压的危险性远高于工作面从上盘向断层推进时的危险性.     

顶板深孔爆破防治小煤柱冲击地压研究

以巴彦高勒煤矿1202回风巷小煤柱区域为研究对象,采用数值模拟、理论分析、钻孔窥视等方法,研究小煤柱区域应力分布状态及顶板断裂结构特征。对煤柱侧顶板卸压机制及其断裂结构进行了分析,结果表明：采空区顶板的断裂能够实现应力的转移和释放,较断裂前垂直应力降幅达32.0%、应力峰值位置向实体煤侧偏移4 m,同时有效降低了拐角煤体与其他区域的应力差值。划分了小煤柱侧顶板断裂类型,结合全断面窥视结果,确定出深孔爆破技术治理煤柱侧坚硬顶板的爆破参数。顶板治理措施实施后,巷道变形量得到有效控制,降低了小煤柱区域冲击地压危险程度。     

薄煤层群开采切顶巷防冲技术在桃山矿的应用

切顶巷防治技术是指预先在工作面上顺槽与瓦斯高抽巷之间开挖一系列巷道(切顶巷),对顶板进行弱化,当工作面推进到切顶巷区域时,顶板发生破断,避免形成大面积悬顶,从而降低冲击危险性。以桃山矿为工程研究背景,通过设置切顶巷降低了冲击危险性,取得了显著效果,验证了薄煤层群开采切顶巷防冲技术的可行性。     

应力波扰动诱发冲击矿压数值模拟研究

采用非连续离散元软件UDEC,对应力波扰动诱发冲击矿压形成发生全过程、巷道埋深H及扰动应力强度P,max对围岩稳定性的影响进行了有效的数值模拟,得到了巷道围岩在应力波扰动过程中响应速率、响应变形及岩体破损范围大小,以及发生冲击矿压的临界深度和临界扰动应力强度值.结果表明:扰动应力波是引起围岩裂隙延伸贯通,继而诱发冲击矿压的重要因素;围岩埋深条件及扰动应力波的强度决定了巷道围岩裂隙发展影响区域及形态,并最终影响到冲击地压发生与否.研究结果对揭示煤矿冲击矿压的诱发机理具有重要意义.