冲击地压危险性综合评价新方法的探索与实践

为解决冲击地压危险性难以准确预评价的难题,提出冲击地压危险性评价的一个新指标-模糊层次指标;采用专家评分的方法优化冲击地压评价指标,建立合理的冲击地压评价指标体系及模糊层次综合评价模型,并在指标分级量化、权重AHP分析和隶属度比值法确定的基础上,运用二级模糊综合评价法对评价模型进行计算,研究巷道、工作面乃至整个矿井的冲击地压危险性;模型应用于工程实例的结果表明:该方法评价结果准确、可靠,具有良好的应用价值。     

冲击危险性分源权重综合评价方法

针对冲击地压综合监测如何设计及评价结果如何判断的问题,从诱发冲击启动的载荷源着手,提出冲击地压分源监测评价的理论,建立冲击地压分源权重综合评价模型,并开展实践应用研究。结果表明:冲击地压监测以激发冲击启动的载荷源为靶目标,分别对集中动载荷源,集中静载荷源开展分源监测,同时依据载荷源类别、产生原理、时空特征进行方法,方位确定;对不同监测物理量进行归一化处理,采取连续监测数据作为样本分析,通过熵权法进行计算,确定各监测指标对冲击地压贡献率的大小,计算其权重,避免了人为定权的主观因素影响;将分源监测结果进行量化后与权重进行加权计算,并对计算结果采用置信度识别原则,通过验证分析,分源权重综合评价方法能够反映出当前危险程度及发展趋势。     

沿空工作面冲击危险性动态权重评价方法研究

以某矿2310工作面为例,采用了冲击地压启动理论对工作面的集中动载和集中静载进行了分析,确定了影响因素;运用FLAC3"数值模拟,对沿空工作面回采过程中的应力分布规律进行了研究;最后采用动态权重评价方法及置信度识别原则,确定了工作面的冲击危险等级。研究表明,2310工作面冲击影响因素以集中静载为主,在工作面下端头区域应力集中明显,通过评价2310工作面冲击危险等级为弱冲击危险,与现场情况一致,实用性较强。     

沿空工作面冲击危险性动态权重评价方法研究

以某矿2310工作面为例,采用了冲击地压启动理论对工作面的集中动载和集中静载进行了分析,确定了影响因素;运用FLAC3"数值模拟,对沿空工作面回采过程中的应力分布规律进行了研究;最后采用动态权重评价方法及置信度识别原则,确定了工作面的冲击危险等级。研究表明,2310工作面冲击影响因素以集中静载为主,在工作面下端头区域应力集中明显,通过评价2310工作面冲击危险等级为弱冲击危险,与现场情况一致,实用性较强。     

基于FTA改进AHP确定煤矿冲击地压安全评价指标权重的研究

冲击地压安全评价指标的权重值是影响安全评价结果准确性的关键,本文在建立煤矿冲击地压FTA模型,求得FTA结构重要度的基础上,将FTA结构重要度判断因子作为标度进行AHP分析,计算得到煤矿冲击地压事故安全评价指标的权重,避免了FTA结构重要度忽略各基本事件发生概率与传统AHP主观性的缺点,为煤矿冲击地压事故安全评价与防治提供理论参考。     

基于D-S理论改进的冲击地压危险性模糊综合评价

由于煤矿地质条件复杂、开采技术多样化,冲击地压影响因子的权重存在着不确定性,评价时无法确定有关影响因子的合理权重。针对此问题,将D-S理论引入到模糊综合评价方法中,利用冲突证据合成方法,消除融合数据之间的冲突性来确定指标权重。运用改进的模糊综合评价方法对霄云煤矿冲击地压危险性进行评价,评价结果为“安全”等级,符合工程实际。实例分析表明：D-S理论在模糊综合评价中能更好地考虑指标的不确定性,评价结果准确、可靠,精度较高,具有较高的应用价值。     

矿井煤层冲击危险性多层次综合评价研究

为了更合理评价矿井煤层冲击危险性,减少不同指标之间的相互影响,避免造成评价结果的不准确,应用模糊综合评价模型对矿井煤层进行冲击危险性综合评价,提出了基于层次分析法的矿井煤层冲击危险性模糊综合评价模型;得到了基于层次分析法的矿井煤层冲击危险性影响因素,即:开采深度、冲击倾向性、煤层顶底板性质、地质构造、开采技术;确定了评价因素集,建立了模糊综合评价关系矩阵,进行了模糊综合评价,创建了矿井煤层冲击危险性模糊综合评价模型;最后对矿井煤层冲击危险性做出无冲击危险性、弱冲击危险性、中等冲击危险性和强冲击危险性的定量评价,提高了评价结果的精确度。以内蒙古某矿评价应用为例,选取2-1煤层进行模糊综合评价,通过应用基于层次分析法的矿井煤层冲击危险性模糊综合评价模型,得出2-1煤层最大隶属度指数x=0.43,评价结果为中等冲击危险性,与采用综合指数法评价得到的结果一致,表明了该模型可以用于评价矿井煤层冲击危险性。应用该模型在对矿井煤层进行模糊综合评价时,更注重各影响因素之间的相互关系对结果的影响,因而得到的评价结果更合理。研究为矿井煤层冲击危险性模糊综合评价研究提出一种新的评价角度。     

工作面冲击地压危险性评价

结合彭庄煤矿生产经验及煤层开采技术条件,采用综合指数法、可能性指数诊断法确定1309工作面冲击危险指数Wt为0.74,冲击地压发生的可能性指数U为1.0,具有中等冲击地压发生的可能性,评价结果对工作面的安全开采有一定的指导意义。     

基于地应力反演的褶曲区煤层冲击危险性评价研究

为科学评价褶曲区急倾斜特厚煤层的冲击危险性,并给冲击地压的防治提供理论指导,以乌东煤矿南采区的冲击地压防控为背景,建立了包含褶曲构造的数值模型;借助多元线性回归方法以及CASRock工程岩体破裂过程计算软件,进行了乌东矿褶曲区急倾斜特厚煤层地应力场的反演;以其中的B1+2煤层为研究对象,提取煤层、顶板和底板中的应力数据,绘制应力-埋深变化曲线,探究地应力场分布特征,确定地应力相关的危险性评价指标;根据地应力反演数据和前人的研究成果,从地质因素与开采条件等方面确定了冲击危险性评价指标;运用层次分析法,分别求出7项地质因素类指标和5项开采条件类指标的静态权重;将静态权重代入动态权重计算公式,并结合传统的综合指数法,对乌东矿南采区+500 m水平B1+2工作面进行危险性评估,对照冲击地压危险状态分级表可知,该工作面的冲击危险性为中等,与地质报告结论一致,验证了方法的合理性;运用该方法对不同埋深范围的煤层进行冲击危险性预估;同时设置对照组,运用传统的综合指数法评价相同区域的冲击危险性,结果显示该方法获得的危险性评分均高于传统方法获得的评分,说明该方法突出了评价指标中的危险性因素,克服了其他指标...     

基于地应力场反演的冲击危险性评价及防治

为提高冲击地压预测精度,有效预防冲击地压灾害,将地应力场反演技术用于冲击危险性评价,并以评价结果为依据指导现场冲击地压防治。研究结果表明:基于地应力实测及地应力场反演结果,回采面可以划定A、B、C 3个冲击危险区域,并计算得出其最大应力集中系数分别为1.56、1.44、1.78;综合考虑煤岩内在属性、应力环境、开采条件及地质条件等多个影响因素对A、B、C 3个区域进行冲击危险性评价,得到其冲击危险等级评定指数Wt均为0.76,为强冲击危险区域;通过分析冲击显现原因,针对危险区域采取多重解危措施,有效避免了冲击地压灾害的发生。     

冲击矿压危险性的模糊综合评价研究

 为了合理地评价煤矿工作面冲击矿压的危险性。通过采用层次分析法对影响冲击矿压的自然条件因素、地质动力因素、开采及技术因素、组织管理因素等多种因素进行分析研究,从而确定各影响因素权重,建立冲击矿压危险性的多层次模糊综合评价模型,进而对冲击矿压危险性的低危险、中等危险、高危险作出定量评价,提高对冲击矿压危险性评价的准确性和科学性。研究结果表明：采用所建立的模型所得评判结果能较准确地反映工作面的危险程度,精度较高,为煤矿工作面冲击危险性分析评价提供了一种可行的思路和方法。     

冲击地压危险性预评价与实践

 基于采动高集中应力对冲击地压的显著影响作用,采用有限差分数值方法对开采区域分采区、工作面以及巷道,进行了冲击危险区域划分,认为千秋煤矿21141及21161始终在高集中应力带中开采,21141下巷冲击危险程度最大;利用弹性基础梁“见方”理论划分得出,21141工作面回采过程中将经历七个危险时期,其中五次为工作面与邻近已采工作面见方时期;一次为工作面顶板初次来压时期;一次为工作面过F3-9断层时期。第六危险期为特别危险期。在危险区域、危险时期划分基础上,进行了冲击地压监测与防治实践,实践表明,对冲击地压煤层预先进行冲击危险区域、危险时期划分,有效指导了回采期间冲击地压监测与防治工作,使得回采期间冲击地压监测与防治工作效率化、节约化的同时,杜绝了灾害性冲击地压的发生。     

高深矿井冲击矿压综合防治技术

为分析孙村矿深部2号和4号煤层及其顶板岩层的冲击倾向性,采用了冲击倾向试验和岩体浸水力学试验,对煤岩样的各冲击倾向性指数及其浸水后的强度变化进行了试验研究。结果表明：煤岩均具有中等冲击倾向性,且浸水7 d后强度降低明显。为了确保安全开采该煤层,提出了防治、预测预报、解危和防护等综合方法来防治冲击地压,在2423工作面回采过程中,2423回风巷煤岩钻孔0～7 m深内的煤粉量在0.7～7.3 kg/m变化且均小于危险指标,4422运输巷钻孔煤粉量在距孔口3 m范围内变化不大,且都处于危险值以下,实现了安全掘进和回采。     

煤层定向水力压裂防治冲击地压的试验研究

利用定向水力压裂方法对煤层卸压,从而防治矿井冲击地压。同时采用KBD5电磁辐射监测仪对试验结果进行了监测。结果表明:实施定向水力压裂后,压裂孔周围10~20 m内电磁辐射值较压裂前明显下降,出现了一个应力降低区,地应力较压裂前有所减小;压裂孔径向大于15 m外范围出现一个应力升高区,说明压裂孔周围煤体应力向外发生了移动。在煤体降低压区内,钻孔施工顺利,孔深100 m以上都无异常,而在两侧的应力升高区,当钻孔打到24~30 m处出现严重喷孔现象。     

冲击性巷道锚网支护参数优化技术研究

针对华亭煤田冲击性巷道锚索断裂、锚杆退锚等支护难题,分析可知华亭煤田现有的锚杆支护长度小于松动圈范围,锚索长度约为锚杆的3.5倍,在冲击性巷道中锚杆和锚索无法良好的匹配,是造成巷道失稳的主要原因。研究结果表明:锚索所承受的系统动能和应变能随锚索长度缩短而减小,适当增加锚杆长度同时减小锚索长度,与现场巷道松动区和塑性区范围相适应,可以使锚杆和锚索匹配良好。进而对支护参数进行优化,锚杆长度从2.4 m增加到2.8 m,间排距缩小为0.7 m×0.8m;锚索长度从7.3、8.3 m减小到6.5 m,间排距缩小为1.0 m×0.8 m,并增加让压环和球形垫板等让压装置,根据现场观测可知该支护方式有效控制巷道变形,基本消除了锚索断裂和锚杆退锚的现象。     

基于地球物理响应的冲击地压危险源辨识研究

 为了探索煤矿井下冲击地压的合理监测预测方法,使得我国煤矿冲击地压事故提前预警效率得到提高,简要对比分析了岩石力学方法与地球物理方法;建立了冲击地压发生模型,理论分析得出了冲击地压危险源的层次化分布特征,并确定了冲击地压危险源层次化辨识思路与地球物理辨识方法;在千秋煤矿开展了井田范围微震方法监测、工作面范围地音方法监测以及局部危险点电磁辐射方法监测试验研究。研究结果表明,地球物理监测方法表现出共同特点,即冲击事件前均能监测到前兆,表现为异常的微震事件、地音事件、电磁辐射事件,这些信息为辨识到的冲击地压危险源;与岩石力学监测方法相比,在时间上,地球物理方法能更为超前冲击地压显现,而辨识到冲击地压危险源;在空间上,地球物理方法能够实现远程的、大范围的、立体的冲击地压危险源辨识。如果进一步研究不同监测尺度的地球物理监测方法联合预警指标,将会使得冲击地压预报上一个新台阶。     

防治冲击地压的应力三向化理论研究及应用

基于欧拉小挠度理论建立了顶底板压杆稳定模型,煤层卸压将增加顶底板的临界载荷,增加顶底板发生冲击地压的可能性,以此提出了冲击地压治理的应力三向化理论,以济三煤矿163下00工作面为例,对冲击危险区采取了煤层卸压和爆破断底解危措施,通过钻孔窥视仪检验爆破断底的效果,观测孔发生变形、破裂或破碎,证明坚硬底板已经卸压,巷道围岩达到了应力三向化状态。工程实践表明,运用应力三向化理论对冲击危险巷道进行解危,可有效地防治冲击地压。     

不规则煤柱影响下旋采工作面冲击地压防治技术

唐口煤矿3303工作面初采期间存在多个不规则煤柱,对工作面的围岩应力状态和分布规律造成了不利影响,工作面存在冲击地压发生可能性。为了防止工作面初采期间冲击地压的发生,对工作面初采期间的应力状态进行了数值模拟研究,分析了倾斜推进、旋采和水平推进3个阶段的工作面围岩应力状态变化及其冲击危险性,划分了6个冲击地压危险区域。回采过程中对危险区域进行应力监测,若发现危险立即采取放炮卸压措施解除冲击地压危险。实践证明通过冲击地压危险区域的划分和危险性分析．继而采取相应防范措施可有效地防止工作面冲击地压的发生。     

铁路煤柱影响区域冲击地压综合防治技术

为了对开采铁路下煤柱的冲击危险进行有效控制,分析了唐山矿5号煤层的冲击倾向性,得出了该矿特定地质条件下冲击矿压发生机理,提出了＂开采设计规避冲击、采前卸压防范冲击、回采期间预测预报及综合防治＂为一体的冲击矿压动态防治技术体系。现场实施过程中,巷道布置、支护设计预先考虑防冲效果;掘进期间采用钻屑法圈定重点防治部位,继而采用煤体预注水、煤体爆破卸压等措施弱化煤体;回采期间,超前10～50 m采用钻屑法动态评估冲击危险程度,适时进行卸压爆破,通过综合防冲措施有效地降低了冲击危险性,保证了工作面安全高效回采。     

华亭煤矿冲击地压监测及防治技术

为有效防治华亭煤矿冲击地压,系统分析了矿井冲击地压发生的原因,建立了以微震法为主,声发射、电磁辐射及钻屑检测为辅的冲击地压综合监测和预警管理体系。通过优化工作面布置、煤柱宽度、采放比、推进速度,改善了开采技术条件。采用煤层注水、顶底板深孔爆破、煤体卸压爆破及大直径钻孔等措施,实施主动解危。同时加强巷道支护和个体防护等强化防范措施,使冲击地压对矿井生产的影响时间由每年36 d减少到6 d,保证矿井安全生产。