基于微震监测的综采面冲击地压防治技术研究

针对21103工作面推进过程中临空巷道矿压显现剧烈、冲击危险性高的问题,采用ARAMIS M/E微震监测设备对21103工作面进行长期监测。监测结果得出:微震能量与推进度变化曲线局部空白包络的形成趋势可以作为判定大能量事件或冲击地压事件发生的依据。微震频次及释放能量曲线在21103回风巷煤柱区出现波峰、波谷两种极端状态,74%以上的微震事件发生在超前工作面0～300 m,释放能量为微震事件总能量的90%以上;21103回风巷呈现出宏观上围岩破碎、大变形,微观上微震各能级事件丛集现象。针对21103回风巷设计采用由上至下分源治理措施,降低了21103回风巷冲击危险程度,确保了21103工作面的安全回采。     

厚硬顶板宽煤柱临空巷道冲击地压防治技术研究

为研究厚硬顶板宽煤柱临空巷道冲击地压致灾机理,以彬长矿区文家坡矿4104工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场监测等方法,研究分析了两次回采扰动下宽煤柱垂直压力分布状态及覆岩活动规律,得出了该矿工作面集中动、静载荷的演化机制及冲击地压致灾机理。针对4104工作面临空巷道44.5m宽煤柱及顶板以上20m处厚硬砂岩岩层,设计了基于帮部煤体爆破卸压及顶板深孔爆破预裂卸压的动静载荷分源治理补强方案,通过微震监测结果分析,相比措施调整前临空巷道围岩活动性降低了95%,防治效果显著。     

特厚煤层综放临空巷道冲击地压综合防治技术应用

在特厚煤层开采过程中,由于临空巷道受相邻上一个工作面采空区顶板活动以及现采工作面回采影响,在回采过程中,由于临空侧向静载荷和回采期间超前动载荷相互叠加,导致临空巷道围岩应力随之上升,巷道冲击风险也随之增加。以小庄煤矿40205回采工作面为背景,采用理论分析、现场实测、数据统计等方法,研究分析了临空巷道工作面回采过程中产生冲击的主控因素并制定出了相应的防冲卸压技术方案;现场实施后,通过微震、应力监测方法进行了效果检验。结果表明：特厚煤层临空巷道回采过程中,通过现场防冲卸压技术方案的优化后,微震能量数据主要以10²J/d为主,临空侧巷道两帮收敛量降低了96%,工作面超前100～150 m内,应力值降低至7.3 MPa,同时,通过采用“锚索+双网+大托盘”联合支护,提高了巷道的支护能力,工作面回采期间冲击地压防治效果显著,为后期临空巷道回采积累了经验。     

临空巷道煤柱割缝爆破切顶联合卸压技术研究

坚硬顶板下临空巷道存在着高应力集中、大变形、难支护等问题,以葫芦素煤矿21105工作面为工程背景,分析了坚硬顶板下工作面回采期间上覆顶板破断规律,研究了临空巷道围岩变形机理,提出了临空巷道“顶板爆破+煤柱割缝”联合卸压巷道变形控制方法,采用FLAC^3D软件模拟了卸压前后临空巷道围岩应力分布规律。在葫芦素煤矿21105工作面回风巷采取“顶板爆破+煤柱割缝”联合卸压措施后,临空煤柱深基点应力峰值降低36.1%,浅基点应力峰值降低19.1%,试验区域微震日均能量降低67.0%,日均微震总能量降低35.7%,采取卸压措施后临空巷道顶底板移近量减小60.1%,两帮移近量减小41.6%,巷道变形得到有效控制。试验结果表明临空巷道“顶板爆破+煤柱割缝”联合卸压技术可有效降低煤柱应力,减少巷道变形,为坚硬顶板下临空巷道变形控制提供了一种新的治理手段。     

宽煤柱条件下沿空巷道冲击地压防治技术研究

煤柱的留设是冲击地压防治工作中的重要因素,但由于通风、防火及历史原因,使得部分矿仍留设宽煤柱,造成沿空巷道在掘进过程中动力显现频繁,严重威胁着生产安全。论文以崔木煤矿21306工作面为工程对象,对沿空巷道掘进过程中的动力现象进行分析,通过数值模拟及现场微震监测,确定21306机巷沿空掘进时煤岩层冲击倾向性、向斜构造、沿空煤柱为动力显现的主要影响因素,尤其是在煤柱内存在泄水巷的区域,其微震事件最为频繁。针对其影响因素,在掘进过程中先后采用了超前卸压、两帮及底板卸压措施,在迎头后方,为降低邻近采空区对巷道的影响,在泄水巷区域采用了顶板预裂爆破措施。通过上述措施,21306机巷在掘进过程中,动力现象明显减少,至巷道贯通,未发生冲击事故,保障了沿空巷道的安全掘进。     

坚硬顶板条件下临空煤柱失稳机制与防治技术

针对忻州窑煤矿11#煤层回采时临空煤柱侧巷道多发冲击地压的现状,在煤岩物理力学性质测试和冲击地压发生规律分析的基础上,通过计算坚硬悬顶下煤柱的受力状态,分析了临空煤柱巷道侧冲击地压的成因和受夹持煤体的冲击失稳过程,根据11#煤层及顶底板条件,制定了利用瓦斯巷开展断顶卸压爆破的解危方案。研究发现,临空侧煤柱的冲击失稳与工作面周期来压具有相关性,强制放顶不到位造成煤柱两侧形成坚硬长悬板,是诱发煤柱冲击失稳的能量来源;断顶卸压爆破可以有效切断坚硬悬板对煤柱的应力传递,电磁辐射、矿压和微震等监测数据显示,断顶爆破后煤帮电磁辐射强度降低约68%,单体液压支柱应力降低约20%,钻孔应力降低约80%,有效降低了煤柱的冲击危险性。     

内蒙古呼吉尔特矿区新建矿井冲击地压治理模式探索

呼吉尔特矿区深部煤炭资源开发过程中面临冲击地压灾害难题,主要发生临空巷道超前段冲击、工作面临空侧煤壁冲击、临空留巷滞后冲击等3类冲击。基于矿区煤层赋存及开采设计特殊性,针对性提出积极利用保护层开采、推行小煤柱护巷、多盘区跳采等超前防范措施。以葫芦素煤矿为例,提出微震台网优化方法及利用微震数据调节回采速度、判断多采空区联动及断层活化方法。开发"钻-切-压"一体化高效预裂坚硬顶板技术,利用高压水射流切缝为水力压裂提供起始裂纹,操作工艺更为简化、高效,压裂半径可达15m以上,巷帮压力降幅约50%。     

高应力煤柱多关键层断裂诱冲机理及防治

针对上覆多关键岩层控制条件下,高强度开采的大区段煤柱冲击地压防控技术难题,采用数值模拟、关键层分析和微震监测等方法对某矿31102工作面回风巷区段煤柱冲击地压发生机理及防控方法进行研究。结果表明:回风巷区段煤柱处于高静应力作用下,最高应力集中系数为3.02;工作面上方存在多个关键层,关键层断裂时产生大量微震事件,并以附加动应力形式作用于煤柱,当动应力与静应力之和大于煤柱强度时,煤柱发生冲击。提出了"大直径钻孔预卸压+二次斜交钻孔临场解危卸压"的防治措施,现场实测数据表明方案有效可靠。     

坚硬厚顶板煤柱型冲击地压防治技术研究#br# #br#

为了对坚硬厚顶板这种特定地质条件下的冲击地压防治技术进一步细化研究,分析了宽沟煤矿I010203工作面开采过程中上覆坚硬厚顶板冲击地压过程,提出了相应的防冲技术措施,并基于工作面卸压防冲前后微震事件时空变化规律对防治技术进行了效果检验,研究结果表明：B2煤层开采后上覆坚硬厚顶板易在I010203工作面采空区及相邻I010201采空区之间的煤柱区域产生悬顶,不但会造成煤体静载应力集中,而且造成能量积聚,从而产生大量动载,悬顶长度过长时会发生垮落、破断等强动载扰动,当动载荷和静载荷叠加超过临界值时便会造成冲击显现,煤柱集中静载和坚硬顶板破断动载是冲击地压主控因素。根据上述冲击地压分析结果,设计了顶板断顶预裂和煤体超前爆破两种卸压技术措施,并选取卸压前后稳定生产期间的微震事件进行卸压效果对比分析,卸压后微震日总能量和日总频次明显降低,103～104J以上微震事件明显减少且微震的空间分布较为分散,顶板附近微震事件明显减少,说明采取的卸压措施效果明显,可有效降低冲击危险性。     

邻空侧不规则遗留煤柱区巷道掘进冲击地压防治技术

针对徐庄煤矿7313材料道邻空侧不规则遗留煤柱区巷道掘进期间强矿震频发,冲击危险性高的现象,基于微震现场实测及理论分析确定了强矿震事件发生时间、能量大小及空间位置,得出不规则遗留煤柱区、厚硬覆岩层、采掘扰动、掘进速度等因素是诱发掘进期间强矿震频发的主导因素。结合7313材料道地质赋存条件、掘进技术条件,针对性制定巷道迎头顶板深孔爆破、巷帮加密钻孔卸压及控制掘进速度的掘进巷道冲击地压综合性防治措施。微震实测结果表明防治措施有效降低了邻空侧不规则煤柱区掘进巷道强矿震的产生。     

唐口矿井采动影响条件下微震活动规律研究

采用微震监测系统对唐口煤矿2304工作面末采期间的煤岩活动情况进行了监测,分析了工作面推进速度、顶板破坏高度以及异形煤柱对微震活动规律的影响,提出了2个重要观点:对于具有潜在冲击灾害的工作面,应适当地降低工作面推采速度;微震揭示的顶板破裂高度应作为矿井区域性冲击危险评价的重要指标。最后采用微震活动的"G-R关系"对2304工作面开采末期的最大微震事件进行了预测,结果与实际监测相符。     

坚硬顶板邻空巷道掘进冲击地压防治技术

针对徐庄煤矿坚硬顶板条件下邻空侧巷道掘进期间强矿震频发现象,采用理论分析和微震监测方法确定了强矿震事件发生的时间及空间位置,并得出坚硬顶板、采掘扰动、断层构造、煤层厚度变化等因素是巷道掘进期间冲击致灾来源。结合巷道掘进期间地质和开采技术条件,提出针对性的顶板爆破、钻孔卸压及降低掘进速度的冲击地压治理措施,微震监测结果显示:这些措施有效降低了掘进巷道大能量震动的产生,并且巷道矿压显现次数及冲击破坏情况显著降低,保障了巷道的安全掘进。现场实践证明,该综合防治措施对于坚硬顶板条件下巷道掘进期间冲击地压的防治效果明显。     

综放沿空巷道覆岩结构及微震特征分析与研究

以东庞矿北井9205工作面为研究背景,基于采空区侧基本顶断裂力学模型及极限平衡理论的方法确定保护煤柱的宽度,得到沿空巷道覆岩结构特征,采用高精度微震监测系统进行了监测。现场微震监测表明,沿空巷道在采动过程中,微震事件密集分布,理论分析和现场监测具有较好的一致性,研究成果可为东庞矿北井其它沿空巷道的顶板管理、强矿压显现预测与控制等提供理论支持。     

上覆局部采空下冲击危险工作面煤柱留设宽度研究

为研究上覆局部采空下冲击危险工作面区段煤柱的布置问题,以某矿I010203工作面为工程背景,通过现场监测、数值模拟、理论分析等方法对工作面区段煤柱冲击危险和合理宽度进行研究.现场监测和数值模拟结果表明:I010203工作面回采过程中,15 m宽区段煤柱微震事件频繁,能量释放剧烈,增大了工作面冲击危险;15 m宽煤柱在工...     

错层位巷道布置防控冲击地压技术研究

为了解决深井强冲击倾向性厚煤层开采过程中冲击地压和巷道大变形灾害控制难的问题,应用窄煤柱沿空掘巷和错层位巷道布置防冲控制理论,在华丰煤矿1411回风平巷进行了试验研究。通过现场围岩变形量和微震监测,得出错层位巷道布置能够解决1411回风平巷冲击地压强烈、次数多和巷道变形量大的问题,其中0.8级以上矿震减少87%,巷道顶板移近量降低132.5mm,两帮变形量减少152mm。试验结果对冲击地压防控具有一定的指导意义。     

坚硬顶板遗留煤层下综放工作面冲击地压发生机理

为研究坚硬顶板遗留煤层条件下综放工作面冲击地压发生机理,以宽沟煤矿坚硬顶板遗留煤层下I010203工作面易发生高能量事件的临空巷道为工程背景,通过理论分析、现场监测、数值模拟和工程验证相结合的方法,分析了B4、B2煤层开采过程中覆岩结构特征及演化过程,模拟了不同结构形态下煤岩体应力分布规律,并通过钻孔实测、微震监测和PASAT M探测多种方法进行了验证.研究表明:B4与B2煤层开采后,低位覆岩结构I以侧向悬臂的形式加载临空巷道,悬顶长度为18.5～37.5 m,造成临空巷道煤岩体形成应力升高区;随着开采范围增大,覆岩活动空间向上发展,微震事件向上聚集,采空空间逐渐增大,当B4与B2煤层采空区导通后,波及高位覆岩结构II,r2岩层运动下沉造成实体侧煤体应力升高区范围扩大、转移,应力集中系数再增大,最终r 2岩层破断失稳,结构I与结构II积聚的弹性能瞬间释放,动静载共同作用达到冲击地压发生的临界条件,造成临空巷道冲击显现.     

深孔爆破在小煤柱巷道顶板控制中的应用

为保证深埋坚硬顶板厚煤层开采条件下小煤柱巷道稳定性，采用深孔爆破的方法对巷道顶板进行预卸压。通过小煤柱巷道顶板弧形三角块结构分析，确定顶板预断裂位置，在此基础上，根据现场地质及施工条件，首先分析确定深孔爆破单孔施工参数及装药参数，然后通过理论计算和现场爆破试验的方法，综合确定爆破孔间距为10 m,进而指导现场爆破方案设计。工程实践表明：工作面微震事件大多集中在回风巷一侧，未采取深孔爆破预卸压措施时，能量大于10⁴ J的微震事件释放能量占总能量的69%,采取措施后，工作面回采区域尤其是回风巷一侧顶板能量以小能量微震事件的形式有效释放，大能量微震事件明显减少；微震层析成像分析表明，断顶爆破作用致使煤岩体中高应力区域向深部转移，避免了对巷道及煤柱的直接影响；支架工作阻力监测得出，回风巷侧顶板来压周期较短且较稳定，来压步距平均为19.1 m,约为爆破孔间距的2倍，说明断顶爆破对顶板来压活动起到了一定的控制作用；由现场巷道变形观测得出，采取断顶爆破预卸压措施后，巷道两帮变形量及顶板下沉量较未采取措施时减少了78%和80%,未出现严重帮鼓和支护失效现象，巷道变形控制效果明显。     

亚克斯铜镍矿复杂采空区稳定性规律研究

亚克斯铜镍矿开采过程中形成的复杂采空区失稳,将严重制约后续资源安全开采。在充分结合矿山地质和开采条件下,通过优化微震监测系统台网,建立一套适合亚克斯铜镍矿的微震监测系统,并基于空区岩体破裂的微震参数信息(微震时空强、累计视体积和能量指数时间分布特征、基于微震事件的应力动力灾害分析等),综合对开采过程中的空区稳定性进行监测,进而为后续空区大范围失稳隐患治理和管控提供坚实基础。     

大埋深坚硬顶板厚煤层冲击地压微震监测及防治措施

针对深部矿井冲击地压形成机理复杂造成其监测预警困难的现状,本文介绍了一种适用于大埋深坚硬顶板厚煤层冲击地压的多因素耦合监测及防治方法。首先通过数值模拟分析临空面超前区域应力分布时空演化特征;其次,分析了冲击前兆发生时微震监测、声发射电磁辐射监测以及支架阻力监测曲线的变化规律,判断超前区域存在冲击危险性后,现场采取大直径钻孔进行卸压。以巴彦高勒煤矿311305工作面为工程背景开展了该方法的现场实践,通过数值模拟计算临空工作面回采至300m附近时超前应力大小和应力集中系数远超正常值,结合回采过程中工作面超前区域微震监测、声电辐射强度强度曲线的变化特征和现场超前区域30m内的钻检结果,判定311305工作面回采至300m附近时具有强冲击危险性,现场采用110mm大直径钻孔进行卸压,有效降低了311305临空回采面"初次见方"时冲击地压的发生几率。     

深井煤柱区冲击地压危险性分析与防治技术

为有效防止田陈煤矿3下322工作面穿越3上煤层煤柱区时发生冲击地压,采用理论分析、工程类比等方法,并结合微震监测、煤粉检验数据,对煤柱区冲击地压危险性、防治措施进行研究。结果表明,开采深度、煤柱、采动等因素综合影响下煤柱区运输巷内帮为冲击危险区,推采过程中煤柱区微震事件分布异常,钻孔排粉量为设计煤粉量的1.6倍,通过超前60 m对危险区实施密集煤层钻孔进行卸压,有效防止了冲击地压的发生。实践表明,通过分析煤柱区冲击地压危险性并超前实施密集煤层钻孔卸压,可确保工作面顺利穿越煤柱区。