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。     

近直立特厚煤层组中间岩板诱发冲击矿压机理及其防治

近直立特厚煤层具有煤层厚、赋存倾角大、煤层间岩石层坚硬的特点,在煤层组群联合开采过程中,煤层间岩板是诱发煤层采掘空间冲击矿压灾害发生的关键因素。通过研究煤岩体内微震事件与应力集中之间的关系,分析了煤层间岩板诱发冲击矿压的机制。采用弹性理论,建立了煤层间岩板破断力学模型,得到了岩板破断时能量计算公式。提出了降低岩板破断时悬顶尺寸,破坏煤岩体完整性,使煤岩体中的动静载叠加应力始终小于引发冲击矿压的临界值以下,从而避免岩板破断诱发冲击矿压的防冲机理。通过对煤层间岩板进行注水爆破和煤体注水,降低了岩板和煤层微震事件频率和能量值,卸压效果显著,有效避免了岩柱诱发冲击矿压。     

厚硬火成岩诱发冲击矿压的原因研究

针对淮北矿业集团公司杨柳矿10416工作面回采时面临上覆岩厚硬火成岩下安全开采的问题,建立了火成岩运移力学模型,并通过FLAC3D数值模拟,对厚硬火成岩下开采冲击危险层矿压规律进行了具体的力学分析。从煤体的应力分布和支承压力的分布解释冲击矿压发生的原因。研究结果表明:火成岩的破断所释放出的能量引起了冲击矿压的发生。提出了治理冲击矿压的具体措施,减小冲击矿压发生的几率。     

巨厚砾岩层下工作面过断层覆岩运动规律研究及应用

采用数值模拟的方法,研究了工作面过断层时上覆巨厚砾岩层运动规律,分析了上覆巨厚砾岩层周期性破断步距、断层面砾岩破断形式及工作面超前集中应力状态.研究认为,巨厚砾岩层的垮落失稳与断层块体铰接的动态失稳是导致采场应力异常,诱发冲击矿压的主要因素.对此,采取深孔卸压爆破、开设卸压硐室、煤层注水和加强巷道支护等预防冲击矿压的技术措施,在实践中较好地消除或减弱了冲击矿压的发生,对于矿井安全生产具有重要指导意义.     

急倾斜特厚煤层水平分段综放开采冲击矿压机理

我国急倾斜特厚煤层开采冲击矿压越发凸显,且灾害显现特殊。为了揭示急倾斜特厚煤层水平分段开采冲击矿压机理,建立覆岩力学模型,分析了覆岩运动、能量释放、煤层应力分布等规律;采用工作面液压支架工作阻力监测数据,分析了工作面支架工作阻力与动载系数分布规律;利用微震监测得到的矿震空间分布,分析了岩层运动和能量释放规律。研究结果表明:急倾斜特厚煤层水平分段开采,顶板倾向破断步距与煤层倾角呈非线性正相关关系,当煤层倾角大于60°时,破断步距出现陡增;覆岩下位坚硬岩层破断后在倾向上可暂时形成平衡结构,随着下位分段开采和放煤,平衡结构可发生破断旋转、断块跌落、结构挤压俯冲等3种类型的失稳冲击过程,对工作面形成动态冲击;在顶底板夹持作用下,工作面煤体靠近顶底板侧将形成非对称倾向支承压力分布,靠近顶板侧为封闭夹持状态,应力集中程度高,靠近底板侧为开放夹持状态,煤体易破坏卸压而处于塑性状态,在非对称支承压力作用下,工作面中部至顶板侧底煤受强烈剪切应力作用,且处于底板弹塑性交界区,易于失稳冲击;急倾斜特厚煤层水平分段综放开采,覆岩破断步距大,顶板破断和失稳冲击的瞬间释放能量强,扰动底煤高应力区诱发冲击矿压显现,...     

邻空坚硬顶板断裂影响下冲击矿压防治研究

针对华亭煤矿工作面回采期间,由于采深加大、邻空侧顶板垮断不充分致使工作面矿压危险性急剧上升的状况,分析确定影响工作面矿压危险性的主要因素为覆岩关键层的运动及周期性破断,据此判定工作面覆岩关键层为上覆基本顶并分析其破断力源,制定相应的解危卸压措施,并在管理制度上进一步优化完善,与邻近工作面相同区段相比,矿压显现破坏程度显著下降,为工作面安全回采提供了保障。     

深埋复杂不规则孤岛工作面冲击矿压机制研究

为研究大埋深下不规则孤岛工作面开采对冲击矿压的影响,基于覆岩空间结构理论,分析了某矿3112孤岛工作面覆岩结构及其大尺度破断运动对工作面煤岩体的影响,并根据掘进期间微震监测对孤岛面的回采进行冲击危险的动态评价。通过理论分析与数值模拟,从煤岩体静载应力和动态破坏2方面分析孤岛煤柱诱冲机制。基于能量守恒定律,研究了主关键层破断瞬间覆岩稳定性和能量释放、转化过程,主关键层的破断运动对工作面矿压显现影响剧烈。数值计算分析了不同开采尺度对孤岛面冲击的影响,随着开采尺度的增大,煤体的静载应力峰值逐渐升高并接近临界应力,冲击危险程度升高。最后基于动静载组合诱发孤岛煤柱冲击机制,探讨了孤岛面冲击矿压防治措施。现场实践表明,钻孔卸压和顶板预裂爆破有效地控制了高能量震动事件的产生。     

火成岩下工作面开采的冲击危险性评价与监测技术

针对淮北矿业集团海孜煤矿762综采工作面顶板岩层存在巨厚火成岩侵入的特殊覆岩结构,对工作面开采过程中可能存在的冲击矿压危险性进行了分析与评价,并利用SOS微震监测系统对工作面开采全过程中火成岩的运移、破断状态进行了监测。研究结果表明:火成岩断裂释放的能量较低,没有对工作面的安全开采构成极大威胁。     

倾斜煤层综放回采工作面冲击危险性研究

以峻德煤矿17#煤层回采期间冲击地压显现频发为工程背景，并结合“11.14”冲击地压事故对峻德煤矿三水平北17#煤层三四区二段工作面冲击危险性进行了深入研究。结果表明：“11.14”冲击地压事故发生前3d，存在矿震能量小幅度“升—降”的波动变化过程|冲击发生前能量密度云核心区已经开始显现，且核心区显现位置坐落于工作面上侧|数值模拟和理论分析结果验证了工作面回风巷超前段因应力叠加容易形成高集中静载荷，在回采引起的动载扰动作用下，最终发生了冲击地压事故。研究结果可以为倾斜煤层工作面后续回采阶段卸压防冲预防工作提供一定的借鉴。     

某矿2502采区冲击类型及其防治

2502采区250205上工作面回采5煤层,基本顶为坚硬稳定的粉砂岩,平均厚度12m左右;底板为胶结致密的中粗砂岩,平均厚度13m左右。其冲击特点是,工作面处于褶曲构造之中,回采初期处于向斜西翼,受到构造应力的强烈作用;中后期处于背斜轴部,构造应力影响明显减弱,顶板运动与冲击关系紧密。在冲击矿压发生后,巷道两帮没有鼓出,以底鼓为主,强烈冲击时伴有顶板下沉,但顶板没有断裂。冲击发生时震动剧烈,有震歪或压坏支柱和震断十字铰接顶梁现象。以此,可以确定该区域发生的冲击矿压为构造型(冲击型)冲击矿压为主的构造煤层型(冲击压力型)。对于此类冲击矿压,可采用煤体爆破卸压、煤岩体预注水和切顶爆破等3种措施解危。     

综放回采工作面矿压显现规律研究

针对某矿厚煤层综放工作面回采时顶板发生周期性破断导致生产过程受阻,部分支架受损的现状,采用现场监测工作面支架阻力及FLAC3D数值模拟的研究方法,探究了工作面推进过程中来压步距、周期和来压强度变化规律,为邻近工作面回采做好顶板和工作面矿压管理提供一定的指导。     

上覆煤层开采后下伏煤层卸压机理分析

以开滦唐山矿Y485工作面受上覆5#煤层采空影响为背景,基于关键层理论,采用数值模拟和现场实测研究了上覆煤层开采后下伏煤层的卸压机理。结果表明:覆岩中往往存在多层关键层,会对工作面支承压力产生影响。卸压开采后上覆关键层发生破断,下伏煤层工作面回采时仅在层间关键层的影响下支承压力的影响范围和峰值显著降低。唐山矿上覆5#煤层工作面回采后,仅在层间关键层的影响下,下伏9#煤层Y485工作面超前支承压力影响范围由73 m减小至38 m,超前支承压力峰值与工作面煤壁的距离由29 m减小至20.5 m。当两煤层间存在厚硬关键层时,开采上覆煤层对下伏煤层进行卸压时,下煤层工作面支承压力峰值的最大值是无关键层时的2.34倍,下煤层回采时仍产生了显著的应力集中。     

微震事件与推进速度控制研究

根据济三煤矿163下05工作面回采期间的微震事件、矿压显现程度以及钻屑法监测结果,指出了推进速度的变化可以在一定程度上影响工作面周围震动能量的释放过程,当工作面每日推进度为4.8～5.6 m,每日震动次数较少、震动能量都较低。通过分析工作面回采进尺与冲击矿压发生之间的关系,找出两者之间的相互作用,并对微震事件的发生与推进速度的关系进行研究,以期在达到预防冲击矿压灾害事故的基础上,确定工作面合理的推进速度,并提出以回采进尺为标准之一的冲击矿压防范标准,可在后期同水平同采区内的工作面生产阶段起到指导作用,为矿井的安全生产提供有力保障。     

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。     

千米深井强冲击倾向性煤层冲击地压防治实践

针对华丰煤矿开采深度达1 150 m的4号煤层具有强冲击倾向性、直接顶具有中等冲击倾向性,工作面开采过程中面临严重的冲击地压威胁等问题,为了防止开采期间冲击地压的发生,对准备工作面实施区域卸压,开采上下解放层,施工直径108 mm、深度30 m、孔间距2.5m的煤层大直径卸压钻孔等措施,当准备工作面煤层应力降低30％ ～50％后,再在工作面回采过程中通过微震监测、矿震监测、地音监测、应力监测和钻屑法监测等技术进行监测.实践证明,对准备工作面实施区域卸压和冲击地压监测技术,可有效防止破坏性冲击地压的发生.     

宝积山煤矿705工作面矿压动力显现防治方案研究

针对宝积山煤矿705综放工作面回采过程中发生的矿压动力显现事故,在深入了解矿压观测的基础上,对矿压显现区域进行了预测分析,并安装了矿压监测系统。通过钻屑法预测、大直径钻孔卸压、煤层注水弱化、两道巷顶弱化等防治措施有效地实现了对工作面矿压显现的控制,确保了工作面的安全生产。     

坚硬顶板“孤岛”工作面冲击地压综合防治技术研究

根据耿村煤矿12230特殊空间结构体”孤岛“工作面的实际情况,通过理论分析及相同条件下冲击地压事故案例综合分析,判定该工作面冲击危险程度较高,易造成工作面及两巷的冲击,提出控制工作面回采速度、加强工作面上下端头及两巷超前加支护措施和大直径深孔卸压、煤层注水、断底爆破、监测等综合防治冲击地压技术方案。结合防治冲击地压监测数据,通过应力、微震等监测结果分析表明,采取措施后,工作面回采过程中日均微震频次与日均释放能量均有所下降,不规则煤柱影响区域应力得到明显降低,工作面实现了安全回采。     

巨厚火成岩下矿震分布特征分析

文章采用力学模型定量分析了引起火成岩破断的采空区宽度;并采用FLAC5.0数值模拟软件分析了Ⅱ102采区工作面回采后垂直应力的分布情况.根据数值模拟结果得出:Ⅱ1022、Ⅱ1024两个工作面回采后火成岩已经成为承载主体但尚未破断;Ⅱ1026工作面回采完毕时,火成岩已经失稳,高应力状态下的火成岩在外力扰动下随时可能发生破断.通过分析矿震分布特征发现:火成岩内部及其上方岩层矿震分布极少,说明Ⅱ1024工作面回采后,火成岩没有破断且是稳定的;火成岩下部的岩层活动相对剧烈,说明火成岩成为承载主体后,火成岩与下部岩层出现离层;巨厚火成岩成为Ⅱ102采区主关键层,控制了火成岩上方的岩层运动,因此矿震分布主要在火成岩下部层位.通过分析矿震的分布特征,可以为监测火成岩的稳定状态提供理论依据.     

回采巷道强矿压显现发生机理及防治措施

针对内蒙古巴彦高勒煤矿回采巷道强矿压显现问题,采用现场实测及理论分析方法,通过分析采空区上位关键层破断特征及回采巷道围岩受力,对巷道强矿压显现机理及其防治措施进行了研究。结果表明:临近工作面回采结束后,本工作面的回采促进了上位关键层破断,若上位关键层悬顶长度较大,岩层断裂时将释放较大的能量易导致下位关键层受力增大,因而回采巷道围岩受力增大;不同巷道与上位关键层断裂岩块相对位置不同,因而围岩受力增幅不同,仅回风巷道发生强矿压显现;提出了相应的强矿压显现防治措施,在现场应用效果显著。     

济三矿六采区冲击矿压类型及其防治

六采区6303工作面回采的3_下煤层,而且老顶为坚硬稳定的中砂岩,平均厚度在23m左右。其冲击矿压特点是,冲击发生后顶板与煤层离层、顶板完整没有破碎,冲击与顶板周期运动一致,冲击矿震后部分十字铰接顶梁支柱震歪、震断,十字铰接顶梁被震断。试验表明,单纯煤样和煤岩样组合均为弱冲击倾向性,煤岩组合的动态破坏猛烈。故可确定该区域的冲击矿压为顶板型(冲击型)和顶板煤层型。对于该类冲击矿压,可采用钻孔卸压、煤体爆破卸压和顶板爆破等三种措施进行防治。