向斜构造区巷道底板冲击机理与防治

以某矿N_2105工作面回采过程中进风巷穿过向斜构造区发生的2次底板冲击为研究对象,理论分析了巷道底板失稳破坏机理,并数值模拟了水平应力集中系数与底板塑性区的变化关系。研究结果表明:水平应力集中系数越高,底板越容易产生滑移变形鼓起;底板的冲击破坏是动静载叠加引起的;煤体大直径钻孔卸压能够有效卸压,从而抑制巷道底板冲击。     

褶曲构造区沿空巷道底板冲击机理及防治

基于山西潞安集团余吾矿N2105工作面回采期间发生的2次严重底板冲击地压事故,结合底板等高线图分析了底板冲击发生的原因和高水平构造应力有关。由动静载叠加作用机理分析了底板冲击的诱发机制,提出了微震监测和围岩监测系统的综合在线监测方法,并针对预警监测结果提出了煤柱体大直径钻孔的卸压解危措施。     

构造应力影响下巷道底板冲击破坏与防治研究

余吾煤业N2105工作面回采过程中进风巷道发生了2次严重的冲击地压事故,通过分析2次冲击地压事故的位置,运用FLAC~(2D)数值模拟软件研究了构造应力系数对巷道底板塑性区的影响范围,并结合工作面安装的微震监测系统的数据对模拟结果进行了验证,提出了采取巷帮煤体大直径钻孔的方式来降低和预防巷道底板冲击的发生。研究结果为褶皱构造区工作面巷道的稳定维护提出了一种新的监测和防治思路。     

褶曲构造带临空巷道围岩应力演化及冲击地压防治技术

针对宝积山矿705工作面临空巷道冲击地压事故，通过现场调研、理论分析、数值模拟和现场试验等方法，对褶曲构造带冲击发生机理及防治技术进行了研究。结果表明：1#煤层具有强冲击倾向性，1#煤顶底板岩层具有弱冲击倾向性；随着煤层倾角减小，处于采空区下侧的支承压力增大，处于采空区上侧的支承压力减小，临空巷道实体煤侧在倾角30°时出现“L”形应力集中区；煤层倾角从45°向0°变化时，应力集中程度越来越高；相比于相邻703工作面，705工作面煤层倾角减小，煤层中集中程度更高；褶曲构造带附近应力集中情况增加是引起冲击的内因。提出了大直径钻孔联合高压注水卸压和加强支护协同控制技术，并进行现场应用，电磁辐射监测结果表明卸压及控制效果明显。     

向斜构造下动压巷道涌水注浆防治技术

为解决常村煤矿+520水平轨道大巷S2—S3段处于向斜构造带下的巷道顶板大范围涌水问题,在对巷道涌水段顶板涌水原因分析的基础上,采用GRT-103型化学注浆材料注浆,加固和充填涌水段巷道顶板裂隙带,形成隔水帷幕,隔断上覆含水层与巷道顶板之间的渗流联系,堵水率高达100%,取得了良好的效果,对类似条件巷道地下水防治具有借鉴意义。     

褶曲构造内陷落柱形成机理及巷道支护技术

为了确保长平煤矿43211、43212巷安全快速地通过陷落柱,同时保证后期回采过程中工作面通过破碎带巷道围岩的稳定,在分析矿井褶曲构造内陷落柱的形成机理、数值仿真原始应力状态的基础上,提出了前期须锚网带与架棚主被动联合支护、中期须注浆加固围岩、后期巩固围岩强度的支护措施。研究结果表明:溶洞形成后,原岩应力发生变化,由于不同层位的岩层受张力与挤压力作用,背斜构造陷落柱截面呈正楔形,而向斜构造中陷落柱形状则反之;正楔形陷落柱在正常岩层边界产生局部应力集中,柱体内垂直应力整体呈低应力状态,柱体内水平应力小于正常岩层应力;现场初期支护使用主被动联合支护措施作用于应力集中带,中期取合理注浆滞后时间20 d,采取深部、浅部混合注浆模式,后期为了防止外载荷的扰动进一步巩固围岩强度,采用架棚支护提高柱体影响带强度,矿压监测围岩状态稳定。     

能量密度分析法在向斜构造区冲击地压防治中的应用

为了研究向斜构造区冲击地压特征及如何防治该类型冲击地压,本文以兴安煤矿典型向斜构造影响范围内的四水平1号工作面为研究对象,利用微震时空分布图和能量密度云图,研究了微震活动与冲击地压之间的关系。结果表明:冲击发生前微震的时空分布可直观反映微震事件的集中区域,但难以识别微震事件随时间的演化趋势;能量密度具有明显的成核特征,并在成核区周围有明显的扩展,直至成核区边缘发生强矿震。利用震波速度层析成像技术可有效识别向斜构造形成的高应力区,并对高应力区煤层实施大直径钻孔和深孔爆破措施,后续开采引起的微震活动证实了这些应力解除措施的有效性。     

巷道底板冲击地压卸支耦合防治技术研究

通过分析煤矿巷道底板冲击地压的破坏特点及其影响因素,提出基于卸支耦合原理的深孔区间爆破+底板锚注的底板冲击地压防治技术,利用有限差分软件FLAC~(3D)对比分析了底板无支护、底板锚注和深孔区间爆破+底板锚注时的巷道围岩应力分布及变形特征,并通过现场试验论证了深孔区间爆破+底板锚注的卸支耦合防治技术对治理底板冲击地压的可行性。结果显示,深孔区间爆破+底板锚注的卸支耦合防治技术可避免高水平应力导致底板浅部围岩能量集聚,并能有效地控制底板和两帮变形,从而防止煤矿巷道底板冲击地压的发生。     

巷道顶板离层失稳机理及预警防治技术

为预防巷道顶板事故的发生,结合顶板稳定性安全潜力评价法对失稳机理进行研究,着重研究巷帮塑性区范围与顶板离层失稳的相关关系,提出了一种巷道顶板失稳综合预警体系。以31305工作面辅运顺槽为例,通过分析得出顶板存在失稳风险,及时采取补打帮锚索+顶锚索+W钢带的补强支护措施来控制围岩深度变形。从现场监测结果可知,控制围岩变形效果较好,有效降低巷道顶板事故发生的风险系数。     

应力集中区巷道失稳机理及支护体系研究

应力集中区布置的巷道变形严重,极不稳定,严重影响了矿井的正常生产和安全。在对平禹煤电公司二矿巷道失稳变形破坏和地质及技术资料分析的基础上,指出了该矿巷道破坏的原因,设计了"三锚"、钢筋梯和注浆联合支护体系,并进行了巷道支护改革试验。通过合理选择施工工艺、巷道支护结构与支护技术参数,改被动支护为主动支护,使巷道变形得到控制,其效果明显。     

底板冲击矿压发生机理与防治

文章结合新汶矿区开采的实践，针对底板冲击现象，分析了底板冲击的发生机理和发生条件，提出了底板冲击矿压的防治措施。     

厚硬顶板直覆型沿空巷道冲击失稳机理及防治研究

基于厚硬顶板直覆型沿空巷道冲击失稳问题,以山东某矿63上06工作面沿空巷道为工程背景,采用现场实测、理 论分析、数值模拟相结合的研究方法,分析直覆型顶板破断特征、释能机制及沿空巷道冲击失稳能量判别准则,阐明厚硬顶板直覆型沿空巷道冲击失稳机理.研究结果表明:厚硬顶板直覆采场“板壳”覆岩结构失稳演化具有周期长、覆岩运移控制范围广及顶板破断动载突出的特征,相比一般巷道,厚硬顶板直覆型巷道受动载扰动影响更加突出;受直覆型厚硬顶板大范围悬顶影响,“板壳”覆岩结构运动将会增加沿空巷道超前静载,同时会向下传递剧烈动载,两者共同 作用使直覆型厚硬顶板破断产生超强动载,从而引起巷道发生冲击失稳;现场实例表明,直覆型厚硬顶板初次破断尺寸 为58 m,破断释放能量为3.5×107 J,传递至巷道的能量为8.9×105 J,周期破断尺寸为28 m,释放能量为1.7×107J,传递至巷道的能量为4.36×105 J,小于６３上０６沿空巷道临界冲击能量1.25×106 J,表明常规条件下直覆型厚硬顶板初次破断或周期破断不会诱发巷道冲击失移;提出了“工作面匀速或低速开采＋直覆厚硬顶板深孔爆破预裂＋强化超前支护”的综合防控对策,并在煤矿现场进行了工业性试验.研究成果可对类似工程地质条件下厚硬顶板直覆型沿空巷道冲击失稳防控提供一定参考.     

冲击地压矿井断层构造区巷道掘进施工技术研究

为了降低巷道掘进期间动力灾害的发生,以401102工作面回风巷过断层构造区为背景,研究了支护参数和卸压参数。巷道掘进前采用预注浆加固破碎围岩,综掘机割煤后采用锚网索进行一次支护,最后采用29U型棚进行二次支护方式;巷道掘进期间在帮部、底板施工大孔径卸压孔,每80 m施工一次迎头卸压孔,孔距离剩15 m时重新施工卸压钻孔。通过围岩位移观测和SOS微震监测表明,采用预注浆加固、锚网索+29U型棚的支护方式和在巷道帮部、底板、迎头施工大孔径卸压钻孔可确保巷道顺利通过断层构造区。     

煤矿褶皱构造区冲击地压机理研究及防治实践

针对胡家河煤矿402103工作面褶皱构造区开采期间煤岩应力异常和强矿震事件频发问题,基于数值模拟和现场实测方法分析了褶皱构造区工作面回采期间顶板、煤层和底板的应力演化特征,探讨了褶皱构造区冲击地压发生机理。模拟结果表明:工作面开采至褶皱构造不同区域时,褶皱构造区垂直、水平应力场分布具有明显的分区特性;褶皱构造区工作面开采时,水平应力起主控作用,开采至背斜轴部区域时顶板围岩稳定性降低,开采至向斜轴部区域时底板围岩稳定性降低,开采至翼部区域时煤层稳定性降低;基于煤矿褶皱构造区冲击地压发生机理,制定了402103工作面巷道围岩系统的顶板、煤层定向爆破释能降载防治方案,卸压后日均微震总能量下降47.6%,日均微震总频次上升16.7%,有效降低了工作面冲击危险性。研究结果对煤矿褶皱构造区工作面开采动力灾害防范具有一定借鉴意义。     

高应力动压巷道围岩冲击破坏机理与防治技术研究

以宝积山煤矿705工作面沿空侧回风平巷为工程背景,采用现场调研、理论分析、电镜扫描、数值模拟和现场工业性试验等相结合的研究方法,对水射流钻割冲孔防治冲击地压技术进行了研究。结果表明:水射流以基本段射流对孔壁的钻割为主,冲孔后孔壁周围塑性区内煤体裂隙十分发育;冲孔期间钻头沿钻孔轴向连续式运动,所形成的柱体状冲孔空间能够实现对煤体的卸让压增透效果,煤体内会重新形成应力峰值并呈“内低外高”的“双峰值”应力曲线;冲孔直径为420 mm、两相邻钻孔之间中心距为5 m、冲孔段长度取10 m时卸让压增透效果最佳。现场工业性试验期间,电磁辐射和瓦斯流量衰减监测数据验证了该冲孔防冲技术的有效可行性。     

高应力动压巷道围岩冲击破坏机理与防治技术研究

为解决强采动巷道围岩变形破坏、难以维护的问题,以山脚树煤矿1200运输平巷为研究对象,采用数值模拟、钻孔窥视和现场工业性试验等研究方法,分析了强采动巷道围岩内部裂隙发育特征、巷道围岩塑性区分布与演化特征、巷道表面位移的变化情况,并结合现场实际条件提出了“二次强力锚注”支护方案。研究结果表明,受工作面多次采动影响,巷道围岩裂隙扩展,形成了较大的塑性区,范围在3.00 m左右;当工作面回采至巷道正上方时,采动应力将加剧巷道围岩破坏,导致顶板、左帮及右帮的变形量急剧增大。现场试验表明,采用该巷道支护优化方案后,巷道平均宽度为5.07 m,与未优化段相比,收缩了2.5%;顶底板平均距离为3.40 m,与未优化段相比,收缩了3%。该支护方案能够有效控制巷道变形。

     

断层构造区微震异常活动规律分析及巷道冲击防治研究

余吾煤业井田地质条件复杂,断层带分布范围较广,基于此,开展了余吾煤业断层构造区巷道围岩稳定性控制研究。通过KDZ1114-6A30矿井地质探测仪对断层产状进行现场勘探,并利用ARAMIS M/E微震定位设备对断层构造与采掘活动之间的影响关系进行分析研究,提出了采用锚-喷-注三重加固方案来提高巷道围岩的完整性和稳定性,进而起到防治冲击地压的作用。研究结果为断层构造区工作面的安全高效回采提出了一种新的监测和防治思路。     

向斜构造区内动压巷道围岩水射流防冲技术研究

针对砚北矿区向斜构造区内2502采区内巷道围岩动压显现频发难题,通过现场调研、实验室测试和理论分析的方法对动压巷道围岩冲击机理进行了研究,基于此,阐释了水射流防冲机理并进行了现场工业性试验。研究结果表明：煤样经过饱和水软化处理后,冲击倾向性由强冲击转变为弱冲击|采动引起的动载荷和巷道围岩内积聚的静载荷叠加作用是导致围岩诱发冲击的根本原因,且可划分为动载荷主导型和静载荷主导型2种类别|水射流防冲技术能够在巷道两帮内形成弱结构区,有效地转移和释放两帮内原有高集中静载荷,进而实现对于巷道两帮和底板的冲击防治目的。现场实施水射流防冲技术后电磁辐射信号平均值由49.7mV减小至15.6mV,同时巷道两帮和顶底板移近量均控制在5%以内,有效保证了巷道围岩的应力环境和支护控制效果。     

回采巷道向斜轴附近水患防治技术

由于富水层顶板工作面回采巷道向斜轴附近水平较低,极易使向斜轴附近回采巷道排水不力形成肓巷。文中通过对回采巷道向斜轴附近充水因素的分析,给出了工作面的正常与最大涌水量计算公式,提出了三种防治回采巷道向斜轴附近水患的措施,较好地控制了由于工作面涌水造成回采巷道向斜轴附近水患问题。为同类条件下回采巷道的水患防治提供了一定的借鉴作用。     

等间距底锚巷道层状底板变形失稳力学机理

为探索等间距底锚巷道层状底板变形失稳的力学机理,以常村煤矿S6采区2~#回风上山为研究对象,在调研其工程地质的基础上,建立等间距底锚巷道层状底板力学模型;运用力学理论分析了层状底板压曲作用机理,构建了层状底板任分层鼓起失稳的力学判定准则;借助提出的力学判定准则,对S6采区2~#回风上山底板的稳定性进行了力学判定与分析评价,得到了最先发生破坏及导致支护体系失效的岩层。