深井煤巷掘进冲击地压与瓦斯突出综合防治技术

为了保证煤矿安全生产,通过对平煤神马集团天安一矿垂深为1 025～1 100 m的运输巷工作面冲击地压和煤与瓦斯突出机理的分析,提出了多种卸压与瓦斯防治技术措施,实践应用表明,冲击地压技术和防止煤与瓦斯突出技术是一个统一体,两者的结合成功解决了己15-17310运输巷冲击地压和煤与瓦斯突出的危险,确保了安全生产.     

多煤层开采终采线外错对冲击地压影响机理研究

为研究冲击地压多煤层同时开采终采线外错对冲击地压的影响，以台格庙矿区地质条件为工程背景，采用FLAC3D对下部2-2煤层终采线与上部2-2上煤层终采线的6种不同错距进行数值模拟分析，基于模拟结果和理论分析研究了终采线不同错距煤层应力分布特征以及下部煤层终采线外错对上覆顶板铰接结构的影响。研究表明：当下部煤层终采线外错时，工作面超前应力集中程度增加，同时下部煤层开采可能破坏上部顶板铰接结构，造成变形失稳，动静载荷叠加作用使得下部煤层终采线外错后冲击风险大幅增加，由此提出了优化终采线位置、预裂上部煤层顶板和实施下部煤层卸压3种防治途径。     

夹矸厚煤层掘进工作面冲击地压机理及防治技术

以某矿掘进工作面冲击地压事故为工程背景,通过理论分析和数值模拟,研究了夹矸厚煤层冲击地压的发生机理,认为夹矸带形成的应力集中区与掘进面超前应力叠加造成局部应力高度集中,是诱发掘进工作面冲击地压的主要原因;在此基础上,提出了"迎头-巷帮-底板"综合卸压方法以及合理的掘进支护方案。     

内错尾巷布置参数优化的CFD模拟研究

根据阳泉矿区大采长综放面的现场实际条件,利用Fluent模拟软件研究了不同内错尾巷布置参数条件下的瓦斯治理效果。研究结果表明,内错尾巷布置参数对工作面上隅角瓦斯治理效果影响显著,如果内错尾巷距离回风巷较近,则不能起到分流采空区瓦斯的作用,造成上隅角瓦斯积聚;如果内错尾巷距离回风巷较远,内错尾巷下风侧的瓦斯重新积聚在上隅角;在大采长综放面开采条件下,内错尾巷与回风巷之间的合理间距为40～60 m。     

特厚煤层分层开采错距布置防治冲击地压技术

Barapukuria煤矿(以下简称"孟巴煤矿")为厚硬顶板、特厚煤层,加之断层、张裂带以及孤岛煤柱等影响,开采过程中曾发生过冲击地压。针对该矿二分层1210工作面开采地质条件,采用错距布置方式将1210工作面轨道巷和胶带巷布置在一分层采空区下的底煤中,能从根本上降低1210工作面的冲击地压危险。采用数值模拟分析下分层巷道外错上分层采空区边缘不同距离的应力分布和位移量,通过开采过程中的微震分布验证错距布置和外错距离的合理性,对孟巴矿及其它厚煤层分层开采矿井巷道布置具有借鉴意义。     

内错瓦斯尾巷下综采面顶板破碎机理及其防治

内错尾巷在高瓦斯工作面瓦斯治理得到了广泛的应用并取得了很好的效果,而内错尾巷下方工作面顶板破碎严重影响了生产安全,减弱了内错尾巷的作用.对内错尾巷下方工作面顶板破碎情况进行现场实测,采用力学模型分析其破碎机理,应用ANSYS软件模拟其应力分布,在深入分析内错尾巷下方顶板破碎机理的基础上,提出了防治顶板破碎的措施,在寺家...     

深部大倾角厚煤层安全高效开采的巷道布置优化

 研究基于冲击矿井深部大倾角煤层赋存条件展开研究,研究中认为该类煤层的开采具有设备的稳定困难与上巷冲击地压现象频发的特点。因此,在该矿开采现状的基础上,提出错层位内错式巷道布置方式。通过理论分析认为,由于错层位接续工作面上巷布置在上一工作面采空区下方,其承载仅仅为垮落矸石的重量,即静载为主。研究中,进一步通过相似模拟实验对理论分析结论进行了验证,认为错层位内错式巷道布置不仅仅可以解决设备稳定性问题,而且可以显著改善上巷冲击地压频繁发生的现状。     

深部大倾角厚煤层安全高效开采巷道布置优化

文章基于冲击矿井深部大倾角煤层赋存条件展开研究,认为该类煤层开采具有开采设备稳定性较差及上巷冲击地压现象频发的特点,提出采用错层位内错式巷道布置方式,通过理论分析得出,由于错层位接续工作面上巷布置在上一工作面采空区下方,其承载仅仅为垮落矸石的重量,即静载为主,并通过相似模拟实验对理论分析结论进行了验证,结果表明,错层位内错式巷道布置不仅可以解决设备稳定性问题,而且可以改善上巷冲击地压频繁发生的现状.     

综放工作面坚硬顶板弱化爆破防治冲击地压技术

为了防止综放工作面尾巷冲击地压的发生,基于忻州窑煤矿11号煤层综放工作面的赋存和开采技术条件,经研究确定对尾巷煤柱坚硬顶板实施弱化爆破卸压技术,并利用数值模拟分析得出了合理的爆破参数.结果表明:炮孔水平投影距离达到2/3煤柱宽度时,炮孔可至应力集中区域,爆破卸压效果较好;炮眼间距为6m时爆破裂隙能贯通,爆破效果优于间距8m;通过顶板弱化爆破技术使煤柱内的应力降低了60％,有效防止了8935综放工作面尾巷冲击地压的发生.     

动压共用尾巷合理布置层位分析

潞安常村矿属于高瓦斯矿井,S6-7工作面和S6-6工作面使用"一进两回"通风方式,采用外错式共用尾巷布置。S6-7尾巷受相邻工作面开采二次动压影响,巷道的合理布置层位选择至关重要。通过数值模拟,针对不同布置层位下,S6-7尾巷受二次动压影响过程中,尾巷围岩应力、应变及破坏规律进行了分析。综合各方面因素,提出S6-7尾巷的合理布置层位应为沿煤层顶板布置。     

构造应力场煤巷掘进冲击地压能量分区演化机制

在新建深部矿井,原岩应力区煤巷掘进冲击地压问题日益突出,且现场破坏具有区间性和方位性特征,为揭示这一机制,针对深部构造应力场条件下的煤层掘巷,基于数值模拟和理论分析研究,建立不同掘进速度下围岩弹性能空间分区演化模型,划定能量非稳态释放边界,分析其分布形态与能量特征,结论与现场实际破坏情况较为吻合。研究结果表明:依据弹性能所处状态及变化特征的不同,构造应力场煤巷掘进围岩在空间上可划分为6类区间,顶底板内同时分布能量积聚区和释放区,而巷帮仅存在能量释放区,这与最大主应力的做功特征密切相关。掘进速度增大时,围岩弹性能释放区的走向范围将同时向两端扩展,非稳态释能边界沿走向不断拉长,具有冲击风险的范围不断扩大。构造应力场中,巷帮潜在冲击启动区位于工作面附近,其冲击发生必要条件包括高原岩应力和快速掘进。巷帮和工作面潜在冲击启动区均位于围岩浅部。由于滞后区顶底板能量非稳态释放前积聚水平更高,加上顶板和帮部支护作用,导致底板滞后区冲击破坏强度要大于工作面附近顶底板和巷帮冲击破坏强度。研究结论与构造应力场现实冲击案例较为吻合,对构造应力场煤巷掘进冲击地压监测预警及解危方法的研究具有参考意义。     

应用钻屑法评价采掘工作面冲击地压危险性

为了做好小沟煤矿冲击地压防治工作,在该矿1190B8综采面运输巷、回风巷掘进过程中以及回采工作面开采过程中,应用钻屑法对该综采面运输巷掘进面、回风巷掘进面、回风巷地质构造变化带、回风巷煤柱应力集中区、回采工作面、运输巷支承压力区6个应力集中区进行了检测,使用钻屑量判定指标判定6个应力集中区冲击地压危险性,确定小沟煤矿1190B8综采面掘进工作面、回采工作面无冲击地压危险。根据1190B8综采面采掘工作面钻屑量测试结果,确定并分析该综采面6个应力集中区的应力集中度。     

煤层巷道蝶型冲击地压发生机理猜想

根据巷道围岩蝶形塑性区理论,分析了巷道围岩蝶形塑性区蝶叶瞬时急剧扩展的突变特征,提出了煤层巷道蝶型冲击地压发生机理猜想,认为煤巷冲击地压是由于巷道围岩蝶形塑性区的蝶叶瞬时爆炸式扩展引起的,阐明了该类型冲击地压形成、演化及发生的力学本质和物理过程。提出了蝶叶突变型冲击地压发生的必要与充分条件,建立了煤层巷道冲击地压判定准则,合理解释了巷道顶板冲击、底板冲击、煤帮冲击等不同类型的冲击地压发生机理。该猜想能够预见巷道冲击地压发生时必然产生至少1个、最多4个巨大的蝶叶塑性区的未知现象,可以获得煤巷冲击地压危险性评价和预测的关键指标和可测参量。     

基于“协同开采”理念的深部磷矿岩爆防控研究

随着浅层磷资源的逐步枯竭,磷矿山企业逐步转向深部开采,然而深部磷矿开采中的岩爆灾害突出,对井下人员和设备造成了严重的安全隐患。以某磷矿深部开采中呈现的岩爆现象为例,结合工程开挖环 境与开挖工况,引入“协同开采”理念,从应力转移、应力防控和岩性改善的角度对深部磷矿岩爆防控进行了研究。结果表明,①井下岩爆主要表现为开拓巷道掌子面附近的即时型岩爆和巷道交叉处及采区矿柱中上 部的滞后型岩爆;②对采场切割巷道掌子面附近采取“品”字形错位布置和泄压挂网的主动防护方式,可有效降低岩爆产生烈度和岩爆发生次数,并对岩爆瞬间飞溅碎屑进行阻拦;③通过优化矿区尺寸,采用间隔错 位开采方式优化回采工艺,并进行采区充填,可有效降低开挖引起的采区应力集中程度,从而在控制工程成本的同时降低作业现场安全隐患程度。基于“协同开采”理念的深部磷矿岩爆防控思路的提出,对于确保磷 矿深部安全高效开采具有一定的借鉴意义。     

高河能源高瓦斯综放工作面瓦斯防控体系研究

为解决高瓦斯综放工作面瓦斯超限难题,针对高河矿W1309综放面实际地质条件和开采技术水平,在分析W1309综放面双U型通风系统的基础上,结合Y型通风方式在防治综放面瓦斯超限的优势,提出“Y型通风+高抽巷”的工作面瓦斯防控模式。为充分发挥走向高抽巷的作用,运用Fluent软件对高抽巷不同垂距、不同平距下Y型通风工作面瓦斯分布规律进行数值模拟。结果表明：当高抽巷布置于煤层底板之上30m,与回风顺槽平距为25m的裂隙带中时,瓦斯抽采效果最好,抽采纯量达到18.52m_³/min,抽采浓度最高,可达8.11%,且上隅角瓦斯浓度最低0.61%。通过现场监测记录数据,得出现场数据与模拟值基本吻合,验证了数值模拟结果的可靠性,为工作面瓦斯防控体系的升级提供了理论指导。     

深井区段煤柱冲击地压静载荷探测及综合防控技术

针对郓城煤矿1301工作面临空80m区段煤柱冲击地压防控难题,分析了区段煤柱冲击地压发生的主导因素,采用震波CT原位探测技术评价区段煤柱冲击危险性,制定了综合防治方案并进行现场应用。结果表明：80m区段煤柱冲击地压载荷源为高自重应力、强构造应力与采空区侧向支承压力叠加而成的静载荷|基于静载荷探测的震波CT原位评价技术揭示区段煤柱测区内冲击危险指数C=0.5～0.7,具有中等冲击危险|巷帮大直径钻孔强预卸压可转移高应力、改变煤层积聚弹性能的条件,巷道全断面支护加固来增强围岩的整体抗冲能力,确定合理推进度降低开采扰动,综合监测预警确定动态冲击危险区并及时卸压解危,现场应用表明防治效果明显。     

距离下保护层开采防冲机理及技术研究

针对七台河矿区某矿煤层群的地质赋存特点,研究了近距离下保护层开采防治冲击地压的机理和技术。利用FLAC 3D软件,分析比较了下保护层开采和非保护层开采的工作面围岩应力应变及塑性范围的分布规律及其差异,揭示了近距离下保护层开采的防冲机理,并讨论了下保护工作面的合理布置。结果表明近距离下保护层开采能取得较好的防冲效果,近距离下保护层开采防冲的机理是：下保护层开采降低了被保护工作面的应力峰值,使应力峰值位置向煤体深部转移;增大了被保护工作面围岩的位移,有利于释放冲击弹性能;被保护工作面的围岩预先产生塑性变形,在掘进、回采中不易再次发生塑性破坏。当被保护工作面布置合理时,能取得防冲和留巷的双重效果。     

保德煤矿综放工作面巷道布置方式优化及应用

针对保德煤矿综放工作面多巷道布置下存在的回采期间瓦斯防治、生产成本及接续等问题,提出了巷道布置方式优化方案、优化后工作面通风方式及采空区瓦斯抽采方式,并通过技术、经济对比分析,确定并完善了工作面巷道布置方式及工作面回采期间瓦斯治理方法,最后在保德煤矿81505工作面进行了现场试验应用,应用结果表明,综放面巷道布置优化后瓦斯防治效果及经济效益显著,可为类似开采技术条件下综放工作面巷道布置及瓦斯防治提供有益借鉴。     

汝箕沟厚煤层分层综采工作面瓦斯防治方法

通过对32211(1)综采工作面瓦斯抽排数据的研究,建立模型系统的参数耦合,提出了汝箕沟厚煤层分层综采工作面瓦斯防治技术。综采面开采期间主要采用瓦斯抽放、风排、专用排瓦斯巷结合抽排风机的综合措施来治理瓦斯,确保32211(1)综采工作面开采过程中的安全,取得了良好的效果。     

冲击地压工作面瓦斯异常涌出原因分析及防治技术

针对冲击地压工作面瓦斯异常涌出问题,在统计分析多个冲击地压工作面瓦斯涌出异常诱发因素基础上,研究了冲击地压工作面瓦斯异常涌出原因分析及防治技术。分析结果表明:冲击地压工作面瓦斯异常涌出影响因素主要有煤岩固有冲击属性、瓦斯含量（压力）、开采深度、坚硬顶板、地质构造、开采技术条件等。冲击地压工作面异常涌出防治技术是在开采过程中实施钻孔卸压、顶板预裂爆破、煤层注水、深孔爆破、瓦斯抽采、强化支护、综合监控监测及安全防护等措施,降低冲击地压及伴生瓦斯异常涌出危险。研究结果在宽沟煤矿I010202工作面实施应用,取得了良好的效果,确保了工作面的安全回采。