深井大倾角厚煤层沿空掘巷底板冲击机理与防治研究

为了研究深井大倾角厚煤层沿空掘巷底板冲击机理与防治方法,以华丰煤矿14采区工作面工程地质条件为背景,通过现场调研、理论分析、工业性试验、SOS微震监测和钻屑量监测等手段,对1412上巷沿空掘巷防治底板冲击进行了研究。结果表明,围岩水平应力和法向应力越低,存储在底板坚硬岩层中的能量就越小,冲击破坏时对巷道造成的影响就越小。揭示了沿空掘巷底板冲击防治机理,通过改变底板能量积聚和应力环境,可有效消除底板冲击危险性。提出留设5 m负煤柱沿空掘巷防治底板冲击的优化设计方案,并在1412上巷进行工业性试验,微震和钻屑法监测数据均表明有效降低了巷道底板发生冲击的可能性。     

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。     

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。     

火成岩坚硬底板冲击矿压原因及防治

近年来,受复杂地质条件影响的冲击矿压灾害越来越频繁,赵楼煤矿首采工作面在火成岩底板区域发生过数次严重的底板冲击事故。通过生产中发生的几次底板冲击事故分析了火成岩坚硬底板诱发冲击矿压的原因,指出了火成岩的高强度和其造成的高水平应力是导致底板冲击的主因;并提出了火成岩底板冲击的控制机理和防治对策。针对赵楼煤矿首采工作面的坚硬火成岩侵入底板,提出了具体有针对的底板防冲措施,取得了良好的防冲效果。     

冲击地压条件下华亭煤田底板稳定性分析

为了研究冲击地压条件下巷道底板的稳定性,通过对华亭煤田底板冲击型冲击地压进行实地监测,发现华亭煤田底板应力受开采活动影响较大;采用中厚板理论对巷道底板进行分析,认为其在不稳定应力下的变形为非协调变形,在这种情况下底板存在较大的失稳可能性;运用突变理论对底板的稳定性进行分析,得到了底板失稳的关键判据。计算结果表明华亭煤矿250104工作面底板在开采扰动下会产生结构性失稳,而陈家沟煤矿8512工作面底板结构较为稳定,受到扰动时较不容易发生结构性失稳,和实际情况相吻合。     

水平构造应力影响巷道底鼓冲击与监测防治技术

某矿N2105工作面回采过程中,回风巷发生了两次严重的冲击地压事故,分析了两次冲击地压事故的位置,通过理论分析并运用FLAC2D数值模拟软件分析,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现场预警案例,提出了采取微震-在线应力监测预警技术。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。     

华丰煤矿底板冲击地压发生机理

在实验室试验、计算机数值模拟计算的基础上,对华丰煤矿底板冲击地压的发生机理进行分析,并提出了相应的底板冲击地压防治措施。     

特厚煤层分层工作面冲击地压事故后复产方案研究与实践

在分析黑龙江峻德煤矿特厚煤层分层工作面重大冲击地压事故的基础上,研究得到事故发生的原因和相应的治理对策,制定了恢复生产的方案。提出了分层开采工作面恢复生产需满足的条件为：工作面和巷道围岩始终处于低应力低密度状态、消除底板(底煤和薄底板)冲击隐患、建立可靠支护、建立有效的实时监测体系和确定合理的开采强度。以煤层大直径钻孔为主实现围岩的低应力和低密度;提出了冲击危险巷道的基本支护、超前支护方式和强度;建立了应力实时在线监测为主、微地震监测为辅、多种监测手段联合的冲击地压实时监测预警体系;基于应力动态和微震监测确定工作面合理的开采强度。根据研究成果制定的恢复生产方案在峻德煤矿三水平北17层一段一分层3·15事故工作面实施后,保证了工作面安全恢复生产。     

深井上山巷道底板动载诱发冲击矿压控制技术

为了防治深井上山巷道底板动载诱发的冲击矿压,采用FLAC~(2D)数值模拟软件及微震监测系统进行控制技术研究,结果表明:静载作用下上山底板水平应力、垂直位移及塑性区深度分别为38.27 MPa、156.38 mm、4 m,动载扰动下底板冲击响应特征分别增加8.96 MPa、266.92 mm、2 m,冲击危险性急剧升高;动力扰动使处于极限条件下的上山煤柱区应力增加打破平衡状态而发生底板冲击矿压,即高静载主导—强动载诱发的动静载叠加诱冲机理;现场微震监测验证了数值模拟结果的合理性;针对深井上山底板冲击矿压特点提出合理布置巷道、采取局部措施、降低动载荷传递、避让法等4种针对性的动力灾害控制措施。     

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。     

构造应力作用下巷道底板冲击破坏的原因分析

针对在褶皱区构造应力作用下回采巷道底板冲击频发的问题,基于底板冲击发生的力学条件,以某矿250206上工作面为工程背景,借助弹性薄板理论对回采巷道在水平构造应力作用下底板冲击发生的原因进行了分析,建立了底板失稳破坏的力学模型,通过理论推导计算出了底板发生失稳破坏的临界载荷表达式,并给出了底板所受水平应力的计算公式,最后对底板冲击危险性系数进行了修正。     

千米深井下山煤柱区底鼓冲击及其防治

基于某矿9煤回风下山的实际条件及底鼓冲击动力显现,分析了其冲击矿压发生的原因,并建立底板冲击矿压控制体系。结果表明:该工作面具有强冲击危险性,主要影响因素为下山孤岛煤柱、大采深、顶底板条件、煤层强冲击倾向性等;下山煤柱区覆岩运动剧烈、应力高度集中,高静载下矿震动力扰动诱发底板冲击;该工作面掘进前采取煤体大直径钻孔预卸压处理,掘进期间根据监测结果实施顶、底板预裂爆破卸压冲击解危措施,现场效果良好。该研究成果可为类似条件下煤岩动力灾害防治提供借鉴。     

半孤岛面全煤巷道底板冲击启动原理分析

采用案例分析与理论分析,提出了冲击地压启动概念,指出冲击地压发生依次经历冲击启动-冲击能量传递-冲击地压显现3个阶段,将冲击地压防治研究着眼点提前到冲击启动阶段;建立了巷道冲击地压发生工程结构模型,揭示了全煤巷道底板冲击启动实质来自于两帮高集中应力区,底板只是能量传递与释放的载体,即冲击地压显现位置。进一步提出了冲击地压发生的冲击启动理论,指出巷道围岩近场系统内静载荷的过度积聚是冲击启动的内因,系统外动载源是外因,确定了冲击启动的能量判据,指出了冲击地压可能的启动区域。     

山寨煤矿高应力巷道底板动态控制方法

为了研究山寨煤矿高应力巷道底板底鼓动态控制方法，对高应力巷道底鼓机理进行分析，建立了高应力作用下巷道底板力学模型，提出了大直径钻孔和多级联合支护底板卸压防治措施及关键参数。现场试验和微震监测结果表明，大直径钻孔底板卸压和多级联合支护有效缓解了底板冲击，保证了巷道开挖的安全高效。     

微震分析软件在冲击地压监测预警中的应用

华亭煤矿受地质条件和开采条件等众多因素的影响,近年来多次发生冲击地压灾害事故。为了对冲击地压发生规律进行专题探究,进而寻求监测预警的解决对策,开展了矿山微震分析软件在冲击地压监测预警中的应用。结合防治经验,建立了以微震监测为主,声发射监测、钻屑检测为辅的监测预警体系,论述了"MapRAS 3.0分析预测系统"中筛选优化出来的震动频次、震动能量、活动率偏差指数、岩体破裂速率指数、顶底板损伤深度指数的含义及其分析方法。并以250107-1工作面回风顺槽发生冲击地压显现为例,结合250106-1掘进工作面微震监测数据,开展了具体的案例分析应用,最后总结了监测指标的应用方法和注意事项。实践结果表明,该方法可以在冲击地压监测预警中提供科学、可靠的指导依据,确保冲击地压预警发布的准确性。     

“三硬”煤层巷道冲击地压发生机理研究

结合现场实测、理论分析和数值模拟等方法,系统研究了"三硬"煤层巷道冲击地压发生的机理。现场地应力测量结果表明,大同矿区存在明显的水平构造应力,通过力学分析发现侧压系数与煤壁冲击线性相关;用关键层理论对坚硬底板冲击地压进行了分析,认为其影响因素有:底板关键层的厚度及其与底板表面的距离、水平构造应力以及工作面采动等;由数值分析结果可知:巷帮的水平位移与施加的水平载荷呈线性正比关系,当水平载荷足够大时,若巷帮一定深度范围内存在或产生了垂直裂隙,且顶底板岩层与煤层分离,巷帮将发生煤壁整体推出型冲击地压;底板岩层水平拉应力最大值随着巷道宽度的增加逐渐向底板深处发展并出现离层,导致底板关键层突然断裂,发生底板冲击地压。     

四体构件真三轴数值试验底板冲击失稳研究

针对深部地下工程底板冲击失稳的相关特点,提出了采用四体构件模拟煤岩体结构,运用FLAC3D数值软件模拟试件真三轴压缩过程,通过不同中间主应力系数和卸载路径模拟深部开采环境,从构造应力和能量角度出发,分析了深部开采底板冲击相关特点。结果表明:当从最小主应力方向卸载时,卸载后到底板冲击发生所经历的时间较卸载中间主应力时长;不同的卸载方向导致底板冲击所经历的时间步与中间主应力系数呈指数关系,当卸载最小主应力时,煤层开采到发生冲击所经历的时间步与中间主应力系数成指数关系上升,而卸载中间主应力时反之;发生冲击的岩体经历了脆—延—脆—塑的转化过程。     

四体构件真三轴数值试验的底板冲击失稳研究

 摘要：针对深部地下工程底板冲击失稳的相关特点,提出了采用四体构件模拟煤岩体结构,运用Flac3D数值软件模拟试件真三轴压缩过程,通过不同中间主应力系数和卸载路径模拟深部开采环境,从构造应力和能量角度出发,分析了深部开采底板冲击相关特点。结果表明：当从最小主应力方向卸载时,卸载后到底板冲击发生所经历的时间较卸载中间主应力时长;不同的卸载方向导致底板冲击所经历的时间步与中间主应力系数呈指数关系,当卸载最小主应力时,煤层开采到发生冲击所经历的时间步与中间主应力系数成指数关系上升,而卸载中间主应力时反之;发生冲击的岩体经历了脆-延-脆-塑的转化过程。     

不同能级矿震波对深部盘区大巷围岩扰动效应北大核心

进入深部开采,巷道围岩承受高静载,在局部复杂地质构造区域高水平应力的加持下,微小的动载产生的扰动效应即可诱发巷道冲击地压,不同能级矿震波对巷道产生不同的扰动效应,可以诱发巷道围岩不同位置的不同程度破坏。针对彬长矿区某煤矿一盘区大巷频繁发生冲击地压的问题,在分析巷道冲击微震监测能量特征的基础上,进行了数值模拟研究,通过应力、能量、位移表征了不同能级矿震矿震波对巷道围岩的扰动效应。结果表明:冲击地压发生前,微震监测偶有大能量事件出现,但是其余时间总频次和总能量处于较低水平,总能量往往小于10^(5)J,发生时,微震监测总频次和总能量骤增,总能量达到10^(5)J以上,发生后,微震监测总能量和总频次骤减,一段时间内处于静默状态;静载条件下,底板相比较顶板离层现象更显著,矿震扰动下,顶板相比较底板更易发生离层,10^(5)J及以下能级矿震扰动下,对巷道围岩产生的影响是顶板>底板>两帮,10^(5)J以上能级矿震扰动下,对巷道围岩产生的影响是顶板>两帮>底板。     

强冲击倾向性煤层工作面高危区域的防治技术

砚北煤矿250206工作面煤层具有强冲击倾向性,顶底板为厚层砂岩,坚硬性脆,易集聚弹性能,底板沿走向次级褶曲发育,起伏不平,形成构造应力集中,向斜轴部应力较大,是易发生冲击矿压的高危区域。为此,在微震监测、地音监测、电磁辐射监测等日常矿压预测预报的基础上,开展综合治理,在工作面高危区域实施顶底板和煤体注水卸压、煤体卸压爆破、切顶爆破卸压等措施,为矿井安全、高效生产奠定了基础。