崔木煤矿冲击地压高效防控技术体系

为解决崔木煤矿面临的冲击地压灾害难题，围绕冲击地压机理、监测技术、区域和局部精准防控技术等开展系统研究，建立了冲击地压高效防控技术体系。研究表明：明确多因素叠加影响下冲击地压类型及其诱发机理，为灾害探测预警与防治奠定了基础；冲击风险源精准判识预警技术，提高了冲击危险预测预警准确性；战略性开拓开采优化设计以及工作面采前风险科学评估和防冲方案设计，从源头上降低了冲击地压发生风险；采中动态监测预警和防控技术，实现动态预警、卸压解危、效果检验、动态调控开采速度以及提升矿井防冲匹配能力等，减少了监测与治理的盲目性，保证了21309、22311、22306等工作面的安全开采。研究可为国内外矿井的冲击地压治理提供重要参考。     

深井厚煤层综放工作面动力灾害防治技术探究

枣矿集团田陈煤矿针对深部地压显现明显、治理难度大、容易诱发冲击危险的情况,在冲击地压治理方面建立了一套集监测预警、高强度支护、卸压解危的综合防治技术体系,实现了提前预警、有效解危的安全模式。     

煤矿深部开采冲击地压监测解危关键技术研究

针对煤矿深部开采冲击地压监测防治难题,采用理论分析、数值模拟、室内试验和现场监测相结合的综合研究方法,研究了深部应变型、断层滑移型和坚硬顶板型三类冲击地压的致灾机理,提出了煤岩组合冲击能速度指数和卸围压冲击能速度指数两个新指标,建立了与冲击地压类型相适应的煤岩冲击倾向性评价体系,获得了深部开采三类冲击地压的前兆信息特征,给出了以深部开采冲击地压类型为导向的监测预警及组合式卸压解危方法,研发了钻孔施工与预警同步一体化技术。结果表明:① 深部应变型冲击地压是围岩系统能量积聚大于能量释放与耗散之和的结果;与浅部开采相比,深部坚硬顶板破断释放的变形能明显增大,以及深部断层更易发生错动滑移;② 深部应变型和深部坚硬顶板型冲击地压的冲击倾向性评价需在国家标准基础上分别增加卸围压冲击能速度指数、煤岩组合冲击能速度指数,而对于深部断层滑移型冲击地压,这两个指标均需增加;③ 深部应变型和深部坚硬顶板型冲击地压监测预警应以能量和应力判据为主,但深部断层滑移型冲击地压应以能量判据为主;④ 深部应变型冲击地压解危方法优先顺序为开采保护层、大直径钻孔、断底和煤层注水;深部坚硬顶板型冲击地压解危方法优先顺序为开采保护层、深孔断顶爆破、大直径钻孔、断底和煤层注水;深部断层型冲击地压解危方法优先顺序为开采保护层、大直径钻孔和煤层注水;⑤ 采用钻孔施工与预警同步一体化技术,可在钻孔施工过程中通过监测煤粉量和应力变化信息,对施工过程中可能发生的冲击危险进行同步预警。煤矿深部开采冲击地压防治作为一个复杂的系统工程,以科学分类为基础的系统防治技术体系仍是深部开采冲击地压需要重点攻关的研究方向。     

江苏煤矿冲击地压的现状分析及防治对策

随着开采深度的增加,冲击地压已成为江苏煤矿的主要灾害之一。本文分析了江苏地区煤矿历史上发生的冲击地压,总结了其分布特征,剖析了冲击地压发生的原因,提出了完善冲击地压管理责任体系,健全危险性预测预警机制,采取综合解危、效果检验措施,并加强安全防护等冲击地压防治对策。     

煤矿矿井冲击地压防治体系建设研究

针对目前部分煤矿冲击地压显现在技术层面上只能削弱、难以根除的问题,提出了运用建立、完善煤矿矿井冲击地压防治体系的方法实现零冲击目标管理,并以砚北煤矿为实践对象,构建了“基础保障、技术除危、管理保安”“三核心”、“健全机构、预测预报、监测预警、防范治理、效果检验、安全防护、教育培训、科技创新”等“八管控要点”的冲击地压防治体系,凝练总结出“基础-技术-素质-体系-文化”五步体系建设流程法。矿井通过强监测、强卸压、强管理,落实体系效能发挥,有效遏制冲击地压发生,保证矿井安全高效生产。     

“矿井冲击地压防治技术与工程实践”专题客座主编致读者

正冲击地压是煤矿开采的典型动力灾害之一,经过70余年的研究与攻关,我国从初期认识冲击地压阶段开始,经过冲击地压研究探索、冲击地压研究快速发展和冲击地压灾害新挑战等几个阶段,在冲击地压发生理论与防治技术上取得了诸多研究成果,初步建成了适合我国煤矿特色的冲击地压理论与技术体系。但随着我国煤矿开采深度的增加,冲击地压矿井数量和灾害危害程度显著增加。2018-2020年,我国发生4起重大、较大冲击地压事故,暴露出冲击地压防治形势依然严峻,治理任务十分艰巨,也必然促进冲击地压研究向更高的科学化研究阶段发展。冲击地压发生机理、冲击地压监测预警技术、冲击危险性评价方法、冲击地压防治技术、冲击地压巷道支护技术等仍需要进一步深入研究。     

冲击地压靶向精准监测预警和防控实践研究

针对永陇公司崔木煤矿防冲工程的系统性、监测预警的准确性、方案措施的针对性不足等问题,利用应力场、能量场、震动场等时空融合监测方法,建立符合崔木煤矿地质与生产技术条件的冲击危险动态监测预警、防控和检验一体化的防冲体系,并在构造复杂、有较大冲击风险的22311工作面进行工程实践。结果表明：多场耦合监测技术能够为崔木煤矿冲击地压危险区域识别、预警和解危措施实施提供有效依据。通过定量识别冲击危险状态及其等级,在空间域上靶向定位危险区域,并在预警区域开展卸压、解危措施,成功解除了22311工作面的冲击地压隐患,减少了监测与治理的盲目性,保证了工作面安全高效开采。研究成果对冲击地压防控技术的发展及指导现场安全生产具有重要的现实意义。     

华亭煤矿冲击地压监测及防治技术

为有效防治华亭煤矿冲击地压,系统分析了矿井冲击地压发生的原因,建立了以微震法为主,声发射、电磁辐射及钻屑检测为辅的冲击地压综合监测和预警管理体系。通过优化工作面布置、煤柱宽度、采放比、推进速度,改善了开采技术条件。采用煤层注水、顶底板深孔爆破、煤体卸压爆破及大直径钻孔等措施,实施主动解危。同时加强巷道支护和个体防护等强化防范措施,使冲击地压对矿井生产的影响时间由每年36 d减少到6 d,保证矿井安全生产。     

防冲技术体系在冲击地压矿井中的应用

研究冲击地压防治技术对于保障冲击地压矿井的安全开采具有重要意义。千秋煤矿“3·27”冲击地压事故后,制订、落实“监测预警、卸压措施、措施效果检验、强力支护、强力防护”防冲技术体系,确保了工程质量和安全,有序推动复工复产工作,为以后冲击地压防治积累了新的经验。     

煤矿冲击地压高效精准防控难点及技术创新

冲击地压孕灾和致灾机理复杂、影响因素众多,煤矿地质环境复杂多变及隐伏构造的存在,卸压前后应力集中和冲击风险程度的变化难以定量评估,监测预警难以实现靶向预警和动态防控冲击地压等问题,导致当前煤矿冲击地压问题仍非常严重。在精准评价和防冲设计、采掘中靶向预警和动态防控等方面提出对应的解决途径,阐述了产学研结合获得的一些重要研究进展。结果表明,通过校企联合强化矿井冲击地压机理研究,结合多种方法提高冲击危险性评价的准确性,基于动静载冲击破坏模型和临界准则量化防冲措施参数,采掘中紧密结合地质和开采条件实现靶向预警和动态防控等,是实现冲击地压高效、精准防控的重要解决途径。三参量致灾理论和巷道瞬态触发—连锁破坏冲击模型、基于人工智能巷道抗震能力评估及卸压—支护优化设计、煤层应力随钻感知和精准卸压调控、冲击地压靶向监测预警技术、采掘全过程冲击地压跟踪治理技术等一系列创新成果,破解了复杂致灾环境下冲击地压防控难题,为冲击矿井安全高效开采提供了有力保障。     

煤矿冲击危险性多因素耦合评价软件的开发与应用

为了合理评价煤矿冲击地压的危险性,克服传统评价方法的技术弊端,本文研究了冲击地压的影响因素和现有冲击地压危险的分级评估准则。以MATLAB软件为编程语言,利用图形用户界面(GUI),通过编制煤矿冲击地压危险性多因素耦合评价软件,以开采深度、煤岩结构、地质构造、覆岩空间结构、煤柱诱发五个因素作为评价指标,实现了煤矿冲击地压危险性评价和分级。以山东某矿为例,利用煤矿冲击地压危险性多因素耦合评价软件对该矿某工作面进行了冲击地压危险性多因素耦合评价。研究结果表明:该工作面冲击地压危险性等级为中等冲击危险性,冲击地压危险区域包括6个一般危险区域、3个中度危险区域和1个高度危险区域。本软件能较准确地反映煤矿冲击地压的危险程度,改善现有评价方法的可操作性和实用性,提高了冲击地压危险性评价的准确性和科学性。     

冲击矿井沿空掘巷合理护巷煤柱尺寸研究

为解决冲击矿井沿空巷道煤柱合理留设的问题,结合工程实践,基于煤柱宽度对巷道围岩稳定性的影响,采用FLAC数值模拟不同宽度护巷煤柱下围岩支承压力、塑性区的演化,分析煤柱应力场变化趋势。实践表明:深井小煤柱护巷技术能够保证沿空巷道的稳定性,确保安全生产。     

煤矿冲击地压的推采速度效应及其动态调控

针对采煤工作面冲击地压存在推采速度效应问题,通过案例与微震监测数据分析,探讨了采场推采模式及速度与冲击地压的关系,揭示了采场推采速度效应产生机制,并通过对类似工作面微震特征的分析,建立了采场推采速度效应动态调控的方法。研究表明:回采工作面冲击地压危险性与采场推采模式及速度具有相关性,其中高速推采、非匀速推采易诱发冲击地压;高速推采造成多顶板势能转化和多煤层应变能均衡释放,非匀速推采导致煤层应变能集中释放;基于微震响应特征构建的采场推采速度效应动态调控方法具有良好的实用性。     

基于模糊聚类综合分析的煤巷围岩稳定性分类研究

为研究近距离煤层煤巷围岩稳定性分类及支护参数的合理选取,以相似地质条件矿井的巷道围岩力学性质参数作为分析样本,并依据模糊-聚类综合评判法,通过Matlab软件中的FCM工具函数进行围岩稳定性分类研究;结合矿井概况,提出巷道支护参数优化方案,通过围岩变形监测对优化方案进行验证。结果表明:神州煤业一采区运输巷属于第Ⅳ类不稳定巷道,模糊综合评价的结果对巷道支护参数的选取和围岩变形具有指导作用。     

小厂坝矿区岩爆倾向性研究

岩爆倾向性是研究岩爆发生机理及发生机制的基础,本文采用脆性岩爆指标、Barton岩爆指标、弹性变形能岩爆指标和冲击能岩爆指标对矿体及上盘、下盘主要围岩进行了岩爆倾向性研究,根据各指标的评价结果进行了综合评判。研究结果显示,矿体和下盘围岩属于强岩爆倾向性,在矿体开采过程中,应加强对地压变化的监测,采取适当措施,采用合理的开采方式及开采顺序,降低岩爆发生的概率和强度。     

塔然高勒矿区深部开采冲击地压防控实践研究

近年来,随着我国煤炭开采战略西移,冲击地压现已成为鄂尔多斯地区影响最为严重的煤矿灾害。以鄂尔多斯煤田塔然高勒矿区红庆梁煤矿为背景,针对塔然高勒矿区深部开采条件下的冲击地压防控进行了系统研究。研究表明:塔然高勒矿区深部开采处于"弱胶结覆岩+高强度煤体"的地质条件下,深部开采冲击地压是由于高强度开采导致坚硬的煤体内积聚大量弹性能而产生的,提出了降低煤体强度、控制推采速度、优化区段煤柱尺寸、加强支护相结合的冲击地压防控策略,红庆梁煤矿综合采用钻孔卸压、控制推采速度和加强回采巷道支护等措施,现场微震监测数据证实了冲击地压防控的有效性,实现了矿井的安全高效开采。     

鄂尔多斯深部典型煤矿冲击地压发生机制与防治实践

鄂尔多斯矿区深部多个工作面发生破坏性冲击地压事故,被列为该地区煤矿开采的主要灾害,影响的煤炭产量占该地区总量的近1/3.采用理论、 试验和实测等综合方法,系统研究了冲击地压类型及发生机制,提出防冲关键对策.针对矿区深部开采典型条件,提出基于应力优化减冲和应变控制防冲技术原理的"采前、 采中、 采后"防冲技术对策,并在现...     

固体潮汐应力与矿震触发之间的相关性及其作用机理分析

矿震的发生与地球固体潮汐活动存在一定相关性,为进一步探明固体潮汐应力对矿震的触发作用,本文以国内典型冲击灾害频发的华亭煤田矿区为研究背景,采用Schuster检验方法对发生在顶板中的矿震进行了固体潮日潮变化的统计分析。结果显示:1)固体潮汐应力对矿震的发生存在显著触发作用,矿震发生的频次与潮汐应力垂直、东西、南北和水平剪应力分量的相位角之间都有显著的相关性,Schuster检验P值均小于触发阈值0.05;2)潮汐应力对不同级别矿震触发作用存在差异,随着震级的增大,矿震的发生由重力控制转为构造应力控制;3)对不同类型矿震的触发力学作用不同,对于重力控制的中小型矿震,潮汐应力垂直分量最大(受压)、水平分量最小(受拉)时矿震较易发生,而构造应力控制的大级别矿震则与之相反;4)矿震活动也会造成相关区域地层中的钻孔应变时序形态产生畸变。     

深部矿山巷道岩爆倾向性预测及防治技术研究

在深部矿山开采过程中,由于高地应力及复杂地质条件,岩爆时有发生。利用多种岩爆判别标准,并结合层次分析-模糊综合评判深部岩体的岩爆倾向性,结合矿山实际情况,提出岩爆防治措施,并根据岩爆支护设计原则,设计了两种可行支护方案,分析应力集中部位、大小等参数以及破坏特征,与矿山原方案作对比,进行支护优化。结果可为矿山开采岩爆防治提供参考。     

深部开采临近断层应力场演化规律研究

针对耿村煤矿东部区段深部开采临近F16逆冲断层容易造成冲击地压问题,采用数值计算与相似材料实验相结合的研究方法,研究了随开采深度增加及临近F16断层过程中围岩应力场演化规律。研究结果表明,随着开采深度的增加及临近F16断层,增大了围岩应力集中程度,在断层上盘岩体水平推力、覆岩重力以及采空区岩层下滑力叠加作用下容易使得断层下盘岩体以某一轴线发生扭转,增大了冲击危险性。综合判断其冲击地压失稳模式为F16逆冲断层、井田境界煤柱影响下的高应力、大范围、区域性失稳。