我国冲击地压矿井类型及防治方法研究

针对我国煤矿开采深度增加和采掘范围扩大,导致冲击地压灾害强度和频度明显增加的问题,总结分析了冲击地压发生的条件,认为只有同时满足内在条件、结构条件和应力条件时才会发生冲击地压。根据我国煤矿近年来冲击地压发生的条件和特点,将冲击地压矿井分为浅部冲击地压矿井、深部冲击地压矿井、构造冲击地压矿井、坚硬顶板冲击地压矿井和煤柱冲击地压矿井5类。在深入分析不同矿井引发冲击地压力源的基础上,提出浅部冲击地压矿井的主要防冲措施是按顺序开采及控制顶板压力;深部冲击地压矿井的主要防冲措施是开采保护层,按顺序开采以及控制开采强度;构造冲击地压矿井主要采用长钻孔卸压的方法防治掘进期间冲击地压;坚硬顶板冲击地压矿井主要通过控制空顶长度防治冲击地压;煤柱冲击地压矿井主要采取诱发卸压措施防治冲击地压。     

我国矿井冲击地压临界深度研究

我国煤田地质环境复杂多变,煤矿开采在地质条件、煤体性能等多方因素影响下冲击地压事故频发。通过对大量冲击地压数据统计发现,通常矿井进入一定开采深度,开始频繁发生冲击地压,因此研究矿井的冲击地压临界深度分布规律就显得十分重要。分析总结了大量冲击地压矿井的冲击地压临界深度确定了最浅的冲击地压临界深度在200 m左右,最深的冲击地压临界深度在1 000 m左右;给出冲击地压临界深度定量化公式;通过冲击地压发生临界开采深度的观测值与理论值的对比,揭示冲击地压临界深度的影响因素。对我国冲击地压预测防治具有重要的参考作用。     

煤矿深部开采冲击地压应力控制技术理论与实践

随着煤矿进入深部开采冲击地压显现愈发严重,我国现已成为受冲击地压灾害最为严重的国家。根据深部开采的特点划分冲击地压类型,制定高效合理的冲击地压防控方案,指导现场防冲工作成为亟待解决的问题。以深部开采煤岩体所处的应力状态为基础,提出了深部典型冲击地压和非典型冲击地压的划分方法,并对深部开采冲击地压的影响因素进行深入分析。基于理论分析、数值模拟、现场实测等方法,确定了深部开采较浅部开采具有明显差异,即:深部开采原岩应力水平更高,煤岩体所受三向应力差异更大;采动超前应力集中程度与超前应力影响范围均明显增大;煤岩体更易受到外部扰动发生失稳破坏。结合地质因素和开采因素综合分析,明确了深部典型冲击地压发生的必要条件是高原岩应力与强烈的采动应力,深部非典型冲击地压发生的必要条件是较高的原岩应力、强烈的采动应力与外部应力扰动。基于应力控制理论,建立了深部开采冲击地压防控技术体系。提出了"煤体大范围卸压、顶底板适当处理、强力支架支护"的深部典型冲击地压防控策略和"煤体局部卸压、顶板大范围处理、加强支护"的深部非典型冲击地压防控策略。针对2类矿井分别开展了现场工程实践,实现了冲击地压的高效防控,为深部冲击...     

鄂尔多斯深部矿区冲击地压防治思考

根据国家能源西进战略,鄂尔多斯矿区近年来新建了部分深部矿井,由于缺乏深部开采经验,其在矿井建设阶段未充分考虑冲击地压因素,导致矿井在开采过程中面临冲击地压灾害.通过对鄂尔多斯深部矿区冲击地压显现现场调研,分析了其冲击地压影响因素,提出了鄂尔多斯深部矿区冲击地压研究方向.鄂尔多斯深部矿区受开采深度、煤岩冲击倾向性、顶板特...     

复杂地质条件下高冲击危险工作面冲击地压防治技术

 摘要：随着矿井开采深度的不断增加,受冲击地压灾害危害和制约越来越突出,冲击地压防治技术也越来越受重视,本文就开采深度大、条件复杂、冲击地压危险性非常高的16300工作面回采期间需要经过的工作面见方、沿“梯形煤柱”开采、向采空区开采、沿空开采等冲击地压高危险区域,根据不同条件提出不同的冲击地压防治技术,目前该工作面高危区域已经安全通过,取得了很好的效果,为复杂条件下高冲击危险工作面冲击地压防治技术提供了很好的参考经验。     

浅埋深高阶段综放开采冲击地压原因分析与防治

针对铁厂沟煤矿发生的开采深度仅155 m的特殊冲击地压,分析了该矿浅埋深急倾斜高阶段综放开采发生冲击地压的矿压显现情况与特点,并对影响此次冲击地压的地质因素与生产因素进行了剖析。结果表明：煤岩冲击倾向性、开采深度与地质构造、煤壁前方超大的支承压力、工作面位置及开采顺序、采煤方法、工作面推进速度、放炮等因素导致冲击地压发生。通过分析此次冲击地压发生的原因,提出了适合该矿防治冲击地压的措施。     

冲击地压煤层如何实现安全高效智能开采

冲击地压煤层如何实现安全高效智能开采是一项重大的产业技术难题,系统分析了我国冲击地压矿井分布特征、开采现状及冲击地压发展趋势,深入剖析了冲击地压矿井面临的主要开采难题。从区域地应力监测反演、矿井开拓布局优化、煤柱尺寸优化、井上下联合卸压、置换充填开采、高层位离层注浆等方面,全面阐述了冲击地压矿井全生命周期防控技术发展现状。针对巷道冲击地压防治难题,研发了冲击地压巷道全巷协同智能自适应抗冲击支护技术与装备,利用吸能防冲液压支架实现了正常状态对巷道围岩进行强支护、冲击过程迅速让位吸能的效果,结合支架智能运移装置、支架监测预警系统及全巷协同自适应抗冲击支护智能设计方法,构建了冲击地压巷道智能化吸能支护防控体系。分析了采煤工作面智能开采系统防冲原理,提出通过对围岩采动应力、覆岩断裂结构等进行监测分析,基于三维地质模型、大数据算法等对冲击地压发生位置、概率进行预测预警,并通过智能开采系统对液压支架的支护姿态与支护力、采煤机割煤速度等进行智能联动控制,实现采煤工作面智能开采与冲击地压智能防治。从采场应力与覆岩结构智能监测、冲击地压灾害数据库构建、冲击地压灾害分类预测预警等方面,分析了冲击地压智能防...     

我国煤炭深部开采冲击地压特征、类型及分源防控技术

我国煤炭资源大规模步入深部开采,深部开采冲击地压事故频繁发生,为了厘清深部开采冲击地压特点、启动类型以及防治与浅部开采的区别,为深部开采防治冲击地压提供理论与技术指导,以我国煤炭资源深部开采冲击地压特征研究为切入点,从诱发冲击地压的载荷源角度,结合工程实例,建立力学模型,研究提出了我国深部开采冲击地压的3种类型,最后提出了深部开采巷道冲击地压动静载荷分源防控方法。结果表明,我国煤炭深部开采冲击地压特征总体表现为因基础静载荷充足,发生门槛降低,冲击显现位置点多面广,发生原理隐蔽性、自发性、时滞性占比大,防治范围扩大,应力恢复快,高强度、长时效卸压要求突出;将我国煤炭深部开采冲击地压划分为3种类型,即深部动静载叠加型、深部高静载加载型、深部高静载卸荷型。深部动静载叠加型,因深部煤炭资源高地压环境,与浅部相比,较高的基础静载荷获得微动载扰动、叠加可发生冲击地压。深部高静载加载型冲击地压,其静载荷缓慢对极限平衡区加载过程冲击是材料失稳,导致工程结构体结构动力失稳的结果,而深部高静载卸荷型冲击地压,其高静载荷最小阻抗带减小,静载荷卸荷过程是围岩结构稳定性遭到破坏,导致工程结构体材料动力失稳的结果...     

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。     

深部开采过程中构造型冲击地压的能量级别预测

根据深部开采过程中构造型冲击地压的发生规律 ,提出并建立了“开采扰动势”这一概念 ,并在此基础上 ,对冲击地压事件的能量特征与开采量、开采深度及开采活动距控制性构造的位置之间的定量关系进行了分析。对抚顺市老虎台煤矿冲击地压活动与人工开采扰动之间关系的分析结果表明 ,对于构造型冲击地压 ,其总能量和单个事件的能量级别可以进行预测。     

海拉尔地区三个地层压力的预测与计算

根据已钻井的测井资料,对海拉尔油田的几个主要区块进行了地层孔隙压力、地层破裂压力和井壁坍塌压力的分析和计算,并建立了不同区块的单井压力的变化及本区块压力随深度变化的剖面图。分析研究发现,使用声波时差方法预测地层压力可以取得准确的预测值:破裂压力计算应用了伊顿模式、史蒂芬模式、黄荣樽模式和测井资料法,然后对各种方法进行对比分析发现黄荣樽法破裂压力预测数据准确;而坍塌压力则可以通过莫尔-库仑准则得到满足工程需要的精度。最后综合考虑确定出各个区块的合理安全泥浆密度窗口。     

DPC-I型多回路防爆试验测压装置的研制

本文在分析防爆测压技术的基础上,设计研制了多回路防爆测压装置,重点介绍了主要技术指标、系统结构和性能特点,并对测压的实例作简要分析和评定。     

江苏海安地区三个压力预测软件的应用

主要介绍了三个压力(包括地层孔隙压力、地层坍塌压力和地层破裂压力)预测软件在海安地区的应用，通过应用该软件不但有效地解决了深层井难于开发的问题，而且还可以较准确地预测井下地层的真实压力，具有理论指导意义。     

高低压混合抽采对抽采负压的影响

为分析高低压混合抽采对抽采负压的影响,以更好的指导矿井生产过程中瓦斯抽采,将抽采负压作为参考指标,采用对比分析的方法,在资江煤矿进行测定研究,结果表明:高低压分离抽采时,钻孔孔口负压平均11.14 kPa,较高低压混合抽采提高了9.28倍;地面泵负压平均70.25kPa,较高低压混合抽采提高了3.42倍。     

隔爆外壳爆炸压力测试方法与影响因素分析

结合对国家标准GB 3836.2—2010中爆炸压力测试的要求及对大量测试结果的研究,分析了隔爆外壳内爆炸气体点燃产生压力及其压力变化的过程,介绍了爆炸压力的测试方法,分析了影响爆炸压力测试的试验气体浓度、初始压力、气体置换过程与试验工艺孔的选择等因素,提出了相应的建议,同时,对特殊设备爆炸压力测试注意事项进行了阐述。     

新型压力测试传感器的研制及应用分析

以填充型导电聚合物复合材料为基础设计了新型压力测试传感元件,重点分析了新型压力传感器的优点及价值。对传感元件的压阻机理进行了介绍,并与普通型振弦式压力盒进行了对比,新型压力传感器结构具有制作多点压力分布测试传感器的明显优势和特点。通过室内压力试验及对某选煤厂筒仓基坑工程加筋土垫层中的压力实测,初步验证了新型压力传感器的可行性和可靠性。总体表明,基于导电复合材料的新型压力传感器具有结构简单、使用灵活性强等优点,为岩土领域压力测试特别是压力分布测试提供了新的方法。     

不同条件下非饱和土中孔隙气压变化特征研究

在研究土体内水的渗透行为时,通常直接采用压力表测量孔隙水压力。实际上压力表的测量值中包含了孔隙水压和孔隙气压。通常假设土体内的孔隙气压为0 kPa,所以一般没有考虑孔隙气压的影响。然而,根据近年来的研究认为,土体内孔隙气压的上升可能会对降雨时的边坡破坏、雨水渗透等产生影响。因此,在本研究中,为了掌握不同条件(降雨条件、地下水条件、排气条件)下的孔隙气压情况,进行了雨水渗透情况下土体内孔隙气压的测量试验。结果表明,由于地表处于内涝状态,土体内的孔隙气压会上升,说明了降雨时测量孔隙气压是极为必要的。研究结果为弃土边坡的长期运行与监测预警提供一定的理论依据。     

Practical application of pressure regulating technology for fire district in Meiyukou Coal Mine

Based on the simulated laboratory experiment of pressure balance for fire extinguishing, the pressure regulating technology was summarized for the fire district in Meiyukou Coal Mine. The technology includes three measures for air pressure regulation, namely applying the pressure regulating chamber to balance the air pressure of fire district, increasing the air pressure of the working face, and filling the ground surface fractures. A good effect was obtained to prevent and extinguish the fire. When the measures fail to increase the pressure of working face or to regulate that of air chamber, the measure to fill the ground surface fractures will play an important role. Supported by the Natural Science Foundation of Liaoning Province (20060390)     

两种测压方法在贵州某煤矿的应用

贵州某矿为更好地利用自有的资源和设备进行煤层瓦斯压力测定工作,通过在同一地区施工两个试验钻孔,分别采取ACW-1瓦斯压力测定仪和水泥封孔测压法测压,开展了两种瓦斯压力测定方法主动测压法和被动测压法的对比试验,结合现场实际的需要,分析了两种测压方法的优缺点,确定了该矿测压方法的选择原则。     

煤层气排采储层压降传播规律研究

根据煤层中的渗流机理建立了煤层压力分布数学模型,计算出煤层气排采时煤层中的压力分布情况,揭示煤层中压降传播的规律。利用Matlab7.11软件模拟晋城某区块煤层气储层压降传播情况,分析了影响压降速度、压降大小以及压降传播距离的因素。研究表明：煤层的渗透率、孔隙度、压缩系数及排采时间对煤层中各点的压降速度影响较大;煤层压降与产水量、煤层有效厚度、煤层的渗透率、孔隙度、排采时间和煤层含水量呈正相关;煤层的渗透率、孔隙度、排采时间与压降在煤层中传播的距离呈正相关。