深部厚坚硬顶板诱发冲击地压原因的探讨

选择新汶华丰矿４￣＃和大屯姚桥矿７￣＃煤层为研究对象，得出了该条件下发生冲击地压的主要原因：一方面因为深部上覆岩层自重应力的叠加；另一方面由于区段煤柱及回采产生的比一般顶板条件下较大的支承压力；以及坚硬顶板断裂失稳产生巨大瞬间冲击力，上述诸应力耦合叠加作用，因此诱发产生冲击地压。     

深部厚坚硬顶板诱发冲击地压原因的探讨

本文选择了新汉华丰矿4号和大屯姚桥矿7号煤层为研究对象，得出了该条件下发生冲击地压的主要原因：一方面因为深部上覆岩层自重应力的叠加；另一方面由于区段煤柱及回采产生的比一般顶板条件下较大的支承压力；以及坚硬顶板断裂失稳产生巨大瞬间冲击力，上述诸应力耦合叠加和作用而诱发产生冲击地压。     

巨厚坚硬顶板条件下断层诱冲特征及机制

为了揭示巨厚坚硬顶板条件下断层诱发冲击地压的前兆特征及诱冲机制,基于义马跃进煤矿25110工作面为研究对象,对某段时间内冲击现象的发生规律进行了归纳分析,针对断层诱发冲击地压的典型案例,结合微震监测数据,分析了冲击地压发生前的微震能量与频次及微震活动的时空规律,并采用数值模拟研究了采动影响下断层带附近应力场的分布特征,从地质构造、微震活动、应力场3个方面讨论了该工作面冲击地压发生的原因及机制。研究表明:巨厚坚硬顶板被F16逆断层及两正断层切割,易造成顶板大面积运动,为冲击地压的发生提供了动载条件;工作面发生冲击前微震能量与频次下降,断层带附近区域微震活动减少,有明显"缺震"现象,为冲击地压的发生积聚了能量;受采动、断层及相邻工作面采空区影响,25110工作面形成了高强度支承压力,断层带至下巷附近应力高度集中,尤其下巷底板存在较高的水平应力,为冲击地压的发生提供了力源条件。     

坚硬厚顶板煤柱型冲击地压防治技术研究#br# #br#

为了对坚硬厚顶板这种特定地质条件下的冲击地压防治技术进一步细化研究,分析了宽沟煤矿I010203工作面开采过程中上覆坚硬厚顶板冲击地压过程,提出了相应的防冲技术措施,并基于工作面卸压防冲前后微震事件时空变化规律对防治技术进行了效果检验,研究结果表明：B2煤层开采后上覆坚硬厚顶板易在I010203工作面采空区及相邻I010201采空区之间的煤柱区域产生悬顶,不但会造成煤体静载应力集中,而且造成能量积聚,从而产生大量动载,悬顶长度过长时会发生垮落、破断等强动载扰动,当动载荷和静载荷叠加超过临界值时便会造成冲击显现,煤柱集中静载和坚硬顶板破断动载是冲击地压主控因素。根据上述冲击地压分析结果,设计了顶板断顶预裂和煤体超前爆破两种卸压技术措施,并选取卸压前后稳定生产期间的微震事件进行卸压效果对比分析,卸压后微震日总能量和日总频次明显降低,103～104J以上微震事件明显减少且微震的空间分布较为分散,顶板附近微震事件明显减少,说明采取的卸压措施效果明显,可有效降低冲击危险性。     

逆冲断层卸载失稳机理研究

逆冲断层失稳诱发的冲击地压严重威胁着煤矿的安全,但目前采动条件下逆冲断层的失稳机理仍不清楚,使得断层冲击地压防治工作缺乏科学指导。为探索逆冲断层卸载失稳机理,基于典型逆冲断层控制型矿区的工程地质概况,分析了逆冲断层冲击地压的显现特征;采用相似模拟和数值模拟手段,研究了开采扰动引起的逆冲断层卸荷效应,阐明了义马矿区逆冲断层卸载失稳的模式及过程;通过实验室实验方法,揭示了单侧卸载过程中逆冲断层失稳瞬态的位移场时空演化规律,建立了断层卸载失稳的力学模型,阐释了断层失稳瞬间的黏滑过程。研究结果表明:随着开采范围与F16断层距离的减小,断层冲击地压危险性显著增大,冲击地压所释放能量急剧增高;采动引起逆冲断层产生卸荷效应,即开采扰动使得断层带新裂纹萌生并局部离层,断层带上交错出现应力集中区和应力减弱区,断层上段出现逆时针滑移,而下段顺时针滑移;卸荷效应导致断层失稳的过程可分为线性稳态(I)、非线性稳态(II)、亚失稳(III)和失稳(IV)4个阶段;断层卸载失稳瞬间正应变和剪应变总体上呈突降-突增-降低至稳定的变化趋势,且相对于中部和下部,断层上部滑移位移受卸载扰动影响较大;断层卸载失稳瞬间的能量...     

对深井厚层坚硬顶板冲击地压的研究

冲击地压属矿井动力现象,是影响煤矿安全生产的重大灾害之一。通常是指由于煤岩体系统达到极限强度．变形能突然猛烈、急剧的释放,从而造成巷道内支架折损,片帮冒顶,甚至巨大的气浪将煤岩体被抛向采掘空间,伤及人员。本文从几个方面分析了深井厚层坚硬顶板冲击地压的形成。     

开滦矿区煤岩动力灾害的构造应力环境

运用空心包体地应力测量方法进行了开滦矿区地应力测试,系统分析了开滦矿区地应力场的类型、作用特征及其与区域构造的关系,在此基础上分析了开滦矿区煤与瓦斯突出、冲击地压和底板突水等煤岩动力灾害与矿区地应力场之间的内在关系。研究表明开滦矿区地应力场属于大地动力场,地应力以水平构造应力为主导,且属于高应力区。矿区地应力场的量值和方位受开平向斜的控制,开平向斜轴部区域应力值最高,随着远离轴部,应力值逐渐降低;最大主应力方位与开平向斜轴部走向近似垂直。构造应力场对开滦矿区煤体结构、瓦斯参数、煤体渗透特性等具有控制作用,开滦矿区煤与瓦斯突出和冲击地压发生在地应力值最高的开平向斜轴部区域,底板突水发生在地应力最低的开平向斜翼部区域。开滦矿区煤岩动力灾害具有统一的构造应力环境。     

逆断层倾角对煤与瓦斯突出影响的研究

贵州地区由于封闭性、压扭性断层较多,不利于瓦斯自然释放,导致瓦斯聚集而易在开采中发生煤与瓦斯突出事故,这对矿井安全高效生产极为不利。通过理论分析并结合数值模拟,主要研究了逆断层条件下不同倾角的逆断层对煤与瓦斯突出的影响。研究结果表明,倾角为60°的断层对煤与瓦斯的突出危险性影响最大,其次是45°;角度越小的断层越容易受到开采扰动的影响;顶板的冲击频率以及冲击强度是煤与瓦斯突出的诱因之一。     

坚硬顶板诱发含夹矸煤层围岩失稳机理及防治

坚硬顶板破断会释放较大的能量,在震动波作用下夹矸厚度变化区易处于滑移失稳诱发冲击地压,制约着煤矿安全高效生产。以小庄煤矿的综放工作面为例,通过理论分析、数值模拟及现场实测分析了坚硬顶板断裂产生的冲击载荷对夹矸厚度变化区内应力场的影响及动力响应特征。研究表明,实际工程条件下震源在坚硬顶板中广泛存在,在应力波传播和衰减过程中,冲击震源及煤壁前方高应力集中范围缩小,但是煤层底板的冲击响应程度明显增加,同时静载不同产生的应力降也有差异,当σ₁=1.5σ时下降最大;首次冲击(0～0.15 s)由变形积累阶段和突然滑移阶段构成,活化时,正应力降低,剪应力升高,滑移时正成力和剪应力开始快速增加,随后剪应力逐渐降低,次冲击期间(0.15～0.5 s)应力升高降低呈交替往复,推断夹矸赋存区应力下降到上升的转折点是夹矸滑移的启动点。该研究内容揭示了采场应力波作用下夹矸赋存区致灾机理,能够为含夹矸工作面冲击地压的防治提供一定借鉴。     

深部逆断层倾角对煤岩冲击失稳作用的数值模拟

利用FLAC3D的强大数值模拟计算能力,以义马矿区为背景,建立了逆断层的简化数值模型,研究了不同断层倾角条件下的工作面超前支承压力与弹性能分布规律。研究表明:随着采掘面不断临近断层,工作面超前支承压力受断层影响显著增高;当工作面距断层40 m且断层倾角小于45°时,工作面超前支承压力峰值随着断层倾角增大而增大;当断层倾角大于45°时,工作面超前支承压力峰值随断层倾角的增大而减小;断层倾角为30°的能量峰值最低,断层倾角为45°的能量峰值最高。     

煤矿开采中厚硬顶板覆岩稳定性机理研究

为了研究覆岩层的厚度和煤矿开采的深度对厚硬顶板覆岩层稳定性的影响,运用理论分析,将厚硬顶板覆岩简化成一个两端固支的关键层,得出关键层的承载能力。通过数值模拟,建立煤矿开采中顶板数值分析模型,对其覆岩稳定性进行研究。     

“两硬”条件厚煤层网下放顶煤开采支架与围岩相互作用关系探析

探讨了大同矿区“两硬”条件下(坚硬顶板、坚硬煤层)厚煤层下分层网下综放开采的顶板结构、压力显现特点,提出了该条件下支架载荷确定方法,对类似顶板条件下的综放开采有一定的参考作用。     

坚硬顶板条件下煤岩体冲击失稳特征与信息研究

基于坚硬顶板条件下煤岩冲击倾向性的细观特征分析,对坚硬顶板条件下煤岩冲击失稳前后特征与信息进行研究。分析了不同冲击倾向性煤岩体表面细观形貌特征,探讨了煤岩冲击动力失稳发生前后煤岩体内细观结构特征及有机显微组分的变化,深入认识了煤岩冲击动力失稳机理及煤岩体冲击倾向性。     

高位硬厚岩层破断规律力学分析与数值模拟研究

以杨柳矿10416工作面为工程背景,通过理论分析,建立硬厚岩层梁式破断力学结构模型,分析了工作面在推采过程中,硬厚岩层破断的力学机理,并利用UDEC建立二维离散元模型,研究硬厚岩层破断规律。研究结果表明:硬厚岩层初次破断步距与其最大拉应力、硬厚岩层厚度、煤层与硬厚岩层之间的岩层厚度正相关,与其上覆载荷、岩层移动角负相关。     

深井坚硬顶板脆性煤柱失稳诱发冲击地压分析

利用理论分析、数值模拟分析、现场试验的方法,对大采深矿井应力分布、矿井工作面应力高度集中导致煤柱失稳的规律进行了分析研究,得出工作面推进过程中影响煤柱安全的范围,为采取增强巷道安全的措施提供依据。     

厚而坚硬顶板破断诱发冲击地压的机理及其防治方法

基于动静载荷叠加诱发冲击地压机理,以开采煤层上方厚而坚硬顶板为研究对象,建立了工作面回采和沿空巷道顶板破断诱发冲击地压力学模型,并推导出顶板破断引起平均应力和动载荷增加的理论计算公式,以及顶板张拉破坏和剪切破坏判定公式。现场钻孔应力计监测结果和理论计算结果对比表明,利用该力学模型可以比较准确地计算动载荷和应力增量,且顶板厚度、支撑宽度和断裂线在煤体内深度是影响动载荷大小的关键因素。通过对该力学模型的讨论,指出多种有效防治冲击地压的方法。该力学模型的构建为冲击地压危险程度的判别和防治提供了一种新的思路。     

坚硬顶板厚煤层回采巷道破碎围岩修复技术

针对新疆艾维尔沟矿区2130煤矿坚硬顶板厚煤层开采条件,通过对25221回风巷和调整回风巷间煤柱及巷道顶板破碎原因进行分析,提出采用工作面超前爆破弱化老顶降低围岩应力和跨巷注浆加固围岩相结合的回采巷道破碎围岩修复技术。该技术在不影响25221回风巷正常使用的同时,很好地解决了25221工作面回风巷和调整回风巷之间煤柱及巷道顶板破碎严重、巷道不易维护的难题,对回采巷道破碎围岩控制技术研究具有积极的参考价值。     

"两硬"浅埋深厚煤层顶煤顶板运移规律研究

为在浅埋深“两硬”条件下的特厚煤层实施综放开采技术,对坚硬顶煤顶板的破断、运移规律进行了现场观测和分析研究．通过理论分析,建立了顶板断裂的力学模型．利用深基点观测方法,在安家岭井工矿4101综放工作面设置矿压观测站,对工作面顶煤顶板的不同层位进行深基点观测,获得了顶煤顶板随工作面推进垮落和运移情况的数据,分析总结了该工作面顶煤顶板的活动运移规律．观测结果表明：4101工作面顶煤随工作面的推进随采随冒,顶煤顶板运移起始点距煤壁较近,顶煤距煤壁前方15m左右开始移动,顶板岩层移动距离约距煤壁前方10m,顶板运移滞后于顶煤的运移,且顶煤冒落时位移量不大．4101工作面顶煤可随采随冒,顶板能够及时垮落,不需对顶煤顶板采取人工处理措施．