煤岩冲击倾向性测试及冲击地压防治技术研究

煤岩冲击倾向性与矿井冲击地压息息相关,分析煤岩冲击倾向性及矿井冲击地压防控对预测矿井冲击地压具有重要意义。通过室内试验及现场监测综合研究手段,首先对煤岩进行单轴压缩试验,得到煤岩冲击倾向性。其次通过微震监测、钻孔卸压等现场监测手段,分析采煤工作面推进过程中微震事件分布及应力演化规律。结果表明：煤岩体抗压强度随加载速率增加呈降低趋势,同时煤样测试过程中出现脆性破坏;通过煤岩冲击倾向性测试,发现该矿井为强冲击矿井,需要采取冲击地压防治措施;在监测到确有冲击危险时,应及时采取二次卸压措施,并用钻屑法再次监测解危效果,直至消除冲击危险。     

煤岩中弹性应力波的传递及监测方法

基于煤岩体中弹性能的表征分析及能量传递原理,提出煤岩中弹性波的传递模型,利用弹性波的传递方程,分析了波的传播及引起的煤岩介质、能量的各种物理变化,如微震、地音、孔裂隙发育等变化机理.在冲击地压监测原理分析的基础上,探讨了三角形网法的原理及检测思想.     

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。     

深埋两硬综放开采冲击地压危险性分析与预测

通过研究采区的开采深度、煤层顶板性质、煤岩冲击倾向性、地质构造和煤层厚度变化等冲击地压影响因素,应用综合指数法预测冲击地压危险性,进一步分析了在采动影响下的冲击危险性,并划分了5个冲击危险性较大的区域。根据应力在线监测和微震系统的实时监测和分析,预测结果比较符合现场实际。     

急倾斜特厚煤层综放工作面煤岩冲击监测技术研究

急倾斜特厚煤层煤岩冲击地压是煤层开采过程中一种常见的动力灾害表现形式,其产生机制和发生规律具有复杂性和多变性,导致对其的监测比较困难。本文针对乌东煤矿南采区+475水平煤岩冲击倾向性工作面矿压灾害显现监测难题,通过对微震+地音在线监测和电磁辐射+钻屑法辅助监测技术应用进行深入研究,实现急倾斜特厚煤层工作面煤岩冲击地压全方位监测分析及预测,为急倾斜特厚煤层综放工作面煤岩冲击动力灾害预报预测提供依据和技术支持。     

阳城煤矿回采巷道钻屑法监测冲击地压临界指标研究

冲击地压是典型的煤岩动力灾害现象、是煤矿开采中最严重的自然灾害之一。钻屑法是通过在受压煤层中钻Φ42~50mm钻孔,根据钻进过程中呈现的动态特征、相关动力效应、以及排出煤粉量等指标,鉴别监测区域冲击危险危害程度的方法。基于钻孔效应原理,推导出煤体应力与钻粉量的关系,确定了冲击地压危险指标,通过在回采巷道沿煤层倾向进行钻孔试验并提取煤粉,统计分析得钻孔每米正常煤粉量,并对其进行修正,进而确定钻屑法监测开采煤层冲击地压临界指标,依据该临界指标进行冲击地压危险的日常监测。     

小庄煤矿40309工作面诱冲规律及解危措施

针对冲击地压难以精准防治的问题,以小庄煤矿为工程背景对工作面诱冲规律进行研究。考虑到动、静载荷监测方法的差异性,开展分源监测工作。借助微震法对煤岩破裂之后所出现的动载荷实施全矿井监测,使用地音法对重点工作面实行监测;借助应力在线监测和钻屑法抽样监测对局部危险区域的煤体静载荷实时监测。根据获取的工作面冲击地压动、静载荷分布特征,提出了针对性的冲击地压危险源层次化监测和分源解危措施,形成了针对掘进工作面迎头及顶煤的冲击地压解危方案。本研究为合理防治冲击地压提供了思路。     

电磁辐射法在冲击地压预测预报中的应用

在实验研究具有冲击倾向煤层变形、破坏电磁辐射特征的基础上 ,对采掘工作面冲击地压的电磁辐射参数进行了现场测定 ,探讨了冲击地压电磁辐射预测预报方法 ,得出了冲击地压电磁辐射法预测预报各参数及煤岩电磁辐射特征变化的初步规律     

冲击地压的地质动力条件与监测预测方法

系统研究了井田自然地质动力条件和开采工程效应对冲击地压的综合作用以及井下冲击地压监测预测方法。建立了冲击地压地质动力条件评价方法和指标体系;提出了应用锚索监测断层活动预测冲击地压的方法。阐明了自然地质动力条件是冲击地压发生的必要条件,开采工程效应是冲击地压发生的充分条件。矿井发生冲击地压必须具备相应的地质动力条件,开采等工程活动仅是诱发因素。测力锚索的应力变化与断层活动具有较大的相关性,当锚索测力计数值突变时,表明断层已经活动,据此可预测矿井近期将有冲击地压发生。研究成果在老虎台煤矿83003工作面进行了成功应用,提高了矿井安全生产水平。     

深部特殊冲击地压发生原因及防治对策

该文系统分析了深部4196西面2次特殊冲击地压的发生原因,研究了冲击地压预测预报及治理措施。应用电磁辐射、钻屑法监测及煤层超前高压注水技术,提出了扩大监测范围以及水压突然升高进行冲击危险预测预报,在同类冲击地压矿井中具有较强的实际指导意义。     

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。     

煤岩物理力学性质与冲击倾向性关系

冲击倾向性是煤岩介质的固有属性,是发生冲击矿压的必要条件,物理力学参数表征煤岩介质的性质,基于大量煤岩介质物理力学参数数据及冲击倾向性结果,分析了煤岩物理力学性质中吸水性、强度参数、变形参数与冲击倾向性之间的定量或定性关系.试验研究及理论分析结果表明,随着煤岩介质吸水性增强,其动态破坏时间越长,冲击能量指数越低,冲击倾...     

冲击矿压防治的应力控制理论与实践

分析了原岩应力和采动应力对冲击矿压发生的影响,通过采用采动应力监测系统直接监测煤岩体的应力和采用微震监测系统间接监测煤岩体应力的方法,分析了采动引起的应力变化,进而对监测区域内煤岩体的冲击危险性进行了评价;通过对具有冲击危险性的煤岩层实施煤层卸载爆破、深孔断顶爆破和深孔断底爆破技术,进一步验证了冲击矿压防治的应力控制理论,取得了良好的实践效果。     

分层开采时断层滑动位移演化特征研究

本文结合义马煤田地质构造,以千秋矿21221工作面为工程背景,进行了采动影响下断层滑移失稳相似模拟实验研究,探究了煤层分层开采扰动对断层滑移失稳的影响特征规律。结果表明,煤层上分层开采时顶板已发生较大程度的松动及离层现象,下分层开采时,顶板岩层进一步发生垮落现象,下分层开采扰动引发上覆岩体垮落范围更大,使断层周围位移变化更强烈、上下盘错动更明显、煤岩体中积聚的应变能峰值更高;同时,断层滑移滞后于煤岩体中应变能的剧烈释放,应变能峰值"突降"现象可作为判断断层滑移失稳的前兆;煤层下分层开采较上分层开采时能量剧烈释放的时间更早,更易诱发冲击地压灾害的产生。     

深井火成岩侵入工作面冲击矿压防治

基于赵楼煤矿1302工作面运输巷火成岩侵入区二次底板型冲击矿压的分析,指出较高的原岩应力和底板火成岩与围岩变形不协调,使得火成岩区产生应力集中和弹性能量积聚,火成岩突然断裂导致能量突然大量释放是底板冲击的根源。通过煤体卸压爆破、底板预裂爆破可减小火成岩两翼的应力和火成岩中部所受的弯矩,可有效改变火成岩的受力状态和能量释放速率,达到控制底板冲击矿压发生的目的。     

新兴矿薄煤层开采冲击地压监测预测技术研究

近年来,新兴矿已进入深部开采,冲击灾害显著增加且越来越严重,冲击矿压事故频繁出现。文章利用电磁辐射技术对61051、41062工作面冲击矿压进行监测,分析冲击矿压危险的电磁辐射变化规律,利用模糊模式识别方法确定冲击矿压电磁辐射预测临界值,实现对新兴矿大倾角薄硬煤层开采过程中的冲击矿压监测、预测。通过现场的监测基本掌握了冲击前兆及高危区域的电磁响应规律;圈定出危险重点监测区域并多次成功对冲击发生作出预警。     

支持向量机在岩爆预测中的应用

岩爆是高地应力地下工程中的地质灾害之一,其影响因素存在极其复杂的非线性关系。选取岩石抗压强度、抗拉强度、弹性能量指数和洞壁最大切向应力作为岩爆预测的特征向量,建立岩爆预测的支持向量机模型,对岩爆的发生及其烈度进行预测。预测结果与实际情况及其他方法相吻合,表明支持向量机在岩爆预测中的可行性和有效性。     

近直立特厚两煤层同采冲击地压机理及防治

针对急倾斜特厚煤层特殊的赋存条件和开采技术条件,基于区域构造应力特征和地应力实测结果,建立了急倾斜特厚煤层水平分段开采两侧采空岩柱的外伸梁力学模型,分析得到了近直立特厚水平分段两煤层同采条件下两侧采空岩柱对煤体的"撬杆效应"构成了冲击地压的力源并获得其表达式,提出了由于该力源作用在煤体上产生的应力随时间的变化率达到或超过煤体的动态破坏应力指数而发生冲击地压的致灾机理。数值模拟结果和现场微震统计结果表明,主要受水平构造应力影响下的两侧采空岩柱在开采水平以下出现了应力集中和能量集中区域。据此提出了在开采水平超前工作面定期通过爆破和高压注水降低岩柱应力集中程度进行冲击地压解危,效果检验表明防治效果显著。     

焦坪矿区坚硬顶板冲击矿压发生机理与防治对策

根据焦坪矿区覆岩的赋存特征,类比了其他矿区的冲击矿压案例,提出了焦坪矿区潜在的重大冲击灾害性。以具体工作面为例,参考已有的煤岩体冲击倾向性和物理力学性质实测结果,结合顶板运移实测结果,以冲击矿压发生的三因素理论为指导,从冲击倾向性、力源因素、煤岩体组成结构等三方面论证了孕育冲击矿压的成熟条件,在此基础上提出了有针对性的防冲措施。     

基于Fisher判别分析的冲击地压危险性等级预测

针对矿井中发生的冲击地压危险性分级问题,应用因子分析和Fisher判别分析理论,选取煤层厚度、煤层倾角、埋深、构造情况、煤层倾角变化、煤层厚度变化、瓦斯浓度、顶板管理、卸压、响煤炮声为影响因素,分析影响因素之间的相关性,对相关性较强的因素进行因子分析,提取恰当的公共因子,进而建立基于因子分析的冲击地压危险性等级Fisher判别分析（FDA）模型。利用四川砚石台煤矿23组实测数据作为学习样本对模型进行训练。采用回代估计法检验模型的有效性,回判的误判率为0。将另外未参加训练的12组煤矿动力现象数据作为测试样本,对其危险性等级进行预测,并与传统的Fisher判别方法进行对比。结果表明,经过对样本因子分析后,指标个数减少,相关性降低,可以有效预测冲击地压的危险性等级,用该模型所得到的预测结果的误判率为0。