济三煤矿大采高工作面冲击危险性数值模拟研究

采用FLAC3D数值模拟对济三煤矿大采高回采工作面和掘进工作面的冲击危险性进行了模拟,获得了工作面冲击地压危险区域和重点监测区域,通过对不同煤柱宽度条件下巷道煤岩应力分布特点的分析,认为采用3～5 m窄煤柱护巷,煤柱的应力集中程度低,对防止巷道冲击地压的发生是有利的。     

急倾斜煤层综放工作面冲击危险性评价研究

为了提高急倾斜煤层综放工作面冲击地压危险性评价指标的准确性和增强评价方法的适用性,采用数值模拟及理论计算的方法,得到了综采工作面过煤柱区域的应力分布,分析了采掘工作面应力扰动叠加的影响,提出了近直立煤层动态权重评价法的计算体系,介绍了近直立煤层冲击危险性评价指标和评价指标分级过程,并将动态权重评价法应用于+495 m水平综放工作面冲击危险性评价中。研究结果表明:碱沟煤矿急倾斜综放工作面冲击地压的主要影响因素是煤柱和采掘工作面应力扰动叠加;+495 m水平综放工作面冲击危险等级为Ⅱ级,具有弱冲击危险性,并划分了沿工作面走向830～1 000 m、370～530 m、上分层终采线前后50 m范围3个冲击危险区域,现场验证了动态权重法能有效实现急倾斜煤层冲击地压危险性评价。     

综放开采多煤柱扰动致冲危险性分析及监测防控技术

为研究综放开采多煤柱扰动造成冲击地压的危险性,以担水沟矿9203工作面煤柱实际分布情况为工程背景,基于极限平衡理论和应力扰动影响角,建立了侧向区段煤柱、上覆遗留区段煤柱和终采线煤柱的应力扰动计算模型,获得了不同类型煤柱的扰动致冲危险区域,并提出应用煤体应力、微震监测及钻屑检验预警配合钻孔卸压为主的多煤柱扰动防冲和监测预警技术。结果表明：侧向区段、上覆遗留区段、上覆终采线及侧向终采线煤柱的扰动致冲危险区域分别为所扰动巷道两帮7.2m浅部区域、沿采场倾斜方向区段煤柱至采场端头以里39.8m区域、上覆终采线至采空区深部47m区域及侧向终采线起点至本工作面终采线范围内的侧向区段煤柱和采场端部区域|现场采取监测预警防控技术后,未监测到应力及微震预警事件,应用效果良好。     

综放开采多煤柱扰动致冲危险性分析及监测防控技术

为研究综放开采多煤柱扰动造成冲击地压的危险性,以担水沟矿9203工作面煤柱实际分布情况为工程背景,基于极限平衡理论和应力扰动影响角,建立了侧向区段煤柱、上覆遗留区段煤柱和终采线煤柱的应力扰动计算模型,获得了不同类型煤柱的扰动致冲危险区域,并提出应用煤体应力、微震监测及钻屑检验预警配合钻孔卸压为主的多煤柱扰动防冲和监测预警技术。结果表明：侧向区段、上覆遗留区段、上覆终采线及侧向终采线煤柱的扰动致冲危险区域分别为所扰动巷道两帮7.2m浅部区域、沿采场倾斜方向区段煤柱至采场端头以里39.8m区域、上覆终采线至采空区深部47m区域及侧向终采线起点至本工作面终采线范围内的侧向区段煤柱和采场端部区域|现场采取监测预警防控技术后,未监测到应力及微震预警事件,应用效果良好。     

深部巨厚砾岩层下高应力煤柱冲击地压防治技术

为解决深部巨厚砾岩层下高应力煤柱附近工作面冲击地压防治问题,以华丰煤矿2410工作面和2409工作面遗留煤柱为研究对象,从采掘布置、原岩应力和采动应力等方面分析其对诱发冲击地压的影响。结果表明:2410工作面过2409煤柱期间冲击危险性较高,局部具有高冲击危险性,该条件下的冲击地压主因以遗留煤柱或区段煤柱周围形成的高应力冲击地压为主,同时伴随着煤柱失稳或采动引发巨厚砾岩层运动产生矿震诱发冲击地压。据此提出在掘进期间采用煤层大直径钻孔卸压为主的边卸压边掘进的防冲措施和工作面回采期间煤柱多轮大幅度卸压的防冲措施,与此同时采用煤粉监测、微震监测等方法进行冲击地压综合监测,从而降低了冲击地压危险性。     

不同断层倾角下采场冲击危险性数值模拟研究

以红岭煤矿F505正断层为工程背景,采用理论分析、数值模拟方法,对不同断层倾角条件下沿断层走向回采采场的冲击地压危险性进行分析,比较了不同断层倾角条件下采场的冲击危险程度及诱发因素。研究结果表明:随着断层倾角的增大,上、下盘工作面采空区断层煤柱应力集中程度明显增加,其中,下盘断层煤柱应力集中程度增加更明显;工作面超前支承应力分布呈现非对称性,且断层侧应力峰值更高;下盘工作面回采的基本顶位置断层滑移量明显大于上盘工作面回采的断层滑移量,断层倾角越小,基本顶位置断层滑移量越大,采场容易发生动载型冲击事故。提出了工作面不同开采条件下采场冲击地压的防治措施,可为断层影响区域工作面的安全回采提供指导。     

深井煤柱区冲击地压危险性分析与防治技术

为有效防止田陈煤矿3下322工作面穿越3上煤层煤柱区时发生冲击地压,采用理论分析、工程类比等方法,并结合微震监测、煤粉检验数据,对煤柱区冲击地压危险性、防治措施进行研究。结果表明,开采深度、煤柱、采动等因素综合影响下煤柱区运输巷内帮为冲击危险区,推采过程中煤柱区微震事件分布异常,钻孔排粉量为设计煤粉量的1.6倍,通过超前60 m对危险区实施密集煤层钻孔进行卸压,有效防止了冲击地压的发生。实践表明,通过分析煤柱区冲击地压危险性并超前实施密集煤层钻孔卸压,可确保工作面顺利穿越煤柱区。     

多煤层开采终采线外错对冲击地压影响机理研究

为研究冲击地压多煤层同时开采终采线外错对冲击地压的影响，以台格庙矿区地质条件为工程背景，采用FLAC3D对下部2-2煤层终采线与上部2-2上煤层终采线的6种不同错距进行数值模拟分析，基于模拟结果和理论分析研究了终采线不同错距煤层应力分布特征以及下部煤层终采线外错对上覆顶板铰接结构的影响。研究表明：当下部煤层终采线外错时，工作面超前应力集中程度增加，同时下部煤层开采可能破坏上部顶板铰接结构，造成变形失稳，动静载荷叠加作用使得下部煤层终采线外错后冲击风险大幅增加，由此提出了优化终采线位置、预裂上部煤层顶板和实施下部煤层卸压3种防治途径。     

大采深切眼掘进巷道冲击地压防治技术实践

大采深孤岛工作面切眼掘进巷道是冲击地压防治领域的难点之一,基于理论分析、数值模拟、现场监测等方法,考虑切眼贯通前超前应力、孤岛煤柱集中压力、构造应力等耦合影响,分析了切眼掘进冲击地压致灾因素,给出了切眼掘进巷道的冲击危险性;采取了切眼掘进巷道大断面设计方案,建立了综合防治技术体系;根据现场冲击事件统计结果,分析了掘进期间冲击事件发生特征及其原因,总结了孤岛工作面切眼掘进巷道冲击地压防治的成果。研究表明,采用的技术方案是有效的,可为类似条件冲击地压防治提供参考。     

近距离煤层掘进巷道过终采线冲击地压防治技术

为了防治掘进巷道的冲击地压,首先确定了其主要自然影响因素为煤体的强冲击倾向性、水平地应力和坚硬厚层顶板。根据现场冲击地压发生的位置,采用数值模拟分析了掘进巷道过上层煤工作面终采线区域的应力分布,确定了多次采动应力叠加是冲击地压发生的力源因素。根据现场微震监测结果,认为高位坚硬顶板破坏释放的能量进一步加剧煤体应力集中是冲击地压发生的诱发因素。将后续掘进区域分为强冲击危险区域和一般冲击危险区域,并提出了在强冲击危险区域进行加强支护和大孔径钻孔结合煤体松动爆破的解危措施,在一般冲击危险区域采用煤体预注水的方式进行超前卸压。现场电磁辐射监测结果证实,强冲击危险区域的电磁辐射强度和脉冲均明显高于一般冲击危险区域,同时表明冲击地压解危措施效果明显,保证了后续掘进的安全。     

工作面停采位置优化与冲击地压防治技术研究

为了解决工作面末采期间,上、下山煤柱应力集中引起的冲击地压难题,以双鸭山矿区西二采区九层四片工作面为研究对象,探索了停采区域冲击地压控制技术。针对设计的20 m煤柱的停采方案,模拟得到:工作面采动应力影响范围涉及轨道下山,轨道下山煤岩体应力达到32～44 MPa,应力集中系数为1.83～2.51,轨道下山应力集中明显,发生冲击地压的可能性较大。随着轨道下山与停采线距离的增加,轨道下山冲击地压危险区域逐渐减少。建议轨道下山与停采线的距离为40 m,同时对轨道下山采取大直径钻孔卸压的卸压防冲措施。     

保护层不对称卸压工作面分区防冲技术

为有效防控保护层不对称卸压工作面冲击地压的发生，以唐山矿0291工作面为工程背景，采用理论分析和数值模拟等方法，分析了工作面发生冲击地压的影响因素及发生区域。结果表明：煤层开采深度、煤层及其顶板的冲击倾向性、上保护层遗留煤柱、本煤层采空区煤柱及厚硬顶板是诱发冲击地压的潜在影响因素;工作面回采前，受上保护层遗留煤柱及本煤层采空区影响，0291工作面两巷应力呈不对称分布，回风巷高应力区主要位于0250采空区切眼及终采线下方，运输巷高应力区主要位于0251采空区切眼下方;工作面回采阶段具有明显的分区特性，回采初期，运输巷围岩超前应力高于回风巷，应加强运输巷的监测并及时采取防冲措施;当工作面进入0251采空区下方时，运输巷围岩应力迅速降低，防治重点应由运输巷转移至回风巷。依据数值模拟分析结果，划分了冲击危险区，提出了工作面回采过程中的分区防治措施。现场监测结果表明，采取的措施可以有效降低冲击地压的发生。     

不规则煤柱影响下旋采工作面冲击地压防治技术

唐口煤矿3303工作面初采期间存在多个不规则煤柱,对工作面的围岩应力状态和分布规律造成了不利影响,工作面存在冲击地压发生可能性。为了防止工作面初采期间冲击地压的发生,对工作面初采期间的应力状态进行了数值模拟研究,分析了倾斜推进、旋采和水平推进3个阶段的工作面围岩应力状态变化及其冲击危险性,划分了6个冲击地压危险区域。回采过程中对危险区域进行应力监测,若发现危险立即采取放炮卸压措施解除冲击地压危险。实践证明通过冲击地压危险区域的划分和危险性分析．继而采取相应防范措施可有效地防止工作面冲击地压的发生。     

综放面过上分层终采线冲击地压危险性分析

综放工作面过上分层终采线时容易发生冲击地压现象,综放面接近上分层终采线时,前方煤体可看成是煤柱,可作为煤柱型,中击地压来分析,煤柱型冲击的主要影响因素有煤层的刚度和顶板岩层的刚度,具体反映在煤层的强度和冲击倾向性、顶板的来压和加速运动等。采用改变煤体物理力学性质的办法,可以防治煤柱型冲击地压的发生。东滩煤矿两个综放面过上分层终采线工作面的监测结果、治理效果说明了此冲击地压现象。     

邻近终采线梯形煤柱冲击地压防治研究与实践

以济宁市金桥煤矿1304工作面为工程背景,通过分析该工作面邻近终采线梯形煤柱形成冲击危险的主要影响因素,结合微震监测、应力在线监测及预卸压效果分析,建立了相适应的支护和卸压方案.回采后期受超前支承压力等因素影响,梯形煤柱应力集中,为研究工作面回采期间渐缩煤柱应力分布情况,以1304工作面回采后期距终采线150 m梯形煤...     

基于PASAT-M探测的停采线影响下煤体应力分布规律

E1148工作面在E114(2)2停采线影响区域掘进期间曾发生冲击地压显现,为确定回采过程停采线对E1148工作面的影响程度及煤体应力分布规律,分析了震动波传播方向上的应力、质点速度和波速之间的关系,制定了PASAT-M的探测方案,开展了停采线影响区域的煤体应力异常探测。探测结果表明:高应力集中区为E1148下平巷834~896 m范围;较高应力集中区为E1148(1)工作面中部685~740 m、E1148下平巷723~741 m、788~834 m区域;应力降低区域为E1148上平巷834~896 m范围。获得的停采线影响下煤体应力分布规律为该区域冲击地压防治提供了有效依据。     

沿空工作面终采线外错诱冲机理及防治技术研究

为掌握终采线外错开采时沿空巷道围岩应力的分布规律和冲击危险，基于崔木煤矿22307工作面工程背景，通过数值模拟分析了终采线内错、外错和平齐3种情况下的应力变化特征，提出采空区顶板联动是造成沿空巷道冲击地压的主要原因，并对顶板联动条件进行了研究。研究结果表明：工作面终采线外错后与侧向采空区发生的顶板联动会带来更高的冲击危险，而顶板联动同时受厚层坚硬顶板、区段煤柱和双工作面开采宽度的影响。通过对终采线外错区域采取顶板预裂爆破措施后，微震事件能量和频次得到了明显降低，保障了末采期的安全生产。     

浅埋厚煤层冲击地压危险性评估及防冲设计

为了判定冲击地压的危险性,以鲍店煤矿为例,通过现场进行监测,对冲击地压进行了详细的危险性评估,并提出防冲措施及解危效果检验。受煤层的冲击倾向性、顶板存在厚层硬岩层等因素影响,鲍店煤矿采区采掘工作面冲击危险指数为0.52,冲击地压危险等级评定为C级中等冲击危险性;冲击地压危险区域主要集中在各工作面切眼、联巷交叉处、煤柱、停采线及超前支承压力等易形成应力集中的区域;大部分钻孔的钻屑量小于预紧值5L/m,冲击地压危险已基本解除,但仍有少数地带存在有冲击地压现象,应继续采用爆破卸压的方式,直至冲击地压危险完全解除为止。     

应用钻屑法评价采掘工作面冲击地压危险性

为了做好小沟煤矿冲击地压防治工作,在该矿1190B8综采面运输巷、回风巷掘进过程中以及回采工作面开采过程中,应用钻屑法对该综采面运输巷掘进面、回风巷掘进面、回风巷地质构造变化带、回风巷煤柱应力集中区、回采工作面、运输巷支承压力区6个应力集中区进行了检测,使用钻屑量判定指标判定6个应力集中区冲击地压危险性,确定小沟煤矿1190B8综采面掘进工作面、回采工作面无冲击地压危险。根据1190B8综采面采掘工作面钻屑量测试结果,确定并分析该综采面6个应力集中区的应力集中度。     

采空区煤柱失稳诱发下煤层冲击机理研究

以内蒙古某矿冲击地压事故为工程背景,对上煤层采空区遗留煤柱失稳诱发下煤层掘进工作面冲击地压机理进行了研究。通过建立基于覆岩空间结构的煤柱应力模型,对工作面开采前后煤柱稳定性进行了评价,得到了触矸点传递应力和采空区侧向支承压力叠加是诱发下煤层掘进工作面冲击地压的主要原因的结论,并提出了合理的巷道布置区域。研究结果对类似条件下的掘进工作面开采设计及安全生产具有一定的借鉴意义。