煤矿冲击地压灾害分析与控制技术研究

为有效减轻煤矿冲击地压造成的危害,介绍了煤矿冲击地压的主要类型,分析了煤矿冲击地压的主要特点,并提出了防治煤矿冲击地压的一些技术措施,以期通过综合应用这些措施,有助于人们早发现早防治煤矿冲击地压,最大限度地减轻煤矿冲击地压造成的危害,避免出现不必要的安全事故,降低经济损失。     

矿山冲击地压现状与几种解决方法的机理

冲击地压是煤矿长期存在的安全问题,通过论述和总结我国冲击地压的现状和特点,指出冲击地压的重要性,并介绍了几种冲击地压危险性预测方法的机理。     

我国煤炭开采中的冲击地压机理和防治

总结了我国煤矿冲击地压灾害发生的特点,分析了冲击地压、岩爆和矿震之间存在的联系和区别,建立了煤矿冲击地压的3种力学模型:材料失稳型冲击地压、滑移错动型冲击地压和结构失稳型冲击地压。提炼出煤炭开采中的冲击地压研究需要解决的4个方面的科学问题:地质赋存环境对冲击地压的作用机制及量化分析方法、深部断续煤岩体的变形破坏规律和工程动力响应特征、采动应力分布和能量场的时空演化规律与多因素耦合致灾机理、煤矿冲击地压的监测预警与防治方法,总结归纳了近年来我国在冲击地压机理与防治技术方面的研究成果以及存在问题,指出了今后我国煤矿提高冲击地压防治水平的努力方向。     

孔庄矿水采工作面冲击地压分析及防治措施

通过对孔庄煤矿发生的三次冲击地压特点的分析,提出了孔庄煤矿冲击地压的防治措施及预测预报方法。     

大埋深特厚煤层矿井冲击地压灾害影响因素分析

随着我国煤炭资源的逐步开采,埋藏浅部的煤炭资源已逐渐枯竭,新建矿井开采深度越来越大,冲击地压灾害日益凸显,研究分析冲击地压危害的影响因素,对煤矿安全生产具有重要意义。本文结合陕西某煤矿,探索了大埋深特厚煤层煤矿冲击地压危害的主要影响因素。     

王家山煤矿冲击地压防治研究

通过对王家山煤矿发生冲击地压的现象、特点及影响因素分析,结合该矿实际,提出了适合本矿条件的冲击地压危险预测方法、冲击地压防治和解危措施、冲击地压防治措施效果检验、冲击地压安全防护措施。     

我国冲击地压理论、技术与标准体系研究

基于煤矿冲击地压灾害发生的特点,分别从冲击地压的机理、监测预警技术、基于应力控制的冲击地压解危技术、标准体系等方面阐述近年来冲击地压灾害防治的重要进展,在此基础上分析冲击地压机理与防治技术存在的问题,提出今后煤矿冲击地压灾害研究的科学问题,指出冲击地压防治技术的发展方向。     

孔庄矿水采工作面冲击地压分析及防治措施

通过对孔庄煤矿发生的三次冲击地压特点的分析，提出了孔庄煤矿冲击地压的防治措施及预测预报方法。     

多因素耦合诱发冲击地压作用机制

冲击地压是一种复杂的矿山动力失稳破坏现象,其诱因具有多样性和复杂性。鸡西矿区多个煤矿采深已达千米,冲击地压隐患日趋严重。针对鸡西矿区城山煤矿掘进巷道某次冲击地压事故,详细阐述了冲击地压的失稳破坏特征。在此基础上,分析地质构造、原岩应力状态及周边采场扰动等因素对冲击地压的影响,同时巷道掘进扰动及滞后作业产生的应变能积聚也是重要的诱发因素;并结合煤体的冲击倾向性鉴定及物理力学性质试验,分析了诱发冲击地压的内在因素。研究表明,此次冲击地压灾害是由多因素耦合作用诱发。综合考虑诱发因素的特点及城山煤矿实际情况,提出了防治城山煤矿冲击地压灾害的措施。     

陕西省煤矿冲击地压防治及“130+X”体系建设

通过简要描述我国现阶段冲击地压灾害煤矿的大体分布及产能,说明了有效预防冲击地压灾害对煤矿安全生产和在能源供应中的必要性和重要性,同时指出随着陕西省新矿区的开发,煤矿开采深度、开采强度的增加,冲击地压灾害将成为影响陕西省煤矿安全生产的主要危害之一。通过描述陕西地区冲击地压灾害现状、特点、防治难点,提出针对陕西地区冲击地压灾害特点的具体实施措施,并结合工作实际,提出以“智+”为基础,构建“130+X”冲击地压防治体系,可有效提高矿井防范冲击地压危险的能力。     

山西煤矿地应力分布特征及其应用研究

随着开采强度的逐年增加,山西煤炭开采深度不断延伸,矿井地应力不断增大,对围岩的破坏与影响越加突出,给煤矿安全生产和顶板支护产生巨大威胁。研究发现,山西煤矿地应力南北差异较大,但总体地应力方向和山西NNE-NEE的区域现在构造应力场方向一致,部分地区受区域性地质构造的控制和影响较大,发生扭转。山西煤矿矿区水平应力总体上随深度的增加而增加。浅部水平应力的增加速度大于垂直应力,深部与垂直压力逐渐接近。地质构造复杂区、煤岩结构突变带、开采扰动区和不稳定煤柱等煤矿应力集中地带是山西煤矿地应力集中的高危区域,冲击地压发生可能性较大。     

基于虚拟现实技术的矿井综采工作面矿压显现仿真系统

以提升矿井综采工作面矿压显现仿真精度和仿真环境视觉效果为目的,研究基于虚拟现实技术的矿井综采工作面矿压显现仿真系统。系统利用Multigen软件构建矿井工作面矿压显现仿真环境,获取矿井综采工作面矿压参数,并利用该参数建立外部数据库和场景数据库,经过场景调度外部数据库与场景数据库实施场景建模、场景形象建模、几何建模等流程建立矿井工作面矿压显现仿真系统,以场景漫游与交互控制实现矿井综采工作面矿压显现操作。实验结果表明,矿井工作面矿压显现系统虚拟场景画面逼真,功能齐全,可有效仿真矿井工作面矿压环境;获取的矿井当前矿压数值与实际值很接近,仿真精准度高。     

深部巷道冲击相似试验装置研究

随着煤矿开采深度的不断增加，冲击地压灾害呈现越来越严重的发展态势，给煤矿安全生产和矿工的生命安全造成了极大的威胁。深部巷道开挖相似试验台的设计搭建成为国内外学者研究的难题之一，在测试高空落锤对巷道影响的模拟试验时，由于落锤砸到承压柱后弹起，造成二次冲击而影响实验结果。为了解决该问题，基于巷道冲击地压灾害机理，模拟冲击地压瞬间释放对巷道造成的破坏，设计出一种落锤下落时可以顺利下落、当落锤弹起再次落下时会被托住的试验系统，从而防止巷道冲击试验中落锤的二次撞击，较好地实现了巷道的动态加载。     

高瓦斯突出矿井卸压开采瓦斯综合治理实践

朱集东煤矿为“三高一深”（高地压、高瓦斯强突出、高地温、千米埋深）矿井,采掘工作面煤与瓦斯突出危险性极大,开采此类煤层最经济有效的办法是开采保护层。为抽采保护层11-2煤层开采过程中本煤层及邻近层大量卸压瓦斯,采用分源法计算瓦斯涌出量,结合工程类比取大值。根据瓦斯涌出量预测结果,选用Y型通风方式,辅以顺层钻孔、地面钻井、顶板巷大直径筛管平钻孔、留巷埋管及穿层钻孔等抽采方式,使工作面回采期间瓦斯抽采率达到84.8%,实现了深井高瓦斯工作面煤与瓦斯安全高效共采。     

工作面推进速率对矿压显现规律影响研究

为了研究工作面推进速率对矿压显现规律的影响，分析了工作面推进速率影响因素，利用层次分析法研究了工作面推进速率的影响因素，研究得出:顶板活动、矿山压力显现、刮板输送机性能、采煤机性能、瓦斯排放、自燃发火的影响权重值为0.242 9，0.264 6，0.104 1，0.104 1，0.174 1，0.110 2；矿山压力显现对工作面影响最大；采用FLAC^3D数值模拟软件，研究了在不同工作面推进速率下围岩塑性区、应力场和位移场的分布，得出:随着工作面推进速率的增加，煤壁前方发生剪切破坏和拉伸破坏范围逐渐降低、工作面超前支撑压力逐渐靠近煤壁，并且峰值逐渐增大，应力系数也逐渐增大、煤壁破坏程度减少，致使煤壁的水平位移量减小。     

深部软岩巷道围岩变形特征及数值模拟分析

针对深部煤矿开采条件下软岩巷道围岩出现持续流变时间长、变形大、地压高、巷道难以维护等特点,首先分析了深部软岩巷道变形特征,采用FLAC^3D数值模拟软件,分析了不同埋深条件下巷道围岩垂直应力分布、水平应力分布以及巷道围岩塑性区扩展规律。研究得出,深部软岩巷道的围岩岩块呈松散破碎形态,相互翻转和滑移,岩体的模量和强度低;随着巷道埋深的逐渐增加,巷道围岩应力集中系数逐渐减小,巷道垂直、水平应力峰值逐渐变大,塑性破坏范围扩展速率逐渐增加。研究为深部软岩巷道支护提供理论基础。     

巨厚砾岩特厚煤层工作面回采扰动影响范围分析

针对巨厚砾岩下特厚煤层工作面冲击地压防治技术难题，以河南义马矿区耿村煤矿13230回采工作面为例。通过数值模拟和现场实测数据分析，探索了工作面超前扰动影响范围。数值模拟得到，工作面超前支承压力影响范围为305 m。微地震监测数据揭示的13230工作面回采超前扰动影响范围平均为275 m。煤层钻孔应力数据揭示的13230工作面回采超前扰动影响范围平均为265.4 m。综合数值模拟结果和现场实测数据的分析结果得出，在13230工作面回采过程中超前工作面300 m范围内实施卸压措施，提高了冲击地压防治效率，保障了工作面的安全回采。     

深埋煤层孤岛工作面煤柱对冲击危险性的影响分析

以某矿4^-2205孤岛工作面为研究对象,结合工作面采掘实际情况,采用理论分析、数值模拟等方法,分析该工作面冲击危险性的影响因素及煤柱失稳机理,研究孤岛工作面回采过程中的煤柱应力变化及其对冲击危险性的影响。研究表明,4^-2205孤岛工作面回采过程中区段煤柱宽度逐渐减小,煤柱应力集中程度逐渐增加,破坏程度升高,煤柱逐渐由稳定状态向塑性不稳定状态变化,冲击危险性亦升高;4^-2205工作面回采至相邻采空区切眼前后位置以及顶板初次来压、周期来压及工作面“见方”时,覆岩运移破坏严重。     

松软突出煤层合理钻杆研制及应用

松软突出煤层由于受煤和瓦斯赋存特征、高地应力、高瓦斯压力的综合作用,造成本煤层钻孔卡钻、塌孔现象经常发生,导致防突措施钻孔施工不到位,引起矿井采掘抽关系紧张,形成严重的安全生产隐患。在分析引起松软突出煤层钻进困难的原因之后,提出了合理的钻杆钻进排渣方法,并研制了新型高强三棱刻槽钻杆,在突出矿井本煤层孔钻进取得了良好的效果。     

视频监钻监控技术在冲击地压矿井中的应用

随着矿井开采深度的不断增加,巷道所受应力情况越来越复杂,因此冲击地压问题变得愈加突出,国内外专家学者提出了许多防冲技术措施,并取得了重要的研究成果。卸压钻孔可以释放煤体中聚积的弹性能、降低应力集中程度、减小冲击危险,是冲击地压矿井普遍采用的消冲措施。为了解决卸压钻孔施工存在的诸如花费大量人力、无法保证钻孔施工真实性、不利于作业安全和工程质量管理等问题,运用视频监钻监控技术,对钻孔施工进行全程实时监控,实现钻孔施工信息化、可视化,不仅顺应了减人提效,扭亏增盈煤炭行业大环境,且极大地提高了冲击地压防治现场管理水平,为矿井安全生产打下了坚实基础。