石门短导硐快速揭煤防突技术研究及应用

突出煤层石门揭煤是煤矿采掘生产中的复杂作业过程,其突出威胁大、破坏强度高,研究安全有效的揭煤技术对矿井的安全生产和采掘接替意义重大．针对石门揭煤发生突出的特点,以“流变假说”为理论基础,分析了石门揭煤防突的机理;通过对石门揭煤方式、导硐布置形式、瓦斯抽放方法和预留岩柱抵抗突出作用等的深入研究,确定了石门短导硐快速揭煤方案,并在演马庄矿2个揭煤地点实施了该方案．实践表明,该揭煤方案防突效果显著,施工安全、快速,并具有明显的经济效益．     

初始释放瓦斯膨胀能与煤层瓦斯压力的关系

根据突出模拟实验中出现突出时初始释放瓦斯膨胀能的临界值，可以确定煤层发生突出需要达到的瓦斯压力临界值．本文通过现场钻取煤样，并在试验室进行了不同瓦斯压力下的初始释放瓦斯膨胀能测定，发现煤样的初始释放瓦斯膨胀能与煤中的瓦斯压力呈线性关系．根据这一发现，石门揭煤之前的预排瓦斯过程中，只要用少量的实验就可以确定局部煤层瓦斯压力应该降到多少就可以安全揭开煤层，为石门揭煤进行突出预测和预排瓦斯过程中定量检测其防突效果提供了一种方便可靠的方法.     

煤与瓦斯突出的预测模型及预测指标

用煤与瓦斯突出的球壳失稳理论分析了影响煤层突出危险性的因素,提出了“理想石门揭煤”的预测模式,研究了这种预测模式的预测指标．实验证明,采用初始释放瓦斯膨胀能和软煤厚度可以准确地预测理想石门揭煤条件下的突出危险性．     

预抽瓦斯防治煤与瓦斯突出的应用实例

安阳龙山煤矿11081区域二1煤层为一突出煤层,本煤层瓦斯预抽是区域性防治煤与瓦斯突出的措施之一．根据预抽煤层瓦斯防突作用原理,选取合理的瓦斯防突有效性指标及各钻孔参数,达到消除该煤层煤与瓦斯突出危险性的目标．据对本煤层瓦斯预抽效果的考查,已达到《防治煤与瓦斯突出细则》之规定,该区域可按无突出危险煤层进行管理．     

突出危险性的线性判别法及临界值研究

根据突出机理“球壳失稳”理论,将初始释放瓦斯膨胀能和软煤厚度作为理想石门揭煤条件下的突出预测指标,在４０多次突出模拟试验中,出现了３种类型的现象;非突出、弱突出及强烈突出测定了每次试验中煤样的初始释放瓦斯膨用 软分最度等数据,并用线性判别分析法进行处理,得到了非突出、弱突出及突出３处动力现象的判别方法及临界值。分析结果表明,煤样的初始释放瓦斯膨胀能在判别在石门揭煤动力现象中作用最大,单独采用这一指     

煤巷卸压带及其在煤和瓦斯突出危险性预测中的应用

本文应用岩体力学,弹塑性力学等有关知识,探讨了煤巷卸压带对煤和瓦斯突出的作用机理,建立了煤层界面的应力分布状态方程以及煤巷卸压带和地应力,瓦斯压力,煤强度之间的关系式,并分析了煤巷卸压带中煤体稳定性的条件。研究工作表明:煤巷卸压带中的瓦斯压力,煤体透气性值可以作为突出危险性预测指标和防突措施效果检验的敏感指标。最后,利用自行设计的泡沫封孔测压仪对现场进行了突出危险性预测和防突措施效果检验,得到了十分满意的结果。     

预抽瓦斯防治煤与瓦斯突出的应用实例

安阳龙山煤矿11081区域二1煤层为一突出煤层,本煤层瓦斯预抽是区域性防治煤与瓦斯突出的措施之一.根据预抽煤层瓦斯防突作用原理,选取合理的瓦斯防突有效性指标及各钻孔参数,达到消除该煤层煤与瓦斯突出危险性的目标.据对本煤层瓦斯预抽效果的考查,已达到《防治煤与瓦斯突出细则》之规定,该区域可按无突出危险煤层进行管理.     

水力卸压防止承压散体煤和瓦斯突出机理

从散体煤和瓦斯失控突出条件出发，分析了超前水力卸压防止散体煤和瓦斯突出作用原理，并通过检测水力卸压前后瓦斯涌出量变化、利用电磁辐射技术检测煤体破裂变形以及相关实际资料验证了该机理的正确性。结果表明，实施水力卸压防突措施时电磁辐射强度及脉冲数增大，有利于防止突出，其防突作用原理有3条：1）煤体增裂预释放瓦斯，增加切向应力和散体摩擦阻力，2）增加煤体位移，预降低高压侧径向有效地应力，减少散体突变运动径向应力差，3）注水湿润使散体间及相邻蝶岩体黏结，增大了散体摩擦阻力系数．     

煤与瓦斯严重突出危险区综合防突技术探索

２１０７１工作面是六矿突出危险性最严重的地区．为防治工作面煤与瓦斯突出,六矿采取了瓦斯地质编图预测预报、预抽瓦斯降低瓦斯含量及压力、搞好点预报与临时防突措施等全方位的瓦斯防治方法,缓解了采掘接替紧张局面,取得了较好的防突效果．     

煤巷卸压带对煤和瓦斯突出的作用机理

应用岩石力学、弹塑性力学等有关知识，探讨了煤巷卸压区对煤和瓦斯突出发生的作用机理，建立了煤层界面的应力分布状态方程以及煤巷卸压带和地应力、瓦斯压力、煤强度之间的关系式，分析了煤苍卸压区中煤体稳定性的条件，表明：煤和瓦斯突出与工作面前方卸压区的大小有关，突出危险性预测就是检测卸压区的大小，现行防突措施的有效性取决于采取措施后卸压区的长度是否足以防止突出的发生。     

水力冲孔消突效果及其主要影响因素分析

通过考察水力冲孔过程中的冲孔水压、水流量、每米煤孔冲出煤量以及冲孔前后煤巷掘进期间效检超标率等参数,深入分析了水力冲孔防突技术措施的消突效果及其影响因素.研究表明:在突出煤层中采用水力冲孔措施,可以较好地提高煤体强度和透气性,有效消除或降低煤体的弹性潜能和瓦斯潜能等突出潜能,减少和消除煤层的突出危险性.     

煤层高压注水防治煤与瓦斯突出效果考察及机理分析

为了深入探讨煤层高压注水的防突出机理,采用地应力分布、瓦斯解吸速度和钻屑瓦斯解吸指标K1值作为研究指标,考察了阳泉煤业集团新景矿煤层高压注水后的防突效果,结合实测数据对煤层高压注水的防突机理进行了分析.研究表明,煤层高压注水具有如下2种效应:一是高压水破裂煤体,使煤体塑性增加,导致集中应力带前移;二是注水后残留的水分对煤体瓦斯解吸有抑制效应,可避免煤体瓦斯快速解吸.2种效应同生共存,共同对煤与瓦斯突出产生防治作用.     

煤与瓦斯突出阵面的推进过程及力学条件分析

本文用数学解析方法解出了石门揭煤条件下工作面前方含瓦斯煤体内的稳态应力场和动态应力场。对突出阵面推进过程中任一煤体质点所经历的不同阶段内起主要作用的因素进行了研究，结合煤样的破裂特性用断裂力学的方法分析了突出的发生与发展过程，提出了煤与瓦斯突出机理的球壳失稳假说并给出了突出发生的力学条件。并在突出模拟试验中进行了初步的验证。     

深孔控制卸压爆破及其防突作用机理的实验研究

本文应用相似理论，爆破力学，岩体力学等知识，探讨了深孔控制卸压爆破及其防突作用机理，并进行了实验室的模拟试验：得出了爆破后煤体周围应力分布状态及其孔洞分布形式，研究工作表明：深孔控制卸压爆破能够防止煤和瓦斯突出的主要原因在于采取措施后能够形成较大范围的卸压区，卸压区的形成是防突措施有效性的必要条件。     

煤与瓦斯突出同的推进过程及力学条件分析

本用数学解析方法解出了石门揭煤条件下工作面前方含瓦斯煤体内的稳态应力场和动态应力场。对突出阵面推进过程中任一煤体质点所经历的不同阶段内起主要作用的因素进行了研究，结合煤样的破裂特性用断裂力学的方法分析了突出的发生与发展过程，提出了煤与瓦斯突出机理的球壳失稳假说并给出了突出发生的力学条件。并在突出模拟试验中进行了初步的验证。     

综采放顶煤与瓦斯突出的耦合关系研究

对煤与瓦斯突出发生的综合作用机理及治理技术进行总结,从宏观上提出治理煤与瓦斯突出的技术手段;分析总结我国综采放顶煤开采的技术成果,讨论了工作面应力分布规律和顶煤变形规律对突出的影响;认为:具突出危险性的厚煤层采用综采放顶煤开采法对消突是有积极作用的.     

综采放顶煤与瓦斯突出的耦合关系研究

对煤与瓦斯突出发生的综合作用机理及治理技术进行总结,从宏观上提出治理煤与瓦斯突出的技术手段;分析总结我国综采放顶煤开采的技术成果,讨论了工作面应力分布规律和顶煤变形规律对突出的影响;认为具突出危险性的厚煤层采用综采放顶煤开采法对消突是有积极作用的.     

煤与瓦斯突出的压力容器物理爆炸假说

根据掘进工作面前方支承压力分布特征,建立了掘进工作面前方煤体的压力容器模型．通过分析认为,该模型满足压力容器爆炸的2个条件：气体迅速膨胀和容器壁脆性断裂．进而,基于压力容器发生物理爆炸前的孕育、爆炸后的能量及破坏能力,解释了煤与瓦斯突出的预兆、基本特点和一般规律,并分析了石门自行突出等问题的原因．最后,基于压力容器物理爆炸条件,给出了煤与瓦斯突出的预测指标和防突施工的努力方向,并对已有防突措施进行分析和评价．煤与瓦斯突出的压力容器物理爆炸假说的提出,对揭示煤与瓦斯突出机理具有重要意义．     

环向预应力加固圆形混凝土筒仓的静力性能

为了研究环向预应力碳纤维条带加固钢筋混凝土筒仓在贮料荷载下的受力性能,本文主要考虑了有无预应力、预应力大小、材料厚度、宽度以及加固形式对加固效果的影响,对5种针对不同影响因素的加固模型进行对比分析．结果表明:采用环向预应力加固钢筋混凝土筒仓可有效限制仓壁径向位移和混凝土、钢筋应力,并改善其整体应力水平;预应力的施加可较大程度提高碳纤维条带中的应力,使其高强特性发挥更加充分;加固时,碳纤维材料的厚度宜为0.35～0.5 mm,预应力宜为其抗拉强度的10％～15％．     

新安煤田煤与瓦斯突出特征及控制因素分析

为了掌握煤与瓦斯突出的特征和控制因素,提高煤矿防突工作的针对性,本文通过统计分析了新安煤田内义煤集团的4个煤与瓦斯突出矿井近年来发生的瓦斯动力现象,综合分析得出新安煤田煤与瓦斯突出具有以小型突出为主、突出前有预兆并受作业方式诱导、突出点附近瓦斯质量体积和瓦斯压力高、易发生在掘进工作面和煤层变化带的特征;分析总结了埋藏深度、瓦斯赋存、地质构造、煤层厚度变化、构造软煤、作业工艺是控制新安煤田煤与瓦斯突出的主要因素,为该煤田防治煤与瓦斯突出提供了理论指导.