远距离下解放层开采在深部矿井的实践

依据采场上覆岩层的垮落规律,分析了当解放层开采后上覆岩层的受力状态。结合断裂力学裂纹扩展理论,建立被解放层的断裂力学模型,并采用最大周向应力准则确定裂纹扩展的临界应力。工程实践表明,深井解放层开采后,被解放层透气性大幅提高,大量吸附态的瓦斯解吸,工作面回采时回风流瓦斯浓度维持在0.4%左右,满足了安全回采的要求。     

煤矿震动波CT反演技术的应用与分析

为解决3105工作面矿压显现的安全隐患,基于震动波CT反演技术对3105工作面进行震动波CT探测,通过实时监测3105工作面区域的震源分布,形成高密度射线穿过煤层,生成大范围、高分辨率的波速反演云图,结合煤(岩)体内震动波速与应力的耦合关系,确定了3105工作面区域内的应力分布情况.经过微震法、钻屑法验证,震动波CT反...     

基于震动波CT技术的工作面防冲研究

冲击矿压的发生与煤岩体内的应力状态密切相关,确定工作面附近的应力状态是防冲的基础。本文首先介绍了震动波CT技术原理和冲击矿压预测准则,然后对E3207工作面进行了波速反演和冲击危险区划分。通过后续较高能量震动的分布情况,证实了采用震动波CT反演确定应力集中和划定冲击危险区具有较高的可靠性。     

孤岛面掘进强矿震异常区震动波CT及应用

针对山东滕州朝阳煤矿3112孤岛工作面掘进期间面临的强矿震威胁,建立了基于震动波CT的矿震异常区评价方法,并给出了判别标准。研究表明:3112孤岛工作面切眼附近出现波速异常显现,为后期的高能量矿震多发区,冲击危险程度较高。     

冲击危险性动态预测的震动波CT技术研究

针对煤矿冲击灾害日益频繁的现状,在应力与纵波波速的试验关系模型基础上,分析了采用纵波波速确定冲击危险的理论基础,建立了冲击危险性动态预测评价的震动波CT探测的技术,构建了震动波CT探测评价冲击危险性技术指标波速异常系数A n和波速梯度变化系数VG,并给出了各指标的判别准则,最后开展了现场应用。研究结果表明,对于同一性质的岩体,纵波波速反映了冲击矿压发生的强度条件、能量条件和动载诱冲条件;震动波CT探测技术能够对现场冲击危险性做出动态评价和预测,并能对卸压解危措施的实施和效果进行指导和检验。     

深部构造区巷道掘进期间防冲卸压解危技术

以孟村煤矿断层构造区掘进巷道为背景,通过施工期间应力分布情况和地质条件的具体分析,采用深孔爆破卸压技术进行卸压解危,利用PASAT震波CT探测仪、微震及地音监测系统对该区域进行监测,发现实施深孔爆破卸压后,煤岩层危险区域高应力得到释放和转移,原中等冲击危险区域降为弱、无冲击危险区域,且剩余高应力全部向远离爆破卸压区域转...     

深井强冲击煤层解放层开采防治冲击地压研究

某矿4煤采掘时多次发生冲击地压针对该矿实际地质条件,采用数值模拟方法分析上、下解放层开采对4煤被解放层的解放效果及1410工作面上平巷发生冲击地压原因。研究6煤和1煤解放层不同开采时期的应力分布特征,确定4煤被解放层上下部临界卸压角和临界卸压点位置及被解放层回采工作面超前临界卸压范围,为后续4煤工作面开拓开采巷道布置参数优化提供依据。     

震动波CT反演应用在冲击矿压预测预警的案例研究

随着煤矿开采向深部推进,冲击地压成为制约矿井安全生产的主要灾害之一,针对目前传统的矿压、应力在线等监测手段已不能满足冲击地压灾害的监测预警工作,本文介绍了基于微震监测数据开发的震动波CT反演技术在煤矿冲击地压监测预警中发挥的作用,震动波CT反演能够较为准确的反应区域应力场,从而在空间和下一时段预测微震事件的发生,指导矿...     

深部构造复杂区大断面硐室群围岩稳定性模拟分析

以某煤矿-770 m扩容泵房为研究背景,采用理论分析、数值模拟及现场实测相结合的综合研究方法,研究得到深部构造复杂区内大断面硐室围岩的变形破坏原因和稳定性控制对策,运用数值分析软件FLAC 3D 分析了耦合支护后泵房立体交叉硐室群应力场、位移场和破坏区特征,并对硐室稳定性和支护参数的合理性做出了评价。现场工业试验表明：硐室围岩变形量较小,30 d内顶底板移近量仅为12.5 mm,两帮移近量为7.5 mm,硐室围岩的稳定性较好,达到了理想的支护效果。     

深部构造复杂区域大倾角煤层开采工艺及技术参数研究

根据赋存倾角的不同,煤层划分为缓倾斜(0°~25°)、倾斜(25°~45°)和急倾斜煤层(45°~90°)。大倾角煤层至今尚无确切的定义,比较公认的是指倾角>30°的煤层。肥城煤田地质构造特别复杂,受数十条大断层影响,形成较多的30°以上的大倾角区域,特别是陶阳矿、白庄矿和查庄矿比较突出。经过多年的理论研究和实践,肥城矿区对大倾角煤层均采用了高档普采工艺和走向后退式采煤方法,安全地进行了开采,取得了较好效果。大倾角煤层开采需要解决的问题:(1)工作面开采过程中,顶板的冒落矸石沿工作面下滑,使采空区沿倾斜方向形成不均匀充填带(工作面下部…     

工作面强矿震事件的震动波CT时空预测技术

以某矿3307工作面回采期间的微震监测为基础,统计分析微震事件的震源能量和震动频次,并结合震动波CT技术动态预测强矿震事件。研究结果表明:利用震动波CT技术,反演得出煤层和顶底板切片波速异常系数An和波速梯度变化系数VG等值线云图,确定高波速正异常和高波速梯度异常区域,可从空间上划分出强冲击危险区域;分析微震事件的时间分布表,探讨每日震动总能量/频次与强矿震事件的耦合规律,结合波速异常系数An和波速梯度变化系数VG等值线云图,可从时间上确定冲击危险期;对比现场实测数据,在空间上和时间上均验证了预测结果的有效性。     

基于震动波CT探测技术的冲击危险预测

为探究三河尖煤矿冲击矿压显现机理和大范围探测工作面围岩应力状态,采用震动波CT探测技术进行了区域应力场反演,构建了冲击危险性技术指标,对冲击危险区域进行了预测。研究结果表明:震动波波速和应力场呈正相关关系,9煤层工作面临近7煤上山保护煤柱侧出现高波速和高波速梯度异常区,与"1.30"冲击显现区基本吻合;震动波CT技术能够实现大范围煤岩体应力探测,动态评价冲击危险区域,进而采取针对性卸压解危措施。     

上解放层底板下向钻孔抽放被解放层瓦斯技术研究

开采上保护层以解放邻近有突出危险煤层时,被解放层卸压瓦斯会通过裂隙大量涌入保护层采空区和工作面,增加了保护层工作面瓦斯治理工作难度.而在条件充许的情况下,如果直接对被保护层卸压瓦斯进行抽放可达到事半功倍的效果.据此思路,根据开采煤体时底板破坏理论可计算底板最大破坏范围及深度,提出上保护层底板下向钻孔抽放被保护层卸压瓦斯的抽放方法,并给出了抽放钻孔布置的设计方案.     

基于三维数值模拟的复杂构造地区槽波精细探测研究

为了查明六家煤矿E1N₄6-7工作面构造分布和煤厚变化情况,保证矿井安全生产,根据E1N₄6-7工作面实际地质特征开展了三维数值模拟工作,在分析工作面槽波及频散特征的基础上开展了工作面透射槽波研究。研究结果表明,采用交错网格有限差分GPU并行法对基于实际地质特征的三维多岩层断裂模型实施弹性波场数值模拟,可揭示落差3 m断层的槽波能量变化;采用“全息采集”方式布设观测系统,可最大限度地接收有效槽波信号。透射槽波探测结果显示,E1N₄6-7工作面共存在3处断层和1处煤厚变薄区,共4处地质异常。工作面回采实际揭露情况与此次槽波探测结果吻合良好,验证了该方法的可靠性。研究为精细探测构造复杂地区的微小断层奠定了基础。     

深部构造区大倾角工作面回撤致冲机理及防治技术

深部构造区大倾角工作面回撤期间冲击风险较高,为研究回撤期间致冲机理及防治技术,以潘西煤矿6199工作面为背景,采用理论分析、数值模拟,结合现场数据开展研究。结果表明：工作面受多因素影响处于复杂高静载环境,上部基本顶尖角区剪应力集中明显,工作面液压支架撤离,上覆岩层压力向工作面前方转移,局部超过极限载荷可能发生高静载加载型冲击,基本顶破断及断层活化产生动载,可能诱发动静载叠加型冲击;根据回撤前矿压数据,前方岩层活动较为剧烈,工作面微震预警事件发生前后支架阻力升高,存在基本顶破断及断层活化可能,冲击风险较高。基于回撤致冲机理提出卸压-支护协同防冲技术,即通过弱化高静载影响,降低动载产生可能性,辅助提高顺槽支护强度、控制工作面顶板降低回撤期间冲击风险;工作面回撤期间矿压监测数据无明显升高,卸压-支护协同防冲技术效果较好。     

基于震动波CT反演的巷道掘进超前探测技术研究

针对巷道掘进诱发冲击地压的难题,基于震动波CT反演原理和波速SIRT算法,研发出1种可实现井下主、被动震动波信号实时采集与CT反演的巷道掘进超前探测技术.该技术能实时监测掘进巷道超前位置以及工作面区域的震源分布,形成穿透煤岩层的高密度射线覆盖,生成大范围、高分辨率的波速反演云图,进而分析掘进巷道超前应力分布.以济三煤矿...     

复杂构造区域影响下的冲击机理研究与实践

以运河煤矿6303工作面为研究背景,实践考察和理论分析指出其工作面在复杂构造区影响下有较大发生冲击地压的可能,根据6303工作面的实际情况研究了该类型下的冲击地压发生机理,并通过RFPA软件数值模拟了2种采煤方法下的冲击危险情况,确定出了合理的采煤方法。最后,工程实践采取合理的卸压措施保证了该工作面的安全回采。     

深部高应力穿层巷道变形机制及支护技术研究

针对深部高应力穿层巷道围岩变形控制难题,采用理论分析和数值计算等方法,研究穿层巷道围岩变形破坏机制及支护技术。研究结果表明:1)穿层巷道变形破坏具有不均匀性、非对称性和支护体与围岩的不耦合性,巷道以剪切变形破坏为主,拉伸破坏较少,且拉伸破坏主要集中在巷道浅部围岩。2)穿层巷道处于单一软岩时,巷道变形破坏严重,稳定性差,穿层巷道塑性破坏区主要分布在软岩中,塑性破坏区域沿着交界面增加。3)建立穿层巷道稳定性分析模型,确定不同工况下穿层巷道稳定性等级,提出穿层巷道分区联合支护方案,有效控制巷道变形破坏,提高了穿层巷道的整体稳定性。