冲击地压工作面瓦斯异常涌出成因分析及其治理技术研究

针对冲击地压采面瓦斯异常涌出问题,在统计分析多个冲击地压采面瓦斯涌出异常诱发因素基础上,研究冲击地压采面瓦斯异常涌出发生机制,瓦斯异常区划分方法及防治技术。研究结果表明:冲击地压采面瓦斯异常涌出影响因素主要有煤岩固有冲击属性,瓦斯含量(压力),开采深度,坚硬顶板,地质构造,开采技术条件等;冲击地压采面瓦斯异常涌出发生机制是煤(岩)层冲击或震动,造成应力集中区域突然卸压,裂隙扩展,大量卸压瓦斯解析扩散并涌向采场,工作面后方采空区随着顶板断裂,瓦斯被突然压出,造成瓦斯涌出异常。冲击地压采面瓦斯治理,采前需预评价、预分区、预处理;开采过程中实施钻孔卸压、顶板预裂爆破、煤层注水、深孔爆破、瓦斯抽采、强化支护等措施,降低冲击地压及伴生瓦斯异常涌出危险。研究结果在宽沟煤矿I010202工作面实施应用,并取得了良好的效果,确保了工作面的安全回采。     

冲击地压工作面瓦斯异常涌出原因分析及防治技术

针对冲击地压工作面瓦斯异常涌出问题,在统计分析多个冲击地压工作面瓦斯涌出异常诱发因素基础上,研究了冲击地压工作面瓦斯异常涌出原因分析及防治技术。分析结果表明:冲击地压工作面瓦斯异常涌出影响因素主要有煤岩固有冲击属性、瓦斯含量（压力）、开采深度、坚硬顶板、地质构造、开采技术条件等。冲击地压工作面异常涌出防治技术是在开采过程中实施钻孔卸压、顶板预裂爆破、煤层注水、深孔爆破、瓦斯抽采、强化支护、综合监控监测及安全防护等措施,降低冲击地压及伴生瓦斯异常涌出危险。研究结果在宽沟煤矿I010202工作面实施应用,取得了良好的效果,确保了工作面的安全回采。     

冲击地压煤层瓦斯异常涌出原因分析及控制

针对冲击地压煤层采掘过程中瓦斯异常涌出治理难题，采用理论分析结合现场考察的方法，分析了冲击地压煤层瓦斯异常涌出影响因素、发生原因及控制方法。研究结果表明，冲击地压煤层瓦斯异常涌出影响因素主要包括煤岩固有冲击属性因素、煤岩体结构因素、应力因素、瓦斯因素及开采因素五个方面。冲击地压煤层采掘过程中瓦斯异常涌出发生原因为受采动影响，煤岩体应力集中区突然卸荷，渗透率增加，瓦斯解吸膨胀，发生异常涌出。冲击地压煤层瓦斯异常涌出防治途径可采用超前切断顶板、大面积钻孔卸压、煤层爆破卸压、区域瓦斯预抽、强化局部瓦斯抽采等措施，以降低冲击地压煤层瓦斯异常涌出危险性。研究成果在某矿I010203工作面进行实践，治理效果良好，可为类似条件下瓦斯异常涌出防治提供借鉴。     

彭庄煤矿1305工作面冲击地压产生原因分析与预防措施

开采深度,岩、煤物理力学性质与冲击倾向性,地质构造,工作面采动应力和周期来压等是影响冲击地压发生的重要因素。经分析,彭庄煤矿1305工作面受冲击地压威胁比较严重,研究采取了煤层注水、钻孔卸压和松动爆破卸压等,结合电磁辐射监测和钻屑法监测和效果检验等主要措施,有效防止了冲击地压的发生,保证了工作面安全开采。     

深孔预裂爆破在巨厚砂岩直覆顶板工作面中的应用

淮南矿业集团张集煤矿西二采区A组煤为巨厚砂岩直覆顶板,1611A工作面为西三_1煤采区首采面,巨厚砂岩顶板平均厚度23.6m,工作面初采期间可能出现巨厚砂岩顶板大面积冒落可能造成瓦斯急速涌出和风暴影响,采用超前深孔预裂爆破技术能够大幅度减弱冲击矿压的发生概率,同时通过微震监测手段有效预测预报初次来压、老顶断裂、断层活化等各种微震事件,能够有效预防冲击地压灾害。     

孤岛工作面掘进期间冲击危险性分析及防治

禾草沟煤矿50113工作面为501盘区东翼两侧跳采所形成的孤岛工作面,煤岩体应力集中程度较高,上覆100 m范围内顶板岩层存在多层厚度较大的砂岩顶板,其破断运动有可能诱发冲击地压。根据50113工作面两侧采空区地面坍塌情况,该工作面顶板有可能形成短臂“T”覆岩结构,工作面开采时矿压显现较为剧烈,冲击危险性较大。通过综合指数评价、多因素耦合评价确定了孤岛工作面开采冲击危险程度,提出了区域与局部相结合的冲击危险监测方法,同时结合矿井实际,提出利用顶板定向水力致裂对上覆坚硬顶板进行弱化的方法。针对预卸压后的应力异常区,采取大直径钻孔、煤体爆破进行补强卸压,确保了孤岛工作面安全开采。     

千米深井采面过上覆停采线煤柱冲击矿压防治研究

基于曙光煤矿95208工作面的实际条件建立冲击矿压控制体系,对其进行冲击危险分析。结果表明:工作面过上覆7煤停采线进入煤柱区开采覆岩运动剧烈、应力高度集中,整体处于高冲击危险区;工作面主要冲击影响因素为停采线煤柱、大采深、强冲击倾向性等;工作面回采前进行大直径钻孔、顶板预裂爆破预卸压,回采期间采取煤体爆破卸压解危措施。研究成果为类似条件下煤岩动力灾害防治提供借鉴和指导。     

坚硬顶板综放工作面通风系统优化改造分析与实践

针对高瓦斯特厚煤层综放开采工作面,坚硬顶板的垮落对采场瓦斯涌出与冲击地压有决定性作用。根据宽沟煤矿综放工作面布置参数,必须施工不同的工艺巷采取超前爆破深孔预裂爆破的技术处理顶板,基于不同的工艺巷布置条件,对工作面通风系统进行了优化、改造以及实践。为工作面通风、瓦斯防治、顶板处理提供理论依据和技术支持。     

深部巷道冲击地压动静载分源防治理论与技术

将深部开采覆岩结构特征研究向冲击地压防治技术延伸,研究了深部矿井巷道冲击地压动静载分源防治理论与技术。结果表明,诱发深部冲击地压启动具有2种载荷途径:一种是动、静载荷叠加途径;另一种是纯静载荷叠加途径,因此深部冲击地压发生条件研究应该重点研究诱发冲击启动的动、静载荷来源。研究认为深部工作面L型区域频繁发生冲击的原理,是在工作面距离较远时,临空巷道两帮仅受侧向F型悬臂结构影响,当工作面临近时,由于本面与相邻工作面采空区导通,上覆厚硬顶板悬空区域也导通,因此发生下沉—弯曲—回转幅度更大,悬而不垮造成加大弯曲弹性能储存在L区域,垮断时又造成较大动载荷作用在L区域煤岩体。提出了深部工作面临空巷道、采场"双F、大L"力源结构模型,并给出了临空巷道、采场大L型力源区域冲击地压启动判据算法。采动覆岩"双F、大L"力源结构分析表明,诱发临空巷道冲击启动的载荷来源是空间确定的,提出了深部巷道冲击地压动、静载荷源分源防治方法。即针对F型顶板悬臂断裂造成的动载荷源进行爆破预裂;针对巷道两帮煤体中垂直应力集中进行煤层爆破卸压;针对巷道底板高水平应力进行底板爆破,阻断其推动底板作用。工程实践证明,该方法能够实现...     

祁东煤矿煤层群开采高瓦斯与自然发火治理实践

祁东煤矿主采的71、82、9煤层属于高瓦斯突出中近距离煤层群开采,其中上保护层71煤层开采时,由于被保护9煤层施工穿层钻孔时发生过钻孔瓦斯动力现象,中间被保护82煤层不能实现卸压瓦斯抽采,导致82煤层开采时瓦斯涌出量大,瓦斯超限频繁。为此,在82煤层8224综采工作面通过采用Y型通风、瓦斯分源法立体抽采、顶板预裂爆破、移动注氮等措施预防瓦斯超限及采空区煤层自燃,取得了较好的效果。该综合措施已经推广应用到其他类似条件的近距离高瓦斯突出煤层群工作面。     

厚硬顶板宽煤柱临空巷道冲击地压防治技术研究

为研究厚硬顶板宽煤柱临空巷道冲击地压致灾机理,以彬长矿区文家坡矿4104工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场监测等方法,研究分析了两次回采扰动下宽煤柱垂直压力分布状态及覆岩活动规律,得出了该矿工作面集中动、静载荷的演化机制及冲击地压致灾机理。针对4104工作面临空巷道44.5m宽煤柱及顶板以上20m处厚硬砂岩岩层,设计了基于帮部煤体爆破卸压及顶板深孔爆破预裂卸压的动静载荷分源治理补强方案,通过微震监测结果分析,相比措施调整前临空巷道围岩活动性降低了95%,防治效果显著。     

浅埋深回采工作面冲击地压发生机理及防治

通过分析新疆某矿一段时间内现场矿压显现情况并结合实测微震和工作面支架压力数据,获得了冲击地压发生机理：坚硬厚层顶板是冲击地压发生的主要力源,采煤工艺影响和支架支护质量低导致顶板压力转移到工作面煤壁上,形成了煤体应力集中和弹性能量积聚,推进速度过快加剧了煤体应力和能量积聚程度,在煤体自身强冲击倾向性作用下导致冲击地压发生。据此提出冲击地压防治原则：避免坚硬厚层顶板的压力转移到煤壁上形成应力集中。具体方法为及时切断坚硬顶板,对煤体进行卸压爆破,并提高工作面支架初撑力。现场实践表明,防治效果明显。     

隐伏性突出煤层群保护层开采卸压瓦斯抽采技术研究

保护层开采是对于煤与瓦斯突出矿井开采煤层群时首选的经济有效的区域防治突出措施,但开采保护层时既要治理本煤层涌出的瓦斯,还面临着被保护层卸压瓦斯涌入保护层工作面。为有效抽采上保护层开采后的卸压瓦斯,利用保护层开采“卸压增透效应”,结合新田煤矿井下生产实际情况,以新田煤矿1402保护层工作面为例,介绍保护层工作面开采期间的瓦斯治理技术。     

坚硬顶板“孤岛”工作面冲击地压综合防治技术研究

根据耿村煤矿12230特殊空间结构体”孤岛“工作面的实际情况,通过理论分析及相同条件下冲击地压事故案例综合分析,判定该工作面冲击危险程度较高,易造成工作面及两巷的冲击,提出控制工作面回采速度、加强工作面上下端头及两巷超前加支护措施和大直径深孔卸压、煤层注水、断底爆破、监测等综合防治冲击地压技术方案。结合防治冲击地压监测数据,通过应力、微震等监测结果分析表明,采取措施后,工作面回采过程中日均微震频次与日均释放能量均有所下降,不规则煤柱影响区域应力得到明显降低,工作面实现了安全回采。     

矿井冲击地压预防措施研究

冲击地压作为煤矿开采过程中一种强烈的矿山压力显现形式,严重威胁工作面的安全生产以及矿工的生命安全。以新疆某矿101工作面为工程背景,综合其地质因素和开采因素两方面的评价结果,得出了101工作面的冲击危险性评价为中等冲击危险;提出了应用电磁辐射仪对工作面回采过程进行实时监测,来预防工作面冲击地压的发生;同时对冲击地压危险区域使用钻孔监测的手段,采取超前预裂顶板的卸压方式预防冲击地压的发生。     

韩家湾煤矿切顶卸压沿空留巷技术应用

为进一步提高煤炭资源回收率,以韩家湾煤矿214201工作面应用沿空留巷开采技术为背景,为确保工作面成功留巷,在工作面实施爆破切顶卸压技术实践。结合煤层顶底板岩石物理力学性质,通过理论分析与现场试验确定切顶卸压爆破技术参数,在实施爆破切顶前采用恒阻大变形锚索加强切顶侧顶板支护,之后采用爆破切缝技术定向切顶卸压。现场监测结果表明,爆破切顶卸压之后,顶板能够按照预定的方向切缝,在工作面回采过程中,通过对留巷支护参数及形式的设计,最终所留巷道效果明显,达到了沿空留巷的目的。     

断顶爆破治理冲击地压技术研究与应用

新汶矿区的主采煤层顶板均为较坚硬的砂岩,厚而坚硬的顶板较难垮落,在工作面回采过程中在采空区形成大面积悬顶,顶板对煤体压缩做功积聚大量的弹性能,为有效地防治冲击地压,确定了合理的爆破方案对顶板实施了爆破卸压,并通过数值模拟和应力现场实测表明,超前爆破明显改善了顶板条件,获得了有效的应力释放和卸压效果,从而很大程度避免了冲击地压的发生。     

深部应力主导型突出精准防控技术实践

以千米深井朱集西矿11-2煤层11501工作面为工程背景,进行了应力主导型突出精准防控技术应用研究,测试了煤层及其顶板厚硬岩层瓦斯力学参数,评价了煤层突出危险性及煤岩层冲击倾向性,分析了11501工作面回采动力灾害属性,研究了动力危险区划分方法并进行了区域预测,制定了针对高应力危险的大直径钻孔、顶板深孔预裂爆破、煤层注水区域卸压措施及顺层钻孔预抽区域防突措施,配套了工作面回采邻近层瓦斯涌出治理技术,考察了动力危险防控及瓦斯治理效果。结果表明:回采期间局部预测最大钻屑量为3.9 kg/m、最大残余瓦斯含量为5.14 m^3/t、回风流瓦斯浓度维持在0.45%以下,未出现预测指标超标及瓦斯超限事故,实现了应力主导型突出动力灾害分区、分级的精准防控。     

煤层顶板裂隙高位定向长钻孔安全高效抽采技术的研究与应用

放顶煤开采期间,上覆岩层受到矿压的影响,形成冒落带、裂隙带、弯曲下沉带,工作面采空区遗煤和围岩涌出的大量瓦斯飘浮在上方裂隙带区域,造成瓦斯聚集并向外涌出,形成了安全隐患,因此必须将该区域瓦斯抽出来;以往治理采空区瓦斯主要采用顶板裂隙高位钻场、顶板高抽巷等措施,但是这2种方法施工成本较高,且施工周期长,对生产接替影响较大。煤层顶板裂隙高位定向长钻孔安全高效抽采采用大功率钻机+定向钻进技术,在裂隙带施工控制整个回采范围的长钻孔,减少采空区和邻近层瓦斯向工作面空间的流动,真正实现了“以孔代巷”,既节省了成本,又缩短了工期,还提高了采空区瓦斯抽采的连续性、稳定性,减少了采空区瓦斯向外涌出,提升了瓦斯抽采效果,促进了煤矿安全高效发展。