采动应力监测系统的设计

提出了采动应力监测理论,开发研制了采动应力监测系统,并进行了采动应力场监测实践,针对冲击危险工作面进行了监测和预测。监测实践表明,采动应力监测系统能够准确监测采动影响条件下工作面前方煤岩体的应力变化,据此能够有效评价工作面前方冲击危险区的冲击危险等级,为冲击矿压预测与防治提供了先进、适用手段。     

坚硬顶板卸压爆破对冲击矿压防治的数值分析

理论分析和实践都表明了深孔卸压爆破可以改变煤岩体中应力分布，大量释放坚硬顶板和煤岩体中所积聚的弹性能，可以有效地避免冲击矿压的发生或者降低冲击矿压的力度。本文以现有资料为基础，对顶板爆破进行系统的、有效的数值模拟分析，并结合电磁辐射进行现场监测，可以较为准确的验证卸压爆破效果，以确定合理的爆破参数。     

煤层硬度与厚度对冲击矿压影响的数值模拟

在坚硬顶板和底板的“两硬”条件下,对不同煤层厚度和硬度对煤岩体中的垂直应力分布的影响,也即反映了对煤岩体中发生冲击矿压危险性的影响进行了模拟．通过组合煤岩试样的试验结果验证了数值模拟的正确性,根据煤岩体相互作用的理论分析了其原因．在“两硬”条件下,煤层厚度与硬度的变化对煤体中的应力分布有着很大的影响,从而对煤岩体系统中冲击矿压的发生有着很大的影响．随着煤层厚度的减小,在煤岩体中产生的应力集中将增大;随着煤层硬度的增加,煤岩体中的最大垂直应力也将增大,从而也增加了冲击危险性．     

爆破诱发冲击矿压的原因及微震信号的波谱分析

在冲击矿压危险的煤矿巷道掘进施工中,爆破作业是冲击矿压的主要诱发因素。通过对爆破诱发冲击矿压的原因进行分析并结合微震监测到的爆破诱发冲击矿压的事件对微震波形进行的频谱分析。认为对冲击起主要诱发因素的是爆破产生的应力波和地震波,其增加煤体的动应力和破裂面的应力反射诱发了冲击。爆破震动波相对于冲击矿压产生的震动波是高频、低能量、作用时间短的事件。爆破震动波本身不能产生冲击矿压,而是使处于极限应力平衡状态下的煤体发生了突变。     

大倾角煤层孤岛工作面采动应力演化规律研究

为指导大倾角煤层孤岛工作面矿压防控,以王家山煤矿203工作面为工程背景,通过数值模拟和现场实践,揭示该类孤岛工作面采动应力演化规律及冲击危险性。结果表明:在北部采空区、小窑破坏区和东部采空区的耦合影响下,203工作面回风巷侧采动应力集中程度高于运输巷侧;203工作面周围煤岩体存在顶煤和底煤双剪切带,导致顶板侧顶煤在重力作用下易于破碎放出,而顶板侧底煤的应力集中程度进一步加剧。基于采动应力集中系数K的分区结果和现场钻屑监测,203工作面回风巷是矿压防治的重点区域。提出综合大直径钻孔卸压和煤体卸压爆破的分级解危措施并在现场实施,解危效果显著。     

大采深工作面防治冲击矿压技术研究

随着开采深度的不断加深,冲击矿压危险越来越大.以孔庄煤矿为例,论述了孔庄矿7433综采放顶煤单侧采空工作面防治冲击矿压技术,通过对工作面及两巷矿压观测及记录,分析了单侧采空工作面煤柱应力分布特点,确定了孔庄矿7433工作面冲击危险性较高.制定了冲击矿压监测方法及解危措施,利用三种监测方法和三种解危措施相结合的评价方法,即“监测-卸压-再监测-再卸压”,解除了孔庄矿冲击矿压的威胁,保证了工作面的安全回采,提高了矿井经济效益.     

华丰煤矿微震监测与冲击地压影响因素分析

针对华丰煤矿1410工作面冲击地压常发生在工作面推进至见方、来压、煤柱和断层影响区域,研究了工作面见方、来压、煤柱、断层4个影响因素与微震监测的关系.研究表明:工作面距见方位置40～60 m时冲击危险性开始增加,见方位置处危险程度最大;周期来压期间冲击危险性要明显大于其他时期;煤柱对冲击地压的影响可达50 m以上,距煤柱10～20 m时,危险程度最大,距断层40～60 m时,受采动应力与构造应力相叠加,冲击危险性加大.最后采用矩法估计法计算分析,得出了华丰矿六煤遗留煤柱对冲击危险性影响最大,权重系数为0.389,断层次之,为0.326,来压和见方影响相对较小,分别为0.153和0.132.经计算得出了冲击危险性的综合评价指数,同时结合微震监测结果,可实现对冲击地压的预测与评价.     

工作面回采期间冲击地压危险性分析及防治

对湖西煤矿31202工作面回采期间进行冲击地压危险性预估与评价,分析了工作面矿压显现的动静载荷的影响因素,并采用FLAC~(3D)软件进行工作面采动应力场的数值模拟,着重分析了随着工作面开采煤体内支承应力的移进,利用模拟结果分析了工作面冲击危险的因素并对危险区域进行划分,最终对可能引起冲击地压的动、静载荷提出不同的防治方案。     

不规则工作面冲击矿压防治技术研究及应用

对不规则工作面进行多因素耦合的冲击矿压危险性分析,得到了该工作面的冲击危险性,并找出了危险区域。采用数值模拟方法,研究该不规则工作面的应力演化规律,发现断层及拐角煤柱附近应力明显高于其他区域。针对该工作面的不同危险区域及应力分布规律,提出冲击矿压综合防治技术。首先采用微震系统、钻屑法等预警技术对矿井进行整体和局部监测;然后采用煤层注水,大直径深孔卸压,深孔卸压爆破等技术对危险区域进行解危处理,有效地避免了冲击矿压灾害的发生。     

深埋复杂不规则孤岛工作面冲击矿压机制研究

为研究大埋深下不规则孤岛工作面开采对冲击矿压的影响,基于覆岩空间结构理论,分析了某矿3112孤岛工作面覆岩结构及其大尺度破断运动对工作面煤岩体的影响,并根据掘进期间微震监测对孤岛面的回采进行冲击危险的动态评价。通过理论分析与数值模拟,从煤岩体静载应力和动态破坏2方面分析孤岛煤柱诱冲机制。基于能量守恒定律,研究了主关键层破断瞬间覆岩稳定性和能量释放、转化过程,主关键层的破断运动对工作面矿压显现影响剧烈。数值计算分析了不同开采尺度对孤岛面冲击的影响,随着开采尺度的增大,煤体的静载应力峰值逐渐升高并接近临界应力,冲击危险程度升高。最后基于动静载组合诱发孤岛煤柱冲击机制,探讨了孤岛面冲击矿压防治措施。现场实践表明,钻孔卸压和顶板预裂爆破有效地控制了高能量震动事件的产生。     

近直立特厚两煤层同采冲击地压机理及防治

针对急倾斜特厚煤层特殊的赋存条件和开采技术条件,基于区域构造应力特征和地应力实测结果,建立了急倾斜特厚煤层水平分段开采两侧采空岩柱的外伸梁力学模型,分析得到了近直立特厚水平分段两煤层同采条件下两侧采空岩柱对煤体的"撬杆效应"构成了冲击地压的力源并获得其表达式,提出了由于该力源作用在煤体上产生的应力随时间的变化率达到或超过煤体的动态破坏应力指数而发生冲击地压的致灾机理。数值模拟结果和现场微震统计结果表明,主要受水平构造应力影响下的两侧采空岩柱在开采水平以下出现了应力集中和能量集中区域。据此提出了在开采水平超前工作面定期通过爆破和高压注水降低岩柱应力集中程度进行冲击地压解危,效果检验表明防治效果显著。     

防治冲击地压技术在高瓦斯矿井的应用

在深部开采条件下,一些高瓦斯矿井出现了煤与瓦斯突出和冲击地压并存的现象。通过对平煤十矿动力现象资料进行初步分析,提出用煤层注水、深孔卸压爆破和水力压裂技术来防治冲击地压和消除突出危险。结果表明:煤层注水不仅达到了防冲和消突的效果,还有效地降低了粉尘;深孔卸压爆破有效地消除了冲击地压的威胁,水力压裂在消除突出危险方面效果明显。     

冲击矿压危险源及其层次化辨识

冲击矿压发生存在冲击矿压危险源,给出了冲击矿压危险源概念;通过对微震监测技术、地音监测技术以及采动应力监测技术应用效果的对比分析,提出冲击矿压危险源的辨识是冲击矿压防治的前提;冲击矿压危险源辨识技术存在各自适用范围,对于冲击矿压危险源的搜索定位必须实现层次化。     

华亭煤矿冲击矿压综合防治技术研究与应用

针对华亭煤矿进入深部开采冲击矿压日益凸显,严重危及矿井安全生产的现状,加大资金投入,加强技术研究,综合分析冲击矿压发生的原因,采取声发射、微震、电磁辐射、钻屑等综合监测手段,分区分级预测预报冲击矿压;采取顶板深孔爆破、煤体卸压爆破、煤层及顶板注水、钻孔卸压等综合防治手段,按照不同地点冲击矿压的危害程度,分级分区地开展矿压防治工作,达到冲击矿压综合防治的目的。     

基于应力法的冲击地压预测系统的研发与应用

冲击地压发生前期,煤岩体深部弹性能量产生传递转移,同时产生间歇性的应力脉冲信号,针对应力脉冲信号的传递特性,利用新研制的冲击地压信号记录监测仪,实现了对应力脉冲信号的连续动态监测与自动分析,开发了冲击地压预测预报信息软件系统,有利于冲击地压的预测预报与防治。     

深井火成岩侵入工作面冲击矿压防治

基于赵楼煤矿1302工作面运输巷火成岩侵入区二次底板型冲击矿压的分析,指出较高的原岩应力和底板火成岩与围岩变形不协调,使得火成岩区产生应力集中和弹性能量积聚,火成岩突然断裂导致能量突然大量释放是底板冲击的根源。通过煤体卸压爆破、底板预裂爆破可减小火成岩两翼的应力和火成岩中部所受的弯矩,可有效改变火成岩的受力状态和能量释放速率,达到控制底板冲击矿压发生的目的。     

回采过程中煤层冲击危险性评价方法研究

简述了冲击矿压发生的机理,论述了煤层冲击危险性的影响因素。提出了简单实用的煤层冲击危险性评价方法。采用数值模拟方法研究了回采过程中巷道周围的应力变化情况,根据巷道围岩的力学性态,分析了巷道周围冲击危险性。     

焦坪矿区坚硬顶板冲击矿压发生机理与防治对策

根据焦坪矿区覆岩的赋存特征,类比了其他矿区的冲击矿压案例,提出了焦坪矿区潜在的重大冲击灾害性。以具体工作面为例,参考已有的煤岩体冲击倾向性和物理力学性质实测结果,结合顶板运移实测结果,以冲击矿压发生的三因素理论为指导,从冲击倾向性、力源因素、煤岩体组成结构等三方面论证了孕育冲击矿压的成熟条件,在此基础上提出了有针对性的防冲措施。     

爆破卸压关键参数对冲击危险性变化趋势的影响规律

从无限煤岩体内爆破后的静态效果角度研究了爆破卸压对冲击危险性变化趋势的影响规律。利用数值模拟手段,重点分析了保护带宽度b和炮孔俯角θ对巷道冲击危险性变化趋势的影响规律。结果表明,b值的合理范围应使卸压侧巷帮呈现小"内峰"、大"外峰"的应力分布状态,其他取值均不利于巷道冲击危险性的降低。爆破孔的俯角θ决定着帮部和底板的卸压效果消长关系。