开滦矿区深部冲击地压显现规律及其主控因素的探讨

 摘要：本文对开滦矿区唐山矿和赵各庄所发生的冲击地压事故进行了统计分析,阐述了开滦矿区深部冲击地压灾害的显现特征,并探讨了开滦矿区深部发生冲击地压的诱因,认为构造应力、煤岩体物理力学性质、开采深度和开采技术条件是开滦矿区深部冲击地压发生的主控因素。另外,通过对开滦矿区冲击地压的诱因分析并结合开滦矿区深部实际情况,提出了治理开滦矿区深部冲击灾害的合理措施。     

兖州矿区深部开采冲击地压防治技术与实践

兖州矿区大部分矿井已进入深部开采,针对冲击地压危险越来越严重的问题,开展了一系列技术研究及防治实践。提出了按加载方式和应力来源的冲击地压分类方法,将兖州矿区发生的冲击地压划分为煤柱应力集中型、顶底板应力集中型、震动能量释放型,研究了各类冲击的发生机理;开发了冲击地压危险的区域预测、应用监测系统以及局部检测的冲击危险综合预测技术;采用了多种类型的爆破卸压及钻孔卸压为主的综合治理技术;建立了完善的组织管理制度,制定了冲击地压的防护措施,建立起系统有效的综合防治技术体系,保证兖州矿区深部采区的安全高效开采。     

开滦矿区深部构造区动力灾害防治技术研究

针对开滦矿区开采深度大、地质条件复杂、原岩地应力大、采动应力叠加等不利因素,进行了本矿区动力灾害的防治研究。分析了冲击地压诱发因素,建立了构造区综合防范体系,采取了断顶、断底、大直径卸压、深孔爆破、加强支护和提高人员防护措施等防治技术,为开滦矿区深部煤层安全开采提供了技术保障。     

浅谈我省统配煤矿的冲击地压

在井工开采中,冲击地压是发生在岩石及煤介质内最危险的现象。随着我国煤矿井工开采深度的不断增加,冲击地压问题日益突出,它已构成新的煤矿自然灾害。我省开滦矿区已面临冲击地压威胁,其他大部分矿井也已进入深部水平开采,因此,认识、研究和防治冲击地压的问题逐渐提到日程上来。本文想从我省深部煤层埋藏条件出发,结合开滦唐山矿发生冲击地压的情况,浅谈我省井工开采中冲击地压发生的可能性。     

我国东北矿区冲击地压发生特征及防治现状

东北三省是我国重要的煤炭生产基地,随着资源开采进入中后期,矿井开采深度加大,冲击地压事故频发,冲击地压防治工作面临巨大挑战。通过问卷调查和实地调研相结合的方法,分析我国东三省冲击地压目前的发生现状、矿井特征、发生特征、发生类型以及监测预警手段、防控防治方法等,剖析近年来典型冲击地压事故发生诱因,收集汇总矿方与监察部门反映及调研发现的共性问题并给出了建议。结果表明:东北矿区冲击地压发生历程可分为灾害初现、逐步增加、集中爆发和相对平稳4个阶段,矿区现有冲击地压矿井20座,具有煤层埋深大、赋存条件复杂、上覆厚硬顶板、地应力水平高等特征;冲击地压显现具有埋深较大,煤岩具有冲击倾向性和地质构造参与明显等共性特征,发生原因主要归结为上覆坚硬厚层顶板,开采布置不合理和地质构造活化等,近年来东北矿区典型冲击地压事故可划分为深部动静载叠加型和深部高静载加载型;东北矿区冲击地压防控工作开展较早,监测预警手段较全面且多种设备并行监测,但实际应用效率不高;现有冲击地压防治方法偏重局部解危,区域防范的重视与落实需进一步提升。     

煤矿深部开采冲击地压监测解危关键技术研究

针对煤矿深部开采冲击地压监测防治难题,采用理论分析、数值模拟、室内试验和现场监测相结合的综合研究方法,研究了深部应变型、断层滑移型和坚硬顶板型三类冲击地压的致灾机理,提出了煤岩组合冲击能速度指数和卸围压冲击能速度指数两个新指标,建立了与冲击地压类型相适应的煤岩冲击倾向性评价体系,获得了深部开采三类冲击地压的前兆信息特征,给出了以深部开采冲击地压类型为导向的监测预警及组合式卸压解危方法,研发了钻孔施工与预警同步一体化技术。结果表明:① 深部应变型冲击地压是围岩系统能量积聚大于能量释放与耗散之和的结果;与浅部开采相比,深部坚硬顶板破断释放的变形能明显增大,以及深部断层更易发生错动滑移;② 深部应变型和深部坚硬顶板型冲击地压的冲击倾向性评价需在国家标准基础上分别增加卸围压冲击能速度指数、煤岩组合冲击能速度指数,而对于深部断层滑移型冲击地压,这两个指标均需增加;③ 深部应变型和深部坚硬顶板型冲击地压监测预警应以能量和应力判据为主,但深部断层滑移型冲击地压应以能量判据为主;④ 深部应变型冲击地压解危方法优先顺序为开采保护层、大直径钻孔、断底和煤层注水;深部坚硬顶板型冲击地压解危方法优先顺序为开采保护层、深孔断顶爆破、大直径钻孔、断底和煤层注水;深部断层型冲击地压解危方法优先顺序为开采保护层、大直径钻孔和煤层注水;⑤ 采用钻孔施工与预警同步一体化技术,可在钻孔施工过程中通过监测煤粉量和应力变化信息,对施工过程中可能发生的冲击危险进行同步预警。煤矿深部开采冲击地压防治作为一个复杂的系统工程,以科学分类为基础的系统防治技术体系仍是深部开采冲击地压需要重点攻关的研究方向。     

深部不规则大孤岛工作面冲击地压预测与防治技术

以开滦唐山矿深部、形状不规则、大孤岛冲击煤层工作面为试验研究对象,研究了该地质开采条件下的冲击地压现象的发生机理、冲击地压预测与防治方法、工作面安全开采条件等;建立了深部不规则大孤岛工作面条件下冲击地压现象预测与防治理论体系.利用现场试验、计算机数值模拟和理论分析等手段,初步掌握了深部不规则大孤岛工作面复杂条件下冲击地压发生的机理、冲击地压预测方法,通过试验得到解决深部不规则大孤岛工作面冲击地压的新方法.     

鄂尔多斯深部矿区冲击地压防治思考

根据国家能源西进战略,鄂尔多斯矿区近年来新建了部分深部矿井,由于缺乏深部开采经验,其在矿井建设阶段未充分考虑冲击地压因素,导致矿井在开采过程中面临冲击地压灾害.通过对鄂尔多斯深部矿区冲击地压显现现场调研,分析了其冲击地压影响因素,提出了鄂尔多斯深部矿区冲击地压研究方向.鄂尔多斯深部矿区受开采深度、煤岩冲击倾向性、顶板特...     

开滦煤炭深部开采冲击地压发生规律与监测技术研究

冲击地压是威胁煤矿安全生产的严重灾害之一,是由于煤层顶、底板所聚积的大量弹性能,因开采扰动而瞬间释放,从而造成严重破坏.开滦矿区煤系地层的顶、底板均由刚性相对较差的砂岩、泥岩组成,大多数矿井因开采历史较长而进入超过千米的深部开采阶段,地应力不断增大,高应力状态成为诱发冲击地压发生的关键因素.文章依据煤炭深部开采冲击地压...     

深部开采的突出和冲击耦合致灾机理探讨

鉴于我国煤炭深部开采面临的高瓦斯、高应力、低渗透性的问题,分析了煤与瓦斯突出和冲击地压的特点,探讨了深部开采时突出和冲击的耦合致灾机理及监测防治手段。提出了"爆破解危-柔性吸能-强力支护"的冲击地压防治体系。     

开滦矿区地下开采技术进步实践

开滦矿区在跨跃3个世纪地下开采的历史进程中,围绕提高经济效益,追求科技进步,在开采技术进步实践中,研究探索采煤方法改革和机械化开采技术进步。逐步探索出了“开滦型”高产高效矿井建设经验,并将之用于开滦矿区的开采技术及采煤机械化装备之中。     

深井冲击地压特征及煤岩结构动力失稳分析

本文在总结开滦赵各庄矿（-1100m）发生的两次冲击地压特征的基础上,从材料强度破坏、结构失稳、能量释放理论,分析了千米深井高应力、强流变回采巷道冲击地压的发生机理,同时指出煤岩体结构动力失稳破坏的临界状态,是围岩渐进变形过程中细观裂纹突变、分叉形成不同力学特性的多介质组合体的结果,并对其脆塑性结构进行初步稳定性分析。最后总结了赵各庄矿冲击地压防治对策及经验。     

冲击地压层次化监测及其预警方法的研究与应用

为能有效地预警冲击地压灾害,总结了冲击地压常用监测方法及其优缺点,指出了目前冲击地压监测所存在的问题,并以其发生机理为基础,建立了冲击地压层次化监测的应用模型,认为采用互补性较强的层次化监测模式,可综合彼此的特点,弥补各自的不足。结合大同忻州窑煤矿现场实例,认为微震监测技术可在矿井全局范围内实时监测冲击危险区域以及掌握其动态发展情况;通过电磁辐射监测的配合,能动态了解采掘空间近场围岩应力的变化情况,从而确定更小的局部危险区,加上钻屑法的具体地点检测可进一步判定冲击危险程度。并较为全面、深入地研究了微震、电磁辐射及钻屑量预警冲击地压的分析方法。实践证明：具有互补性较强的层次化监测技术能够在空间内形成“全局-区域-局部”的全方位监测,在时间上可达到“实时-连续-动态”的监测目的,能有效预警冲击地压灾害。     

开滦矿区14煤煤厚特征及沉积环境分析

开滦矿区是河北省主要的煤炭生产基地，矿区内石炭-二叠系煤系地层含煤丰富。为了探究矿区内14煤赋存特征，通过对开滦矿区见14煤钻孔进行统计分析，采用沉积地层学、煤田地质学、煤岩学，深入分析开滦矿区的原始沉积环境与煤层赋存特征。研究认为14煤赋存特征主要受原始沉积环境影响，其沉积环境早期以澙湖相为主，由于水下障壁沙坝的存在，使得澙湖内水动力弱，并在沙坝向陆一侧较早沉积泥炭。由于陆地不断向海推进，研究区逐渐过渡到潮坪相最终暴露于地表，使得研究区内广泛沉积泥炭，后期又由于海侵作用过渡到浅海相，终止了泥炭的堆积。     

唐山露天煤矿集中区地质环境质量评价体系构建

为了更好地治理和修复矿区地质环境,减少资源消耗,以唐山开滦煤矿集中区作为研究对象,构建了唐山露天煤矿集中区地质环境质量评价体系。该煤矿集中区位于河北省唐山市境内,以中厚煤层为主,根据矿区的综合影响程度,明确整体地质环境,挑选开滦煤矿集中区地质环境数据中的评价因子,建立多层次和多阶段评价体系模型,计算关联系数和数列;根据各指标对地质环境质量的贡献大小确定权重,实现评价体系的构建。经过分析检验,评价体系内各项指标均能够反映开滦煤矿集中区地质环境影响程度,具有较好的分类效果;通过构建的评价体系能够准确了解开滦煤矿集中区的地质环境情况,便于后期及时治理修复破坏区域。     

开滦矿区炼焦煤资源分布及特性

对开滦矿区炼焦煤资源的分布情况及特性进行分析,主要从黏结性及结焦性等方面分析了开滦洗精煤的煤种优势。从实践可知,配入开滦炼焦煤,焦炭的冷热强度均有不同程度的提高和改善。     

开滦矿区煤岩动力灾害的构造应力环境

运用空心包体地应力测量方法进行了开滦矿区地应力测试,系统分析了开滦矿区地应力场的类型、作用特征及其与区域构造的关系,在此基础上分析了开滦矿区煤与瓦斯突出、冲击地压和底板突水等煤岩动力灾害与矿区地应力场之间的内在关系。研究表明开滦矿区地应力场属于大地动力场,地应力以水平构造应力为主导,且属于高应力区。矿区地应力场的量值和方位受开平向斜的控制,开平向斜轴部区域应力值最高,随着远离轴部,应力值逐渐降低;最大主应力方位与开平向斜轴部走向近似垂直。构造应力场对开滦矿区煤体结构、瓦斯参数、煤体渗透特性等具有控制作用,开滦矿区煤与瓦斯突出和冲击地压发生在地应力值最高的开平向斜轴部区域,底板突水发生在地应力最低的开平向斜翼部区域。开滦矿区煤岩动力灾害具有统一的构造应力环境。     

桑树坪煤矿3号煤层煤与瓦斯动力灾害治理实践

桑树坪煤矿面临2号煤层局部薄化不可采、11号煤层含硫高且底板奥灰水害威胁情况,严重突出厚煤层3号煤层无保护层开采。针对矿井煤层赋存及瓦斯灾害特点,在进行矿井概况分析和煤层开采程序论证后,提出采用底板岩巷穿层钻孔水力扩孔强化卸压预抽煤巷条带煤层瓦斯,结合密集顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯进行区域防突;针对应力主导型动力灾害,在工作面回采前采用顶板预裂爆破卸压降冲等技术防治。实践表明,结合上述措施,同时采用顶板控制预裂爆破弱化降冲工艺技术,是治理桑树坪煤矿3号煤层地应力主导灾害的可行方法。通过矿井南一采区、北一采区和北二采区采掘部署调整和优化,为矿井区域防突措施执行及瓦斯抽采提供了时间和空间。     

唐山矿铁路煤柱覆岩离层注浆减沉开采方案分析

为了经济可靠开采唐山矿铁路煤柱,分析了开滦唐山矿铁路压煤的现状,通过理论计算和方案比选,采用了覆岩离层注浆减沉开采技术,在唐山矿铁二区实施了铁路煤柱的开采,取得了比较显著的经济效益和社会效益,为类似条件下的煤柱开采提供了一种新的技术途径.