深井区段煤柱冲击地压静载荷探测及综合防控技术

针对郓城煤矿1301工作面临空80m区段煤柱冲击地压防控难题,分析了区段煤柱冲击地压发生的主导因素,采用震波CT原位探测技术评价区段煤柱冲击危险性,制定了综合防治方案并进行现场应用。结果表明：80m区段煤柱冲击地压载荷源为高自重应力、强构造应力与采空区侧向支承压力叠加而成的静载荷|基于静载荷探测的震波CT原位评价技术揭示区段煤柱测区内冲击危险指数C=0.5～0.7,具有中等冲击危险|巷帮大直径钻孔强预卸压可转移高应力、改变煤层积聚弹性能的条件,巷道全断面支护加固来增强围岩的整体抗冲能力,确定合理推进度降低开采扰动,综合监测预警确定动态冲击危险区并及时卸压解危,现场应用表明防治效果明显。     

基于震波CT探测的工作面冲击危险性评价及防治

为了提高工作面冲击地压防治效率,鉴于集中静载荷在冲击启动过程中的基础作用,以陕西某矿为工程背景,采用震波CT对工作面开展集中静载荷原位探测和冲击危险性评价,划分冲击危险区域,制定针对性防治方案。结果表明,煤层强冲击倾向性、开采深度大、上方厚硬顶板以及相邻工作面采空区顶板悬而不垮使工作面冲击危险性升高;工作面探测区域内煤层总体处于中等冲击危险等级,并准确划分了冲击危险区域。采用顶板爆破、煤层帮部及底板大直径钻孔卸压技术,切断力源,转移应力,由原来的“防治全巷道”转变为“防治重点危险区域”,提高冲击地压防治效率,得以保障工作面的安全回采。     

厚硬冲击煤层宽煤柱诱发冲击地压机理及防治

针对呼吉尔特矿区厚硬冲击煤层宽煤柱诱发冲击地压现象,通过现场实测和数值模拟,分析了宽煤柱垂直应力分布特征,通过理论分析,揭示了宽煤柱发生冲击的结构条件;基于冲击地压"三因素"机理,研究了宽煤柱诱发冲击地压机理:在侧向支承压力和工作面采动应力叠加影响下,具有冲击倾向性的宽煤柱应力高度集中,当其达到极限强度发生卸载时,由于煤柱体刚度与顶板岩层刚度相近,造成煤体运动速率很大,呈现冲击地压显现。在此基础上,提出了小煤柱护巷和断顶爆破等措施降低煤柱应力、采用大直径钻孔卸压和煤层注水等措施改变煤体刚度的防治策略,针对311103工作面提出了采取断顶爆破和大直径钻孔的组合防治方法,宽煤柱应力集中程度出现明显降低,防治效果较为显著。     

安全开采冲击地压危险煤柱

本文以安全开采冲击地压危险煤柱，采取缩防治方法，实现安全生产的实践的依据。探讨煤矿冲击地压发生的基本规律和特殊条件下采矿－高应力区开采，冲击地压防治方法。     

安全开采冲击地压危险煤柱

本文以安全开采冲击地压危险煤柱，采取综合防治方法，实现安全生产的实践为依据，探讨煤矿冲击地压发生的基本规律和特殊条件下采矿—高应力区开采，冲击地压防治方法。     

冲击地压危险煤柱的安全开采

文章探讨了安全开采冲击地压危险煤柱的方法。     

基于震源CT的区段煤柱宽度影响下的冲击风险特征研究

为了研究不同区段煤柱宽度影响下的冲击风险特征,以亭南煤矿307工作面的冲击风险评价为例,通过震源CT探测以及巷道应力探测相结合的方法,探究区段煤柱宽度影响下的冲击风险的应力特征,用震波反演出云图的形式来进行冲击风险区划分。结果表明：小煤柱区域危险区基本集中在上下巷道附近,运输巷道大部分处于无冲击危险的状态;小煤柱-集中巷区域中冲击危险区的范围和数量明显较高,整体上处于中度危险或以下,危险区基本上分布于整个小煤柱-集中巷区域;大煤柱区域冲击危险的区域较多,且基本处于中度及以上,但运输巷道和整个大煤柱区域的工作面基本上处于无冲击危险的状态下。基于此,采取分区分级解危措施,以提高冲击地压防治效率。     

冲击地压矿井综采工作面区段小煤柱合理性研究

合理宽度区段煤柱的留设对综采工作面临空巷道动力显现、冲击地压防治具有重要作用。以纳林河二号矿井2种宽度区段煤柱综采工作面为研究背景,首先,采用理论计算分析确定综采工作面合理区段煤柱宽度;其次,采用FLAC^3D数值模拟软件,分析2种宽度区段煤柱综采工作面回采期间煤柱、巷道应力场和塑性场分布特征,得到2种宽度区段煤柱条件下煤柱和巷道的力学特征;最后,收集现场微震、应力监测数据进行对比分析,验证动静载叠加条件下区段小煤柱留设合理性。研究区段小煤柱对鄂尔多斯地区综采工作面防冲具有积极意义。     

孤岛煤柱防治冲击地压技术实践

该文根据孤岛煤柱开采地质条件和开采技术条件,综合分析评价其冲击危险性,圈定冲击危险区域,制定综合防治方案和防治措施,减缓和消除冲击地压威胁,保证了煤柱安全开采。     

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。     

煤矿冲击矿压动静载叠加诱发原理及其防治

煤矿冲击矿压动力灾害日趋严重,且浅部也出现了该现象。理论研究了动载与静载叠加诱发冲击矿压的能量和应力条件,系统地提出了动静载叠加诱发冲击矿压的原理,并分析了煤矿动静载特征,根据应变率对煤矿载荷状态进行了界定,试验研究了煤岩力学特性与应变率的关系以及动静叠加作用下煤的破坏形态。结果表明：随着应变率增大,煤岩强度、弹性模量呈指数关系增大,当静载占比较大时,煤岩呈剪切破坏;当动载占比较大时,煤岩呈现劈裂甚至爆裂破坏。当动静叠加接近煤岩强度时,单轮或多轮动载作用可诱发煤岩冲击破坏;当动静叠加远小于煤岩强度时,多轮动载虽然能使煤岩产生损伤但难以诱发冲击破坏。动静叠加诱发冲击矿压表现为2种类型：① 高静载型,深部开采时,围岩静载较高,矿震产生的微小动载增量可使叠加载荷超过煤岩冲击破坏临界而诱发煤岩冲击破坏;② 强动载型,浅部开采时,围岩静载较小,强矿震的冲击动载较大,叠加载荷超过煤岩冲击破坏临界导致煤岩冲击破坏。基于冲击矿压的动静载叠加诱发原理,讨论了冲击矿压监测及防治思路和方法。     

上覆遗留煤柱作用下冲击矿压预测预警案例研究

以三河尖煤矿92201工作面运输巷在上覆7煤上山保护煤柱下掘进诱发的冲击矿压为例,采用震动波CT技术对待掘区域应力场进行反演,预测冲击危险区域,并在掘进过程中实时监测分析矿震动载特征,对冲击危险进行预警。研究表明:震动波CT技术可有效反应煤岩体内未知因素对应力分布的影响,实现大范围应力探测,较常规解析和数值等分析方法更为有效,利用该技术可提前和分时段预测冲击危险区域分布;结合掘进过程中的矿震时空演化规律分析,可对冲击危险区域进行有效确认和实时预警,实现了动载与静载结合对冲击危险进行提前预测与实时监测预警。利用该套技术方法分析表明,上覆遗留煤柱长时间受矿压作用,其集中应力分布明显向煤柱煤壁深处转移,导致区域应力分布异常,冲击矿压防治难度加大。92201巷道冲击矿压显现证实了以上结论和该套技术方法的有效性。     

遗留煤柱诱发冲击地压机理及其防治技术研究

以某矿5301工作面40 m宽遗留煤柱为背景,通过理论计算和数值模拟得到遗留煤柱的垂直应力分布特征,并基于此研究了诱发冲击地压的机理:遗留煤柱未受工作面回采影响之前,所受阻抗力大于冲击力,发生冲击地压的可能性较小;但在回采阶段,工作面超前支承压力和煤柱原有应力叠加,造成冲击力大于阻抗力,冲击危险性大大增强。据此划分危险区范围及危险程度,通过对危险区实施预卸压和解危措施,使得工作面安全通过遗留煤柱危险区。应力动态监测结果验证了分析结果的准确性。     

煤矿深部开采冲击地压灾害结构调控技术架构

为实现上覆煤柱影响区冲击地压的整体可控性,提出利用复合弱化结构进行冲击能量耗散,在阐述复合弱化结构定义、分类和弱化度及上覆煤柱导致冲击地压发生机理的基础上,分析了复合弱化结构的防冲力学机制。结果表明：弹性能指数、冲击能指数随复合弱化结构弱化度的增大而降低;复合弱化结构将冲击危险区域的弹性能分段耗散,能有效改变煤岩弹性能释放模式;对既定的残留煤柱采用顶板(煤)预破坏措施实现冲击能量的耗散。在唐山矿煤柱区域进行了现场试验,采取整体耗能措施后,冲击危险区域的钻孔应力值和钻屑量均小于发生冲击地压的临界值,保证了煤柱区的安全生产。

     

连续尖角煤柱影响工作面冲击危险分析与防治研究

以东滩煤矿14320工作面为工程背景,采用数值模拟、理论分析和工程实践等方法,分析了该工作面煤岩冲击倾向性、地质构造、地应力和坚硬顶板等冲击地压影响因素,研究连续尖角煤柱影响区域应力场演化特征,采用综合指数法和多因素耦合评价方法划分工作面冲击危险区域及危险程度,并采取相应的防治措施。结果表明：工作面回风平巷侧受连续尖角煤柱影响,其应力集中程度大且连续尖角煤柱具有应力累积效应,为强冲击危险区域;运输平巷受3条断层和开采扰动共同影响,为中等冲击危险区域;开切眼巷道受50.2 m矿界煤柱影响,为弱冲击危险区域。针对以上冲击危险区域,采取煤层注水、大直径钻孔和钻屑法等综合解危措施,经验证效果良好。     

窑街矿区冲击地压防治技术

冲击地压是煤矿重大灾害之一,窑街矿区的3对矿井先后被评价为冲击地压矿井,经过分析和研究,该矿区冲击地压发生机理为厚硬顶板破断产生大能量震动,静载应力集中和矿震动载扰动叠加作用.依据冲击地压机理制定了冲击地压治理技术方案,矿区冲击地压发生的频率和能量得到有效控制,为矿井安全生产提供了保障.     

煤矿冲击矿压预测和防治技术浅析

结合镇城底煤矿22605工作面的地质情况和矿压情况,提出了煤炭生产中冲击矿压的预测和防治措施。通过对22605工作面的地质情况和监测数据分析处理并探究了该工作面矿压显现规律,为其设计了一套适合本工作面的冲击矿压监测和防治体系。防治体系有预防和临时解危双重防治措施,从这两方面考虑可以做到全面防治冲击矿压。该体系可以实现矿井的安全生产,保证工作人员的安全。另通过分析冲击矿压发生的基本原理和监测到的数据,建立煤矿冲击矿压防治体系,能够及时有效地将蕴含在煤体中的冲击矿压释放和消除,达到安全生产的目的。     

冲击地压矿井采区下山保护煤柱合理宽度研究

留设合理宽度的采区下山保护煤柱是防范采区下山发生冲击地压的关键。为探讨冲击地压矿井采区下山保护煤柱宽度的确定方法,以李楼煤矿采区下山保护煤柱合理的宽度确定为工程背景,运用矿压理论研究了工作面向采区下山推采过程中覆岩运动规律、支承压力演化特征、冲击地压类型及其发生机制,分析了现场工作面推采过程中的微震监测数据和应力动态监测数据,综合确定了李楼煤矿工作面采动影响范围,提出了以防范各类冲击地压为原则的采区下山保护煤柱宽度的综合确定方法,并进行了工程验证。结果表明:①随着工作面向采区下山推进,采区下山保护煤柱宽度逐渐减小,工作面超前支承压力与采区下山侧向支承压力及两翼工作面超前支承压力将发生叠加、集中,震动附加应力与采区下山侧向支承压力叠加程度逐渐增大;②采区下山可能发生静动载叠加型、应力叠加型和蠕变型等3类冲击地压;③工作面超前、滞后采动影响距离为235 m,侧向采动影响距离为105.5 m;④从防范采区下山动静载叠加型、应力叠加型和延后蠕变型冲击地压的角度,综合确定李楼煤矿采区下山一侧保护煤柱宽度应不小于235 m。回采后期现场监测结果与收尾情况初步验证了当前李楼煤矿采区下山一侧保护煤柱240 m的合理性。     

基于冲击启动过程的近场围岩冲击危险性电磁波CT评估方法

近年来，随着开采深度和强度的逐渐增大，冲击地压灾害发生频率逐年升高，严重威胁矿井的安全生产。针对目前基于现场实测的冲击危险性评价方法仅从能量聚集角度进行危险性判别，导致评价结果不能反映现场全部冲击危险情况的问题，考虑了冲击启动过程经历的"能量释放→能量传递→冲击显现"3个阶段，分析了基于冲击启动过程的冲击危险性评估原理，通过理论研究，构建了包括能量集中指数、屈服接近指数、能量传递衰减指数和支护损伤指数等4个指标，设定了各指标的权重，包括根据各指标量值差异程度设定的属性权重，以及根据各指标危险等级设定的等级权重；由此，以电磁波CT探测系统为平台，建立了能够划分近场围岩冲击危险区域及危险等级的电磁波CT评估方法，并将该方法编程实现。应用此方法对亭南煤矿207工作面现场实测数据进行处理，发现区段煤柱内布置巷道大幅升高了相邻煤柱区的应力集中程度及支护损伤程度，进而增大了相邻煤柱区的冲击危险性。通过钻屑法验证了基于冲击启动过程的冲击危险性评估方法的有效性。该方法依据冲击启动过程将评估体系细化，能够有效提升对冲击危险区域及危险等级的辨识度，为巷道冲击地压治理提供了更为准确的依据，尤其能为煤柱区冲击地压防治提供借鉴。