我国冲击地压矿井类型及防治方法研究

针对我国煤矿开采深度增加和采掘范围扩大,导致冲击地压灾害强度和频度明显增加的问题,总结分析了冲击地压发生的条件,认为只有同时满足内在条件、结构条件和应力条件时才会发生冲击地压。根据我国煤矿近年来冲击地压发生的条件和特点,将冲击地压矿井分为浅部冲击地压矿井、深部冲击地压矿井、构造冲击地压矿井、坚硬顶板冲击地压矿井和煤柱冲击地压矿井5类。在深入分析不同矿井引发冲击地压力源的基础上,提出浅部冲击地压矿井的主要防冲措施是按顺序开采及控制顶板压力;深部冲击地压矿井的主要防冲措施是开采保护层,按顺序开采以及控制开采强度;构造冲击地压矿井主要采用长钻孔卸压的方法防治掘进期间冲击地压;坚硬顶板冲击地压矿井主要通过控制空顶长度防治冲击地压;煤柱冲击地压矿井主要采取诱发卸压措施防治冲击地压。     

褶曲构造型矿区地应力测量、反演及其应用

矿井地应力研究对于煤矿围岩控制和动力灾害防治具有重要的意义。基于矿区构造应力场演化特征和地应力现场实测,分析褶曲构造型矿区的地应力场类型及量级,研究褶曲构造对地应力的影响。采用多元线性回归分析方法,反演褶曲构造型矿区的地应力场分布情况。通过分析褶曲构造型矿区地应力与矿井灾害的关系,提出地应力测量及反演在矿井围岩稳定性设计和动力灾害防治中的应用方法。研究结果表明,褶曲构造型矿区地应力场分布受地质构造影响显著,属于σ_Hσ_hσ_v型水平主控应力场;褶曲轴部应力值较大,最大主应力方向与轴部走向垂直,翼部会发生一定的偏转。根据地应力场反演结果可知,地应力集中程度与褶曲产状密切相关,褶曲变异程度越大,其附近区域应力集中程度越明显;褶曲构造型矿区地应力与巷道稳定性、冲击地压和煤与瓦斯突出等动力灾害有着紧密的联系,通过地应力测量及反演可以有效指导矿井进行巷道优化布置和灾害防治。     

深部超高地应力煤层冲击地压区域防范技术研究

鉴于高家堡煤矿在基建期间便发生冲击地压显现的情况,通过理论分析结合数值模拟,确定在高家堡矿1 000 m采深、超高地应力及煤层强冲击倾向性的地质条件下,矿井设计中不合理的开采布局将是影响冲击地压防治的不利因素。根据对区域性影响因素的分析,矿井采取了针对性的区域防范措施,对采区布置、采煤方法、煤柱尺寸等进行了优化调整。通过上述措施的实施,有效降低了矿井的冲击危险性,也有利于后续防冲工作的开展。     

断层活化的地应力判别准则及诱发冲击地压的典型微震特征

采用Anderson断层模型,推导得出了煤矿井下断层区域应力累积水平的计算指标μm,该指标只与实测最大和最小主应力有关,μm值越大表明区域应力累积水平越高,当μm值达到断层摩擦极限状态或亚摩擦极限状态的应力累积水平μ0时,将可能引起断层冲击地压的发生。通过对40个矿井、120个测点的地应力数据分析表明,采动作用下诱发断层冲击地压的概率和强度与矿井地应力类型、采深H和μm值存在密切关系:地应力类型为σVσHσh方位,即使H和μm达到很大也不会发生;只有地应力类型为σHσVσh和σHσhσV时才有可能诱发断层冲击地压,且相比σHσVσh,地应力类型为σHσhσV所需的临界值H0和μ0更小。根据龙家堡煤矿地应力测试结果,判定该矿具备断层冲击地压发生危险。根据微震监测数据的分析,提出了断层冲击地压发生的4典型微震特征,即微震事件的高能特征、丛集现象、前震-主震-余震序列和上盘效应。     

尤洛卡(山东)矿业科技有限公司

正KJ743煤矿冲击地压(地应力)无线监测系统KJ743煤矿冲击地压(地应力)无线监测系统是我公司研发的新一代应力型监测系统,适用于煤矿的矿震、冲击地压(岩爆)、煤与瓦斯突出等矿山灾害的预警和监测。监测系统实时无线监测工作面和巷道周围的煤体和岩体的应力,并诊断和预报发生冲击地压及煤与瓦斯突出危险区域和危险程度,为矿井安全生产提供科学依据。系统传感器级采用GFSK无线网络技术进行无线自组网通讯且内嵌ulk mesh1.2协议。各无线传感器节点检测相应数据信息,然后根据路由协议将数     

基于震源机制的煤矿采动主应力场反演分析

矿井岩体应力场属性是冲击地压防治需考虑的重要因素,而开采扰动可使原岩应力场变异,故在掌握原岩应力场属性的同时,应用震源机制解答方法,以华亭煤矿250104工作面回采、250105工作面掘进时55个强度较高、震相清晰的矿震为基础,对矿井采动应力释放规律进行反演,分析了矿井采动应力场及其演化过程,进而反映受采动影响矿井应力场的调整和再平衡过程,并通过与现场地应力测量结果比较,认清矿井冲击地压发生机理,采取针对性较强的冲击地压防治措施,有效减轻了矿井冲击地压灾害。     

我国冲击地压理论、技术与标准体系研究

基于煤矿冲击地压灾害发生的特点,分别从冲击地压的机理、监测预警技术、基于应力控制的冲击地压解危技术、标准体系等方面阐述近年来冲击地压灾害防治的重要进展,在此基础上分析冲击地压机理与防治技术存在的问题,提出今后煤矿冲击地压灾害研究的科学问题,指出冲击地压防治技术的发展方向。     

冲击地压煤层如何实现安全高效智能开采

冲击地压煤层如何实现安全高效智能开采是一项重大的产业技术难题,系统分析了我国冲击地压矿井分布特征、开采现状及冲击地压发展趋势,深入剖析了冲击地压矿井面临的主要开采难题。从区域地应力监测反演、矿井开拓布局优化、煤柱尺寸优化、井上下联合卸压、置换充填开采、高层位离层注浆等方面,全面阐述了冲击地压矿井全生命周期防控技术发展现状。针对巷道冲击地压防治难题,研发了冲击地压巷道全巷协同智能自适应抗冲击支护技术与装备,利用吸能防冲液压支架实现了正常状态对巷道围岩进行强支护、冲击过程迅速让位吸能的效果,结合支架智能运移装置、支架监测预警系统及全巷协同自适应抗冲击支护智能设计方法,构建了冲击地压巷道智能化吸能支护防控体系。分析了采煤工作面智能开采系统防冲原理,提出通过对围岩采动应力、覆岩断裂结构等进行监测分析,基于三维地质模型、大数据算法等对冲击地压发生位置、概率进行预测预警,并通过智能开采系统对液压支架的支护姿态与支护力、采煤机割煤速度等进行智能联动控制,实现采煤工作面智能开采与冲击地压智能防治。从采场应力与覆岩结构智能监测、冲击地压灾害数据库构建、冲击地压灾害分类预测预警等方面,分析了冲击地压智能防...     

钻屑检测法在防治煤矿冲击地压中的应用研究

采用煤矿冲击区域钻屑检测量与煤体应力变化的研究成果,根据钻屑法在检测冲击危险程度过程中存在的煤体水平应力与垂直应力不等原理,结合义煤公司跃进煤矿防冲工作面钻屑法应用情况,建立了钻屑检测量和煤体应力之间的定量关系,得出防冲工作面煤体应力变化规律,确立了防冲工作面超前应力集中分布区域和钻屑检测临界值,为矿井制定针对性的防治冲击地压措施、最大限度地降低因冲击地压造成的危害提供技术支撑。     

彬长矿区冲击地压防治技术体系及远景目标

彬长矿区作为黄陇煤炭基地的主力矿井,承担“西煤东送、北煤南运”的重要角色。以彬长胡家河煤矿冲击地压防治为例,通过对矿井主控岩层判定,建立了井上下三维立体分区式冲击地压防治技术体系。同时围绕主控岩层的控制,以“绿色开采+冲击地压防治”为目标,提出主控岩层“上承下压”与柔模支护置换煤柱的井上下综合冲击地压防治思路。实践结果表明,胡家河煤矿4号煤层冲击现象由深埋、褶曲、断层、煤柱、底煤留设等因素形成了冲击的静载荷积聚与大采场扰动和主控岩层断裂所产生的冲击动载共同形成作用;通过井上下三维立体分区式冲击地压防治技术,有术,有利于对冲击地压在力源、传播路径、显现区域的控制,弱化了冲击地压发生的强度。     

基于区域应变效应的冲击地压孕育及预警机制

冲击地压等动力灾害孕育、诱发过程有采场范围外更大规模工程岩体的参与,为探明此类灾害与区域应力场之间的相关性、冲击灾源体与周边区域应力环境之间的耦合致灾机制和定量关系,基于应力连续监测技术开展了冲击地压灾害的区域应变效应观测与特征分析。建立了针对冲击地压矿井区域应力监测的钻孔应变观测系统,实现了采场及冲击"相关区域"地层应力的动态监测;提出了钻孔应变数据特征分析参量"应变比速率"的概念,用于量化分析区域应力的演变趋势。研究表明,矿山开采中的冲击地压孕育、诱发过程伴随着区域应力场的调整,且钻孔应变实测数据验证了传统采动影响范围以外更大区域的应变效应;冲击地压发生前,相关区域的钻孔应变出现了"增高→极大值→降低→趋于稳定值"的"凸"型变化过程;应变比速率呈现出"0→正→0→负→0"变化过程,为分析冲击地压灾害孕育状态及预测预警提供了新的判断依据。     

基于地应力场反演的冲击危险性评价及防治

为提高冲击地压预测精度,有效预防冲击地压灾害,将地应力场反演技术用于冲击危险性评价,并以评价结果为依据指导现场冲击地压防治。研究结果表明:基于地应力实测及地应力场反演结果,回采面可以划定A、B、C 3个冲击危险区域,并计算得出其最大应力集中系数分别为1.56、1.44、1.78;综合考虑煤岩内在属性、应力环境、开采条件及地质条件等多个影响因素对A、B、C 3个区域进行冲击危险性评价,得到其冲击危险等级评定指数Wt均为0.76,为强冲击危险区域;通过分析冲击显现原因,针对危险区域采取多重解危措施,有效避免了冲击地压灾害的发生。     

动力扰动诱发煤层大巷冲击地压机理及其防控技术

为了提高深部矿井煤层大巷冲击地压动力灾害防控效果,基于高家堡煤矿冲击地压灾害发生特点与工程地质条件,通过动静载组合控制煤岩动态破坏的普适性理论方法进行探究,揭示了高家堡煤矿煤层大巷冲击地压致灾机理,明确了动静载复合应力场动力灾害防控途径.在此基础上,考虑煤层大巷服务年限长、 围岩应力集中程度高等特点,结合动力扰动诱发大...     

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。     

多因素耦合诱发冲击地压作用机制

冲击地压是一种复杂的矿山动力失稳破坏现象,其诱因具有多样性和复杂性。鸡西矿区多个煤矿采深已达千米,冲击地压隐患日趋严重。针对鸡西矿区城山煤矿掘进巷道某次冲击地压事故,详细阐述了冲击地压的失稳破坏特征。在此基础上,分析地质构造、原岩应力状态及周边采场扰动等因素对冲击地压的影响,同时巷道掘进扰动及滞后作业产生的应变能积聚也是重要的诱发因素;并结合煤体的冲击倾向性鉴定及物理力学性质试验,分析了诱发冲击地压的内在因素。研究表明,此次冲击地压灾害是由多因素耦合作用诱发。综合考虑诱发因素的特点及城山煤矿实际情况,提出了防治城山煤矿冲击地压灾害的措施。     

复合爆破卸压技术在煤矿防治冲击地压中的应用研究

采用多种爆破卸压解危技术的复合应用,对冲击地压矿井的冲击危险区域实施立体卸压爆破技术进行解危,从而使巷道高应力得以合理释放或向深部转移,达到降低冲击发生的可能性或有条件的诱发冲击地压的目的,降低了巷道局部高应力集中和微震事件发生的频率,为矿井安全生产提供了技术保障。     

区域多工作面协调开采防治冲击地压实践研究

矿井多工作面之间的开采扰动会诱发煤矿冲击地压灾害，区域工作面协调开采是此类冲击地压防治的关键手段之一。为了工程验证区域多工作面协调开采防治冲击地压的合理性和有效性，以冲击地压多发的义马矿区为例，基于模拟得到的协调开采原则及参数取值，制定了跃进-常村井间区域协调开采方案，通过对比不同协调开采程度区域的应力转移特征和冲击事件特征，评估了工作面协调开采效果。结果表明：跃进-常村井间区域中，跃进23092工作面和常村21162工作面煤层厚度和巨厚砾岩厚度较小，23092-21162工作面组和21170-21162工作面组开采时工作面之间煤柱宽度较大、两工作面水平距离和垂直错距较远，井间23092工作面和21162工作面为最优的接续工作面；跃进-常村井间区域协调开采程度高于耿村-千秋井间区域，协调开采使工作面之间由冲击和开采引发应力转移的频次和强度均明显降低，应力转移范围明显减小，协调开采效果明显。     

郭屯煤矿深部地应力测试及应用探讨

选用应力解除法,依据地应力测点排列的基本原则,并把郭屯煤矿深部井下生产和建设情况结合起来,在现有埋深900 m巷道范围内选择了4个测点进行了地应力实测。根据具体的地应力实测结果,地应力场的最大主应力为水平应力,对矿井的影响最大。因此,在矿井安全生产中,特别在巷道支护设计、冲击地压防治和底板水防治工作中应考虑水平应力的这一主要影响因素。     

深孔断顶爆破技术在冲击地压危险工作面的应用

随着矿井采深的不断加大,煤矿冲击地压灾害日益突出。论文通过理论分析,结合实例,详述了深孔断顶爆破技术防治冲击地压的基本原理和在冲击地压危险工作面中的应用,为类似条件下的开采提供依据。     

多级爆破卸压技术防治冲击地压机理及其应用

以复杂地质条件和开采条件影响的强冲击危险性矿井为研究对象,在顶板、底板和煤层实施多级爆破卸压技术防治冲击地压灾害。采用理论分析、数值模拟和现场试验相结合方法,分析了多级爆破卸压技术的防治冲击地压机理及效果。数值模拟结果表明,实施多级爆破卸压措施后,超前支承压力峰值位置从距煤壁19 m提高到23 m,应力集中系数从1.35降低到1.10;侧向支承压力峰值位置从距巷帮6 m增加到13 m,应力集中系数从1.35降低到1.18。现场试验结果表明,实施多级爆破卸压后钻孔应力和钻屑量明显降低,电磁辐射强度明显增加,支架工作阻力最大下降45%。研究结果表明,多级爆破卸压技术通过切断顶板、底板与煤层之间的应力传递通道,同时使煤层中的高应力区向深部转移,有效降低了煤岩体中的应力和工作面冲击危险性,取得了很好的防治冲击地压效果。