乌东煤矿近直立煤层不同卸压方案效果对比研究

为研究爆破孔布置方式对近直立煤层爆破卸压效果的影响,在乌东煤矿+450水平B3+6煤层综放工作面实施了“深孔为主、浅孔为辅”、深浅孔交替布置、“浅孔为主、深孔为辅”三种卸压爆破方案,试验结果表明：浅层岩体爆破孔加密后,微震日均能量和频次明显下降,工作面附近区域应力集中减弱,卸压效果提升|与以深层岩体孔为主相比,深浅孔交替布置和浅层岩体孔为主的阶段卸压工程对降低工作面应力更有效,其中深浅孔交替布置区域降压更加明显。研究成果对于进一步做好冲击地压防治工作具有一定的指导意义。     

动载诱发近直立煤层水平分段开采冲击矿压的数值模拟研究

针对近直立煤层特殊的赋存条件和水平分段开采的技术条件,建立顶底板夹持梁的力学模型,对诱发冲击的动静载力源进行简要分析。基于分析结果采用FLAC3D数值模拟方法分析了动载作用下近直立特厚煤层工作面煤体应力、位移等的动态响应特征,进而揭示了冲击显现机制。结果表明:在顶底板围岩破裂产生震动效应传播而来的冲击载荷扰动下,近直立煤层工作面底煤水平应力先升高后瞬间大幅降低,垂直位移也突然增大,煤体自身平衡状态被打破,易诱发冲击显现。基于近直立煤层冲击诱发机制,提出了煤体卸压爆破和顶、底板预裂爆破等解危措施并在现场实施,解危效果显著。     

近直立煤层水平分段开采夹持煤体型冲击机理及防治

针对目前近直立特厚煤层水平分段开采条件下动力灾害发生的现状,综合运用理论分析、数值模拟等研究方法,分析了顶底板和煤体3者形成的结构并建立力学模型,认为近直立煤层在顶底板两侧均受到支承压力的夹持挤压,正是这种夹持力构成了冲击力源,经过力学推导,得出表征力源集中程度和发展趋势的关系式。采用数值模拟方法分析了开采后夹持煤体的应力分布特征,对理论分析进行了验证。结果表明:从工作面水平直至下方约70 m深度的煤体出现了应力集中现象,夹持煤体的增压区才是发生动力灾害的直接危险源。基于分析结果,在工作面巷道进行顶底板预裂和煤体卸压爆破等原有卸压措施的基础上,提出在夹持煤体中掘进爆破卸压巷的防治方案,为近直立特厚煤层水平分段开采冲击灾害防控提供借鉴。     

千米深井强冲击倾向煤层的冲击地压防治技术

为防治冲击地压的发生,分析了华丰煤矿四煤层发生冲击地压的内因、外因,采用深孔爆破、煤层钻孔等措施对煤层进行卸压,结合1410工作面的情况介绍了卸压参数及施工工艺,并根据微震监测结果对卸压效果进行了评价。微震监测结果及实际应用效果表明,采用深孔爆破、煤层钻孔等综合卸压技术能够从根本上改变煤岩体的应力分布状态,使应力峰值远离煤壁,减少能量的积聚,有效防治冲击地压的发生。     

典型近直立煤层群冲击地压机理及监测预警研究

近直立煤层群由于特殊的煤岩赋存和开采方式,覆岩破断运动及其导致的围岩静载应力分布和动载扰动特征与缓倾斜煤层有较大差异,已有冲击地压灾害在近直立煤层群开采矿井(SICS)发生。为指导类似赋存矿井冲击地压防治,以乌东矿南采区典型近直立煤层群为工程背景,从诱冲机理、监测预警及防治技术方面展开了系统研究,揭示了近直立煤层群压撬型冲击地压机理,建立了适用于近直立煤层的预警指标体系,提出了近直立煤层降载减撬冲击地压防治技术。结果表明:近直立煤层群综放开采下冲击地压显现具有巷道顶底板侧不对称和岩体压撬显现特征;煤体所受顶板和岩柱的压撬作用是诱发冲击的基础静载力源,悬顶和层间岩柱破裂产生的动载扰动对冲击显现有重要诱发作用,近直立煤层群综放开采冲击地压是顶板和岩柱压撬效应耦合作用结果;各预警指标对冲击地压和大能量矿震均具有一定的响应,各维度和各系统预警指标综合预警可综合各自优势实现互补,提高预警准确性;深浅孔交替爆破可削弱对煤体的压载荷和撬动效应,现场实施后,微震日总能量和频次明显减少,顶板和岩柱每米能量104J以上微震事件较实施前平均减少了96%,卸压效果明显,冲击危险性降低。     

深部复杂条件下多段强冲击综采工作面防冲技术应用

结合张双楼煤矿74102工作面的基本情况,通过整体定性、分段定级和综合评价的方法判定工作面冲击地压危险状态及各区段冲击地压危险程度,采用大直径预卸压、顶板深孔预裂爆破、煤层高压注水、煤层合成区底板卸压等综合防冲技术,经过微震系统监测数据分析和现场观测,该技术防冲效果较好。     

近直立特厚煤层应力演化规律研究

为了及时准确的识别工作面走向和倾向应力集中区,进行设计合理的卸压参数和防护措施,降低近直立煤层冲击地压动力灾害的破坏性,采用应力在线监测系统对工作面超前区域的应力演化过程进行连续监测,研究近直立特厚煤层应力演化规律。研究表明：近直立特厚煤层走向方向超前支承压力影响范围为超前综采工作面5～20m,倾向方向应力集中峰值区距巷道壁6～13m|依据获得的应力演化规律,针对影响范围和峰值区采用了煤体卸压爆破和煤层注水方法开展了现场防冲工程实践,卸压工程实施后经检验,煤体应力集中程度明显减小,巷道变形量也得到了有效控制,研究结果起到了较好的指导意义。     

大采高厚坚硬顶板巷道定向爆破切顶卸压技术研究

针对马道头煤矿5209工作面回风巷在高强支护情况下,伴随着上临5210工作面回采产生的巷道大变形问题,采用理论分析、数值模拟、现场试验等方法,对大采高厚坚硬顶板巷道定向爆破切顶卸压技术进行了研究。研究结果显示：巷道爆破切顶卸压的工作机理是通过对煤柱侧未垮落基本顶岩层进行爆破切顶,使其及时垮落,进而减小煤柱载荷和基本顶岩层因为旋转下沉而对煤柱造成的挤压变形|基本顶岩层在爆破切顶卸压后初次垮落步距与周期垮落步距均减小,进而减轻了矿压显现程度|爆破切顶卸压的最佳切顶角度为60°,在爆破切顶卸压后,煤层垂直应力峰值由21.1MPa降低至16.3MPa|爆破后钻孔窥视结果显示,爆破孔与导向孔均沿着孔内聚能管聚能槽方向产生了与走向切缝方向一致裂纹|在5209回风巷进行了巷道表面位移观测发现总体变形量较小,巷道完整性较好,定向爆破切顶卸压效果显著。     

深孔爆破在小煤柱巷道顶板控制中的应用

为保证深埋坚硬顶板厚煤层开采条件下小煤柱巷道稳定性，采用深孔爆破的方法对巷道顶板进行预卸压。通过小煤柱巷道顶板弧形三角块结构分析，确定顶板预断裂位置，在此基础上，根据现场地质及施工条件，首先分析确定深孔爆破单孔施工参数及装药参数，然后通过理论计算和现场爆破试验的方法，综合确定爆破孔间距为10 m,进而指导现场爆破方案设计。工程实践表明：工作面微震事件大多集中在回风巷一侧，未采取深孔爆破预卸压措施时，能量大于10⁴ J的微震事件释放能量占总能量的69%,采取措施后，工作面回采区域尤其是回风巷一侧顶板能量以小能量微震事件的形式有效释放，大能量微震事件明显减少；微震层析成像分析表明，断顶爆破作用致使煤岩体中高应力区域向深部转移，避免了对巷道及煤柱的直接影响；支架工作阻力监测得出，回风巷侧顶板来压周期较短且较稳定，来压步距平均为19.1 m,约为爆破孔间距的2倍，说明断顶爆破对顶板来压活动起到了一定的控制作用；由现场巷道变形观测得出，采取断顶爆破预卸压措施后，巷道两帮变形量及顶板下沉量较未采取措施时减少了78%和80%,未出现严重帮鼓和支护失效现象，巷道变形控制效果明显。     

深部回采工作面防突防冲击地压综合技术

为解决在深井复杂地质条件下综采工作面开采过程中,由地应力引发的瓦斯突出和冲击地压问题,采用底板巷道抽排、回风巷本煤层注水、回风巷和采面深孔松动爆破卸压进行采面深孔卸压抽排,同时在采面增加了煤壁静压水措施,并分析了深部采动压力三带分布规律.试验结果表明,煤层瓦斯压力由2.4 MPa下降到0.3～0.5 MPa,卸压带不断加大,突出危险性明显降低.     

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。     

张双楼煤矿深部特厚煤层掘进防冲技术研究

张双楼煤矿74104带式输送机道掘进工作面采深位于-1 000 m以下,属深部开采。煤层厚11 m,跟顶掘进。该区域为中等冲击地压危险。通过钻屑法检测,煤粉量超过临界值,采用顶板深孔预裂爆破、大直径钻孔卸压、底板预卸压、煤层高低压注水等综合措施卸压。分析发现,三四角门处应力集中,遂采取二次补强卸压。综合措施实施后,检验效果合格。该综合防治措施对深部特厚煤层掘进冲击地压防治提供了借鉴。     

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。     

急倾斜厚煤层顶底板移动特征的模拟研究

以新疆某煤矿急倾斜特厚煤层采煤工作面为工程背景,运用FLAC数值模拟软件对采后顶底板运动特征进行模拟研究,为相似赋存条件下的煤层开采提供了瓦斯涌出路径和预防顶板事故的理论基础。结果表明:随工作面煤层的开采,两侧顶板岩层中垂直应力分布表现为工作面前方出现应力升高区、峰值区和降低区,应力集中程度最大。煤层采出后,上覆岩层压力得到释放,在顶板产生一定深度的卸压区,其应力值仅有0.5 MPa。     

急倾斜煤层深部煤岩动力失稳原因分析

为揭示大洪沟煤矿急倾斜特厚煤层发生动力失稳现象的原因,基于采掘布局特点对其进行理论分析和岩石力学试验,分析得出诱发急倾斜煤层深部煤岩体动力失稳的原因有:开采深度、顶底板夹持作用、顶底板破断、煤岩物理力学性质、应力集中。结果表明:底板的撬动作用是工作面煤层失稳的动力来源,该煤层具备发生动力失稳的条件,B3+6煤层工作面相向采掘导致掘进工作面与采煤工作面超前压力叠加,应力集中较为严重。应对该煤层及顶底板实施爆破卸压与注水弱化,来释放积聚在煤岩体中的弹性势能,并优化采掘布置。     

强动压“三软”煤层巷道“卸-转-固”围岩控制技术

针对强动压影响下“三软”煤层巷道围岩控制难的问题,以仲恒煤矿“三软”煤层115-101回风巷为工程背景,通过现场调查、围岩松动和地应力测试,采用UDEC数值软件根据实际建立数值模型,研究了巷道变形破坏原因,并基于应力控制原理,提出受强动压影响的“三软”煤层巷道“卸-转-固”围岩综合控制理论。研究结果表明:115-101回风巷围岩松动圈范围0~5 m,应力峰值在深入围岩5~6 m处,采用“卸-转-固”围岩控制技术,在原有的29U型钢支护条件下,降低支护排距,根据煤层倾角及厚度设计并施工爆破卸压孔,在孔底连线安装炸药,利用自制的封孔设备将加固材料通过高压风压入钻孔进行封孔,实施爆破。爆破后,围岩应力重新分布,重新形成破碎区、塑性区和弹性区,并使应力集中的弹性区转移到围岩更深处,降低巷帮及底板浅部围岩应力集中,在巷道周围表层一定范围内形成低应力卸压圈,而在围岩深部形成了应力集中的自承载圈,集中应力主要由该自承载圈的岩体承担。该自承载圈的岩体处于围岩深部,基本处于三向应力状态,降低集中应力对巷道的破坏作用,稳定性得到很大提高。巷道围岩顶底板移近速率降低了79.43%,两帮移近速率下降了54.17%,巷道围岩变形量明显减少,有效控制了强动压影响下“三软”煤层巷道围岩变形。     

火成岩下开采的冲击监测与防治技术

利用SOS微震监测系统对工作面开采过程中顶板及火成岩的运动和破裂状态进行监测,利用软件分析震源的位置和能量,及时发出预警信息。同时采取大直径钻孔卸压、煤层注水、两巷加大超前管理、防崩措施等煤层卸压和顶板管理措施,为10416工作面的开采提供了安全保障。     

浅谈华亭煤矿巷道冲击地压的防治

针对华亭煤矿进入深部开采冲击地压日益凸显,严重危及矿井安全生产的现状,采取声发射、微震、电磁辐射、钻屑等综合监测手段和顶板深孔爆破、煤体卸压爆破、煤层及顶板注水、钻孔卸压、底板深孔爆破等综合防治手段,达到了弱化冲击危害,综合防治的目的。