基于地球物理响应的冲击地压危险源辨识研究

 为了探索煤矿井下冲击地压的合理监测预测方法,使得我国煤矿冲击地压事故提前预警效率得到提高,简要对比分析了岩石力学方法与地球物理方法;建立了冲击地压发生模型,理论分析得出了冲击地压危险源的层次化分布特征,并确定了冲击地压危险源层次化辨识思路与地球物理辨识方法;在千秋煤矿开展了井田范围微震方法监测、工作面范围地音方法监测以及局部危险点电磁辐射方法监测试验研究。研究结果表明,地球物理监测方法表现出共同特点,即冲击事件前均能监测到前兆,表现为异常的微震事件、地音事件、电磁辐射事件,这些信息为辨识到的冲击地压危险源;与岩石力学监测方法相比,在时间上,地球物理方法能更为超前冲击地压显现,而辨识到冲击地压危险源;在空间上,地球物理方法能够实现远程的、大范围的、立体的冲击地压危险源辨识。如果进一步研究不同监测尺度的地球物理监测方法联合预警指标,将会使得冲击地压预报上一个新台阶。     

华丰煤矿地音监测防冲技术及实践

 煤矿深部开采矿井的主要灾害之一冲击地压,对矿井高产高效和人员、设备安全造直接威胁。为了进一步摸清冲击地压发生的前兆信息,基于ARES-5/E地音监测系统在国内煤矿的普及应用,介绍了该系统的监测预报原理、地音探测器的布置方式,研究了地音监测与微震监测、在冲击地压预报中的实时和短时预报的技术优势。通过对地音监测的监测结果数据统计分析,反映了煤岩体在采场采动、上覆岩层运动时,煤岩层的微破裂程度,遭到破坏的能量释放过程。监测结果表明：地音监测能够对冲击事件的发生起到提前预测的作用,地音监测技术的现场使用,以及与微震监测技术的联合应用,将成为冲击危险预测预报更行之有效的手段。     

微震和地音综合监测在冲击地压防治中的应用

在分析了微震和地音监测技术各自优势的基础上,结合ARAMIS M/E微震监测系统与ARES-5/E地音监测系统在华丰煤矿的应用效果,提出了综合微震和地音监测技术的冲击地压防治方法。理论分析表明,微震监测技术配合地音监测技术,不仅在时间上对冲击危险起到了即时预测,而且在空间上对冲击危险起到了从局部预测到区域预测的分级预测效果,还可以实现煤岩体破裂过程中能量从集聚至释放整个过程的全程监测。实践表明,ARES-5/E地音监测系统能够对冲击事件的发生起到提前预测;应用微震和地音综合监测技术,能够结合2种技术的优势,在冲击地压的防治中取得效果。     

基于地音活动规律的冲击危险性评价技术

基于ARES-5/E地音监测系统,研究了华丰煤矿1410工作面高能事件发生前地音变化规律,获得了冲击危险性增加或降低时地音的基本活动形式;基于冲击矿压与地音的相关性研究,初步建立了华丰煤矿地音评价冲击矿压的适用性标准。     

应用微震监测技术对高应力集中区域的采动分析

三河尖煤矿是国内最为严重的冲击地压矿井之一,自1988年以来,至今先后发生过32次冲击地压。近年来引进了KJ20微震监测系统和SOS微震监测系统。通过双微震监测系统对矿震事件定位分析,可有效地采取冲击地压防治法案,降低了冲击危险性,避免了工作面停产和人员伤亡事故,从而到达冲击矿压预警,保证了矿井安全开采。     

ESG微震监测系统在千秋煤矿的应用

利用ESC微震监测系统可精确地确定矿山震动震源位置,计算微震能量的大小,实现对矿山一定范围内震动的全方位、多层次连续监测.义煤集团公司千秋煤矿应用ESG微震监测系统进行了煤矿井下震源、震动监测.在监测过程中,利用PAL-Paladin数据采集软件、HSS v1.2数据处理软件进行震源的收集和震源的精确定位,分析了坚硬顶底板条件下震动发生的规律,将其结论应用于矿井冲击地压的防治,实现超前防范、综合治理.     

综放工作面冲击危险性评价及防治措施

巨厚砾岩层下特厚煤层综放开采可能诱发综放面或回采巷道冲击地压。基于耿村煤矿13200综放面地质采矿条件,采用综合指数法对综放面冲击危险性进行评价,得出13200综放面地质因素和开采技术因素对冲击地压危险的影响指数分别为0.57、0.62,综合判断冲击危险性综合指数为0.62,13200综放面冲击地压类型属于中等冲击等级。提出联合卸压手段,并通过微震监测进行现场验证。     

深井厚煤层冲击地压综合预警技术研究

针对大采深厚煤层条件下冲击地压的监测预报难题,以千秋煤矿为例,提出了基于电磁辐射和微震的冲击地压综合监测预警方案,并对冲击事件前微震反常的原因进行了初步探讨。发现冲击地压发生前电磁强度基本呈逐渐上升趋势;微震频次和日总能量在冲击发生前逐渐减小,在冲击发生时频次和日总能量达到峰值;认为冲击事件前微震反常现象是煤岩体应力转移和塑性变形所致。综合利用电磁辐射和微震的这种特征规律可显著提高大采深厚煤层矿井的冲击地压预警准确率。     

断底爆破在防治冲击地压中的试验研究

针对千秋煤矿冲击地压灾害比较严重的现状,结合现场的实际情况,采用断底爆破技术方法在现场进行试验研究,通过微震监测、矿压观测、钻屑法、电磁辐射法等监测手段实测表明:断底爆破使煤体中形成了破碎带,并使高应力区变为低应力区,降低了试验地段发生冲击矿压的危险性。同时,依据监测数据优化了断底爆破的技术参数。     

义马煤田矿井冲击地压微震事件发生时间偶合性研究

义马煤田进入深部开采后,冲击地压事件频发,是我国冲击地压最为严重的矿区之一。通过汇总义马煤田内千秋煤矿、常村煤矿、跃进煤矿、杨村煤矿及耿村煤矿5对冲击地压矿井统一时间段的所有微震事件,并对这些微震事件发生的时间、地点、层位、相距距离及事件发生的相隔时差等要素进行综合分析,发现5对矿内部分事件发生存在时间偶合性,这些时间偶合的事件不是同一微震事件且并不是相对独立的微震事件,而是相邻矿井、采区、工作面的采掘扰动致采空区上覆岩层顶板活动的结果,表明目前国内相邻冲击地压矿井所采用的单矿微震监测预警已具有一定的局限性。研究为下一步国内冲击地压矿井推行矿间联合预警提供了可行性指导。     

上覆巨厚砾岩层失稳诱发重力型冲击地压研究

千秋煤矿是一个冲击地压灾害严重的矿井,其上覆巨厚砾岩层破断失稳对冲击地压的发生有着很重要的影响。本文通过相似模拟试验和理论分析,着重研究上覆巨厚砾岩层破断失稳诱发的重力型冲击地压机理,并对上覆离层垮落砾岩层诱发的冲击载荷进行估算。研究结论与现场实测吻合的很好,并针对该类冲击地压提出了监测与预防相结合的防控思路。     

防冲技术体系在冲击地压矿井中的应用

研究冲击地压防治技术对于保障冲击地压矿井的安全开采具有重要意义。千秋煤矿“3·27”冲击地压事故后,制订、落实“监测预警、卸压措施、措施效果检验、强力支护、强力防护”防冲技术体系,确保了工程质量和安全,有序推动复工复产工作,为以后冲击地压防治积累了新的经验。     

千秋煤矿冲击地压与微震活动关系

采用千秋煤矿微震监测技术对21141工作面冲击地压发生规律、覆岩破裂与微震事件的关系、冲击地压与微震事件的关系进行研究。获得了该条件下顶板垮落带与断裂带高度、顶板周期性活动特征、冲击危险区域、冲击能量来源以及冲击地压主要影响因素,为冲击地压的防治提供了参考。     

千秋煤矿冲击地压发生特点及成因分析

在对千秋煤矿冲击地压发生特点进行分析的基础上,研究煤矿地质因素和开采技术因素对冲击地压形成的影响。煤层具有冲击倾向性且采深达到冲击地压频发的临界深度、水平构造应力增加冲击危险性、覆岩存在厚硬岩层,是冲击地压形成的地质因素和内在因素。下巷位于工作面跳采形成孤岛高应力区的中间位置,且巷道较工作面支护强度薄弱,是下巷易发生冲击地压的开采技术因素和诱发因素。研究结果表明下巷采掘过程中形成的高应力集中是诱发冲击地压的最主要因素。     

深部冲击危险矿井多参量预测预报及解危技术研究

针对深部冲击地压发生机理的复杂性及日趋严重性,对几种常用冲击地压预测手段的机理及适用条件进行分析,提出建立冲击地压多参量预测预报理论并成功应用于义马千秋煤矿的冲击地压预报,并对今后深部冲击地压的预测预报及防治提出了几点建议。     

义马跃进矿断层构造下冲击地压监测及防治

断层构造诱发冲击地压的机理为构造应力与采动应力叠加。以义马跃进矿25110工作面下巷为研究对象,通过对地质构造和断层情况的研究,运用综合指数法进行冲击危险程度评价和等级划分,并采用KJ550冲击地压在线监测系统实时监测受断层影响区域的应力集中情况,结合相应的卸压和支护措施,形成一套监测预警与防治结合的系统。该系统安装后有效地监控了25110工作面推进到断层影响区域时出现的因断层活化而引起的应力集中和转移现象,通过采取大直径卸压钻孔、煤层注水等方法并配合强支护措施,实现了应力的释放和转移,降低了断层附近工作面冲击危险性,提高了生产的安全性。     

张双楼煤矿冲击地压防治技术管理体系

徐州矿务集团有限公司张双楼煤矿为冲击地压矿井,为做好冲击地压防治工作,该矿构建了区域和局部相结合的防冲技术管理体系,通过实施冲击地压危险性预测、监测预警、防范治理、效果检验、安全防护等综合性防治措施,取得了良好防治效果.     

锚网索喷注联合支护在深部软岩巷道中的应用

矿井在进入深部开采后,软岩巷道围岩出现显著变形,围岩破碎严重,对巷道围岩稳定性的控制变得极其困难.针对该情况,千秋煤矿在21区轨道下山扩修施工中,采用“锚网喷+锚索桁架+壁后注浆”相结合的联合支护技术,加强了深部软岩巷道的支护,较好地解决了围岩松软、高变形巷道的支护难题,技术经济效益显著,确保了工程质量和生产安全.