深部坚硬顶板工作面远近场联合防冲技术

集贤煤矿煤层赋存深度在500~700 m之间,且顶板为厚度大强度高的坚硬顶板,采深和坚硬顶板形成了冲击地压发生的条件。文章提出采用预裂爆破切顶、煤层卸压爆破与注水卸压相结合的远近场联合防治技术,有效地解决大面积悬顶问题,使得悬顶引起的集中应力得到了有效释放,实现了冲击地压的有效防治。     

深部仰采孤岛工作面初采期间冲击地压防治

以霄云煤矿1310工作面为工程背景,通过计算判断悬顶初次破断失稳位置,分析坚硬顶板破断时释放的大量弯曲应变能,并利用FLAC3D数值模拟分析深部仰采孤岛工作面初采阶段的采动应力变化;基于悬顶破断释放的能量和初采期间应力集中系数超过发生冲击地压的临界值,判断深部孤岛工作面初采期间发生冲击地压的可能性较大;通过采取大直径钻孔卸压结合顶板深孔预裂爆破等综合卸压措施对初采阶段冲击危险性进行防治。结果表明：卸压钻孔形成的弱化带破坏了煤体承载结构,使靠近巷道的浅部煤体应力明显下降,且应力峰值向煤体深部转移;爆破对顶板进行损伤破坏,提前释放或转移了坚硬顶板积聚的弹性能,从而降低孤岛工作面初采阶段发生冲击地压的可能性。     

PASAT-M探测系统在冲击地压解危效果评价中的应用

在开展多个工作面实际探测经验的基础上,对PASAT-M型微震探测系统的性能和原理进行论述。以1930煤矿35311工作面为探测现场,针对工作面上覆坚硬厚顶板进行深孔断顶爆破解危后波速分布状况进行探测,并根据探测结果评价了顶板深孔爆破后冲击地压的解危效果。探测结果表明:顶板深孔爆破孔区域波速分布较为均匀,未爆破区域应力分布存在应力集中区,坚硬顶板周期性垮落,没有形成大面积的悬顶。本文为类似的坚硬厚顶板冲击地压防冲解危评价工作提供了有力的参考,同时验证了利用PASAT-M探测技术能够对现场卸压解危效果检验的可行性。     

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。     

深孔预裂坚硬顶板技术在冲击地压防治中的应用

坚硬顶板原因引起的顶板型冲击地压,在工作面回采过高冲击危险区时,常规的顶板爆破卸压方法不能有效解危,必须根据现场条件采用深孔预裂顶板技术预裂顶板,提前释放坚硬顶板内储存的弹性能,可以降低冲击危险,能有效地避免冲击地压灾害发生。     

坚硬煤岩体“钻-切-压”一体化释能减冲技术研究

为解决葫芦素煤矿坚硬煤岩体的冲击地压问题,结合21103工作面冲击地压显现特征,详细分析了工作面冲击危险的全局影响因素与局部影响因素,得出了坚硬煤岩体的冲击地压发生机理。分析表明:坚硬煤层是21103工作面冲击启动的主要内部条件,坚硬顶板是21103工作面冲击启动的主要外部条件,通过降低煤岩体系统内弹性能、增大系统破坏时所消耗的能量的方式,可破坏系统内外的蓄能条件,达到释能减冲的目的。设计了坚硬顶板水力压裂、顶板深孔预裂爆破、顶板水力切缝与坚硬煤体大直径钻孔卸压、煤体卸压爆破相结合的"钻-切-压"一体化释能减冲方案,采用水力压裂作为坚硬顶板的基础卸压措施,采用煤层大直径钻孔作为坚硬煤体的基础卸压措施,煤层卸压孔直径设为150 mm,钻孔间距设为1 m,采用煤体卸压爆破作为补充卸压措施,其实施原则包括:小孔径、高钻孔密度、小炸药线密度等。实践结果表明:该技术方案能够减弱强矿震的破坏力,有效减少冲击地压事故的发生,起到"释能减冲"的效果,具有一定的推广价值。     

全空间立体防控冲击地压技术与应用

以彬长矿区侏罗系18～26 m特厚煤层放顶煤开采为工程背景,在孟村矿401102工作面创新应用全空间立体防控冲击地压技术。通过地面压裂对中位关键层坚硬顶板实施压裂改造,井下顶板深孔预裂爆破对低位关键层坚硬顶板进行处理,降低岩层的整体性及其破断强度;同时结合煤层大直径钻孔卸压,达到防控冲击地压的目的。地面压裂技术对坚硬岩层弱化改性,使得集中应力和能量转移释放,变冲击矿井为不冲击矿井,从源头上消除(减小)冲击地压危险性。为实现冲击地压由井下防御治理到地面源头消冲的突破提供了技术支撑,开辟了冲击地压防治的新途径,为解决类似由上覆关键岩层失稳引起的冲击地压灾害控制提供借鉴。     

综放工作面坚硬顶板弱化爆破防治冲击地压技术

为了防止综放工作面尾巷冲击地压的发生,基于忻州窑煤矿11号煤层综放工作面的赋存和开采技术条件,经研究确定对尾巷煤柱坚硬顶板实施弱化爆破卸压技术,并利用数值模拟分析得出了合理的爆破参数.结果表明:炮孔水平投影距离达到2/3煤柱宽度时,炮孔可至应力集中区域,爆破卸压效果较好;炮眼间距为6m时爆破裂隙能贯通,爆破效果优于间距8m;通过顶板弱化爆破技术使煤柱内的应力降低了60％,有效防止了8935综放工作面尾巷冲击地压的发生.     

坚硬顶板冲击地压监测和动态解危的实践

坚硬厚层砂岩顶板容易聚积大量的弹性能。在工作面开采过程中,由于其他诱发因素,弹性能瞬间释放,形成强烈震动,导致冲击地压。通过对冲击地压发生机理的研究,摸清了顶板岩层厚度特征参数和坚硬顶板关键层对冲击地压的影响程度,采取钻屑法、电磁辐射监测法、微震法结合常规矿压观测进行预测,实施卸压爆破和高压注水等进行解危防治,实现了坚硬顶板冲击危险区的安全生产。     

浅埋深煤层坚硬顶板型冲击地压防治技术

分析了浅埋深煤层坚硬顶板条件下尾巷冲击地压的成因,提出采用顶板弱化爆破技术进行冲击地压解危的防治思路,设计了断顶爆破方案,并用电磁辐射手段对解危效果进行了检验。通过优化断顶爆破中的炮孔深度、间距和装药量能够达到较好的解危效果;爆破试验段的监测对比显示,煤体电磁辐射强度明显减弱,减幅约为68.2%,爆破后卸压效果明显。     

冲击地压采面瓦斯异常涌出发生机制及控制

针对冲击地压采面瓦斯异常涌出问题,在统计分析多个冲击地压采面瓦斯涌出异常诱发因素的基础上,研究了冲击地压采面瓦斯异常涌出发生机制、瓦斯异常区划分方法及防治技术。研究结果表明:冲击地压采面瓦斯异常涌出影响因素主要有煤（岩）固有冲击属性、瓦斯含量（压力）、开采深度、坚硬顶板、地质构造、开采技术条件等;冲击地压采面瓦斯异常涌出发生机制是煤（岩）层冲击或震动,造成应力集中区域突然卸压、裂隙扩展,大量卸压瓦斯解吸扩散并涌向采场,工作面后方采空区随着顶板断裂,瓦斯被突然压出,造成瓦斯涌出异常。在治理冲击地压采面瓦斯时,采前需预评价、预分区、预处理,开采过程中,可以实施钻孔卸压、顶板预裂爆破、煤层注水、深孔爆破、瓦斯抽采、强化支护等措施,以降低冲击地压及伴生瓦斯异常涌出危险。研究结果在宽沟煤矿I010202工作面得到了应用,取得了良好的效果,确保了工作面的安全回采。     

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。     

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...     

Mechanics analysis on the conditions of rock burst occurrence in the coal mass of roadway rib

According to the rock burst features occurred in the coal mass of roadway rib in one mine, the mechanics model of coal mass and roof structure system along the edge of goaf was founded to analyze the stress of roof rock layer, so the subside curve of roof rock layer was deduced. Furthermore, the stability of coal and rock system were analyzed, the critical load and critical resistance zone were used to judge the danger degree of rock burst occurrence. The influence of coal mass strength, brittleness degree, coal seam thickness, roof thickness, suspending length, equivalent shear module on the critical load, critical resistance zone was confirmed. So the rock burst occurrence conditions of coal mass in roadway rib mainly depend on mining depth, coal seam thickness and hard roof and floor, which are decided by the above studies, and successfully applied in prediction and prevention of rock burst in this mine. Supported by the Natural Science Fund of Liaoning Province(20042176)     

深部坚硬顶板厚煤层开采冲击矿压规律及防治技术

以古城矿深部坚硬顶板厚煤层开采为研究背景,分析了2103工作面冲击矿压事故的诱因,总结了矿井冲击矿压的规律,得出了深部厚煤层开采冲击显现更加频繁,事件能量及影响范围更大,以及断层及覆岩活动是诱发冲击矿压的主要因素。同时,指出了深部厚煤层卸压时效较短,并基于矿井实际条件提出了基本卸压措施和补强卸压措施。以大直径钻孔、煤体及顶底板爆破等技术手段,对巷道及工作面采取相应的卸压措施,以钻屑法为点检测手段验证卸压效果。现场实践表明,该措施能够有效防治冲击矿压,降低了冲击事故的发生。     

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。     

济三矿六采区冲击类型及其防治

六采区6303工作面回采3下煤层,基本顶为坚硬稳定的中砂岩,平均厚度23m左右。其冲击特点是,冲击发生后顶板与煤层离层、顶板完整没有破碎,冲击与顶板周期运动一致,冲击矿震后部分十字铰接顶梁支柱震歪、震断,十字铰接顶梁被震断。试验表明,单纯煤样和煤岩样组合均为弱冲击倾向性,煤岩组合的动态破坏猛烈。故可确定该区域的冲击矿压为顶板型(冲击型)和顶板煤层型。对于该类冲击矿压,可采用钻孔卸压、煤体爆破卸压和顶板爆破等三种措施解危。     

煤层硬度与厚度对冲击矿压影响的数值模拟

在坚硬顶板和底板的“两硬”条件下,对不同煤层厚度和硬度对煤岩体中的垂直应力分布的影响,也即反映了对煤岩体中发生冲击矿压危险性的影响进行了模拟．通过组合煤岩试样的试验结果验证了数值模拟的正确性,根据煤岩体相互作用的理论分析了其原因．在“两硬”条件下,煤层厚度与硬度的变化对煤体中的应力分布有着很大的影响,从而对煤岩体系统中冲击矿压的发生有着很大的影响．随着煤层厚度的减小,在煤岩体中产生的应力集中将增大;随着煤层硬度的增加,煤岩体中的最大垂直应力也将增大,从而也增加了冲击危险性．     

构造应力作用下冲击地压发生的条件及判据

针对许多矿区冲击显现受构造应力作用影响的特点，用数值计算方法模拟了底板冲击显现，得出了冲击时煤岩体应力变化情况和破坏过程，以及数值模拟冲击时所具有的特征．在此基础上研究了不同侧向加载系数对冲击发生条件的影响，提出了在不同加载条件下，冲击时存在不同的临界水平应力；研究了不同的煤岩组合情况对冲击发生条件的影响，得出了顶、底板中存在着相对硬软的岩层是发生顶、底板冲击的一个必要条件．通过以上综合研究，得出了构造应力作用下冲击地压发生条件的判据，并成功应用于现场实际冲击危险预测．