水平构造应力影响巷道底鼓冲击与监测防治技术

某矿N2105工作面回采过程中,回风巷发生了两次严重的冲击地压事故,分析了两次冲击地压事故的位置,通过理论分析并运用FLAC2D数值模拟软件分析,研究了构造应力系数对巷道底板塑性区的影响范围,并结合工作面安装的微震监测系统的现场预警案例,提出了采取微震-在线应力监测预警技术。研究结果为褶皱构造区工作面巷道的稳定维护提出了一种新的监测和防治思路。     

褶曲向斜构造区巷道底板失稳冲击机理与防治技术研究

针对余吾矿N2105工作面回采至褶曲向斜构造区时,超前工作面煤壁一定范围内的进风平巷内出现严重的底鼓变形破坏,发生了两次底板冲击地压事故,采用现场调研、理论分析、数值模拟、微震监测、井下试验等方法观测矿压,对向斜构造区底板失稳破坏机制与控制对策进行研究。研究结果表明:褶曲向斜构造区侧压系数λ在1.56~2.18之间,属于强构造应力区;当侧压系数λ大于1.5后,巷道底板塑性破坏区范围急剧增加,底板煤岩体稳定性恶化;巷帮大孔径卸压能够有效减小动静载组合叠加强度,释放巷道浅部围岩应力集中,对顶底板变形破坏有很好的防治作用。     

褶曲构造区沿空巷道底板冲击机理及防治

基于山西潞安集团余吾矿N2105工作面回采期间发生的2次严重底板冲击地压事故,结合底板等高线图分析了底板冲击发生的原因和高水平构造应力有关。由动静载叠加作用机理分析了底板冲击的诱发机制,提出了微震监测和围岩监测系统的综合在线监测方法,并针对预警监测结果提出了煤柱体大直径钻孔的卸压解危措施。     

特厚煤层分层工作面冲击地压事故后复产方案研究与实践

在分析黑龙江峻德煤矿特厚煤层分层工作面重大冲击地压事故的基础上,研究得到事故发生的原因和相应的治理对策,制定了恢复生产的方案。提出了分层开采工作面恢复生产需满足的条件为：工作面和巷道围岩始终处于低应力低密度状态、消除底板(底煤和薄底板)冲击隐患、建立可靠支护、建立有效的实时监测体系和确定合理的开采强度。以煤层大直径钻孔为主实现围岩的低应力和低密度;提出了冲击危险巷道的基本支护、超前支护方式和强度;建立了应力实时在线监测为主、微地震监测为辅、多种监测手段联合的冲击地压实时监测预警体系;基于应力动态和微震监测确定工作面合理的开采强度。根据研究成果制定的恢复生产方案在峻德煤矿三水平北17层一段一分层3·15事故工作面实施后,保证了工作面安全恢复生产。     

不同侧压系数对巷道底板变形破坏影响及防治研究

基于N2105工作面位于褶曲构造区的进风平巷发生底板冲击地压事故为工程背景,采用现场调研、理论分析、数值模拟、微震监测和井下试验等手段,对底板变形破坏机制与控制对策进行了研究。结果表明:褶曲构造区侧压系数λ值最小为1.56,最大为2.18,为强构造应力影响区;随着侧压系数的增大,底板应力集中大小和程度变大,且存在一突变点,当λ1.5后巷道底板塑性区范围急剧扩大,底板围岩稳定性急剧恶化;巷帮大直径钻孔卸压能够有效抑制动静载组合叠加强度,对底板变形破坏有很好的防治作用。     

深井上山巷道底板动载诱发冲击矿压控制技术

为了防治深井上山巷道底板动载诱发的冲击矿压,采用FLAC~(2D)数值模拟软件及微震监测系统进行控制技术研究,结果表明:静载作用下上山底板水平应力、垂直位移及塑性区深度分别为38.27 MPa、156.38 mm、4 m,动载扰动下底板冲击响应特征分别增加8.96 MPa、266.92 mm、2 m,冲击危险性急剧升高;动力扰动使处于极限条件下的上山煤柱区应力增加打破平衡状态而发生底板冲击矿压,即高静载主导—强动载诱发的动静载叠加诱冲机理;现场微震监测验证了数值模拟结果的合理性;针对深井上山底板冲击矿压特点提出合理布置巷道、采取局部措施、降低动载荷传递、避让法等4种针对性的动力灾害控制措施。     

深井跨采巷道围岩应力分布及变形规律模拟研究

基于煤矿跨采过程中存在的工作面矿压显现加剧、巷道围岩难于控制等现实问题,结合具体工程条件,应用FLAC数值模拟软件对上方工作面开采过程中的巷道围岩应力分布特点及围岩变形移动规律进行了模拟研究,得出了工作面前方移动支承压力在底板的传播引起底板岩层处于应力升高区,位于该区内的底板巷道,随着工作面的推进,巷道依次处于原岩应力区、应力升高区、卸压区和卸压稳定区,且在工作面距离跨采巷道前后50 m范围内,应力集中程度较强。在跨采期间,巷道的主要变形发生在工作面跨巷道的时间段,2帮应力集中程度强于顶底板,并引起巷道一定程度的变形。     

高应力区巷道掘进矿压综合防治方法探究与实践

针对高应力区巷道掘进困难、易发生冲击矿压的难题,运用FLAC3D对巷道掘进过程中应力演变进行模拟,结合区域构造实际,分析了冲击矿压发生的原因,从技术与管理两个层面入手,提出了以立体、多方位、长短孔差异爆破综合卸压方案和《掘进工作面矿压安全管理“十禁令”安全管理办法》为核心的高应力区巷道掘进矿压综合防治方法,并进行实践应用,该方法提高了掘进工效,极大地降低了冲击矿压次数,有效控制了冲击矿压的破坏程度,实现了工作面安全掘进。     

向斜构造区巷道底板冲击机理与防治

以某矿N_2105工作面回采过程中进风巷穿过向斜构造区发生的2次底板冲击为研究对象,理论分析了巷道底板失稳破坏机理,并数值模拟了水平应力集中系数与底板塑性区的变化关系。研究结果表明:水平应力集中系数越高,底板越容易产生滑移变形鼓起;底板的冲击破坏是动静载叠加引起的;煤体大直径钻孔卸压能够有效卸压,从而抑制巷道底板冲击。     

“三硬”煤层巷道冲击地压发生机理研究

结合现场实测、理论分析和数值模拟等方法,系统研究了"三硬"煤层巷道冲击地压发生的机理。现场地应力测量结果表明,大同矿区存在明显的水平构造应力,通过力学分析发现侧压系数与煤壁冲击线性相关;用关键层理论对坚硬底板冲击地压进行了分析,认为其影响因素有:底板关键层的厚度及其与底板表面的距离、水平构造应力以及工作面采动等;由数值分析结果可知:巷帮的水平位移与施加的水平载荷呈线性正比关系,当水平载荷足够大时,若巷帮一定深度范围内存在或产生了垂直裂隙,且顶底板岩层与煤层分离,巷帮将发生煤壁整体推出型冲击地压;底板岩层水平拉应力最大值随着巷道宽度的增加逐渐向底板深处发展并出现离层,导致底板关键层突然断裂,发生底板冲击地压。