煤矿地面直井水压致裂技术防治巨厚岩层动力灾害研究

以东滩煤矿63上06工作面上方高位巨厚红层砂岩为 研究对象,利用 FLAC3D数值模拟软件对水压致裂切割高位 坚硬岩层前后的岩层破断情况及破断时能量演化特征进行 研究。模拟结果表明:进行水力压裂后,巨厚岩层初次破断 时的来压步距由压裂前的260m 降低为180m,压裂后的巨 厚岩层较压裂前垮落更为充分,并未出现较长时间的悬顶现 象;压裂后,工作面前方支承应力峰值在水力压裂剧烈影响 区出现持续降低的现象,且较压裂前应力峰值减小,工作面 前方的应力集中现象减弱;压裂后的高位岩层初次破断前并 未发生大规模的弹性变形能积聚现象,弹性能分布较为均 匀。综合分析模拟结果,可认为地面垂直井水力压裂技术能 够有效地降低开挖过程中的应力和能量集中,避免高位岩层 破断时产生的高能量瞬间释放,降低矿震发生的等级。     

深部重型综采面长距离多联巷快速回撤技术研究

针对重型综采面回撤通道在采深大于300 m后易出现底鼓、冒顶、片帮甚至冲击等问题,以鄂尔多斯地区A矿首采面为例,采用数值模拟和理论分析等方法,对深部重型综采面快速回撤技术进行研究。根据该地区的煤岩强度,当埋深达到272~322 m时,双通道撤架方案的主回撤通道围岩易出现冒顶和片帮等失稳现象;若煤体具有强冲击倾向性且埋深超过465 m,则该地区煤矿撤面时还具备了发生冲击地压的力学条件。综合考虑撤架安全和经济效益,提出并实施了深部重型综采面长距离多联巷快速回撤技术。研究成果应用于采深近700 m的A矿2-2上201重型综采工作面,与常规深井工作面先造条件再回撤的技术相比,减少了约18 d的回撤时间,取得了良好的安全和经济效益。     

深厚表土综放采场断层煤柱整体失稳型冲击地压机制研究

深厚表土综放采场断层煤柱整体失稳型冲击地压具备高隐蔽性、强破坏性、难防护性和长延续性的破坏特征,煤矿现场难以有效预警和防治。以巨野煤田某矿2305S工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场实测等方法,研究深厚表土综放采场断层煤柱整体失稳型冲击地压机制。探讨了深厚表土综放采场岩–土地层初次、周期联动的空间结构和力学特征,设计了深厚表土综放采场断层煤柱承载地层传递载荷、上覆自重载荷和断层构造载荷的估算方法,提出了深厚表土综放采场断层煤柱整体失稳型冲击地压的力学判据。根据模拟应力增速演变规律将断层煤柱回采过程划分为蓄能阶段和临界阶段,其中临界阶段整体失稳冲击危险水平快速提升。揭示了深厚表土综放采场断层煤柱整体失稳型冲击地压机制：断层与沿空面斜交形成的断层煤柱具备高水平的基础应力,当工作面推进至岩–土地层初次联动阶段时,走向地层传递载荷提高了断层煤柱的应力水平,同时连续推采条件下其承载面积不断减小,当载荷量超过弹性承载区的失稳阈值时即发生整体失稳型冲击地压。设计了此类型冲击地压治理方案,包括采前整体冲击危险评估、井地联合区域监测–弹核应力局部预警、分级承载多层卸压设计。     

矿用新型双轴移动式无压全自动风互锁平衡门的研制

 文章介绍了新型双轴移动式无压自动风门的组成结构设计、工作原理、与传统风门相比,该组新型风门打破了以往自动风门控制装置长期依靠光电或红外线感应的特点,实现了风门开关控制装置的全机械化;具有简单,控制可靠,能自动开启关闭,风门之间具有连锁功能,且成本低廉,适用性强等特点。该新型风门的应用解决了煤矿通风系统中风门压力大,开启困难,漏风率大的问题。     

上行采煤法治理复杂条件冲击矿压的研究与实践

分析了华丰矿冲击矿压的复杂性,研究了上行采煤法治理复杂条件冲击矿压的机理及工作面布置原则,并进行了该种方法的仿真研究;应用实践表明上行采煤法可从根本上杜绝破坏性冲击矿压的发生。     

典型深部重大冲击地压事故原因分析及防治对策

系统分析了深部条件下2次重大冲击地压事故原因，研究了冲击地压预测预报及治理措施。应用了电磁辐射监测及煤层超前高压注水技术，提出了高压水射流煤层割缝卸压技术，在同类冲击地压矿井中具有较强的实际指导意义。     

分阶段动态支护法在超千米深井大断面软岩巷道支护中的应用

对超千米深井大断面巷道围岩稳定性进行了分析。根据巷道围岩变形特点在高阻限制-分次让压支护机理的基础上,提出了分阶段动态支护法。介绍了分次支护的时机、手段和技术要求,在华丰煤矿-1100m水平运输大巷进行了实践,取得了明显效果。     

正断层两盘动力灾害显现差异性及机制

随着大范围采矿活动的进行，正断层易滑动失稳产生震动波，并在断层两侧区域呈现出显著不对称动力响应特征。为解释山东新巨龙能源有限责任公司发生“2·22”冲击地压事故破坏区域主要集中在FD8断层上盘区域而下盘几乎没有出现动力破坏这一现象，从理论上分析了断层面（带）隔震的基本力学机理，基于波场及能量分解建立起了弹性波在断层面（带）界面波场分解能量系数模型，通过不同倾角断层面、不同破碎带厚度对震动波阻隔性数值模拟，并对正断层两盘活动性差异进行了分析。研究表明，对于一个相对孤立正断层（非断层组）而言随着断层倾角的增大，正断层上盘内的震动波沿着断层面“透射”将明显降低，呈现出显著的“隔震”特性，即当正断层上盘滑动诱发震动波难以穿过断层传播至下盘；地下正断层两盘活动差异性即断层上盘下降滑动、下盘不动2个方面揭示了正断层两盘动力灾害显现差异性动力学机制，为科学认知正断层活动诱灾机制提供了参考，并为在地下采矿中正断层诱灾防控策略提供了理论依据。     

基于地震频率谐振的采煤面高位岩层水力压裂范围探测

采煤工作面上覆高位坚硬岩层的预裂可减弱其储能条件，进而控制矿震事件的能量。为探测埋藏深度超过500 m的采煤工作面高位岩层水力压裂裂隙的空间展布情况，采用三分量地震频率谐振技术进行裂隙空间展布探测。设计了6条频率谐振检波器布置探测线，在水力压裂作业前后分别进行探测，对获取的探测器波形数据进行解译。数据解译结果表明：(1)水力压裂裂隙空间展布呈类椭球体形，其长轴与地层最大主应力方向基本一致；(2)水力压裂范围在水平方向上最大压裂半径可达50 m以上，垂直方向上压裂高度可达30～50 m;(3)水力压裂所形成的应力降低区域远大于裂纹扩展区域；(4)水力压裂裂纹扩展受岩层赋存变化影响较大。研究表明，三分量地震频率谐振技术能够有效探测深部岩层水力压裂裂隙空间展布，是一种适用的水力压裂范围探测技术手段。     

深部沿空综放面巨厚表土加载型冲击地压机理研究

以赵楼煤矿7303工作面为工程背景，采用理论分析、现场实测等方法，对深部沿空综放面巨厚表土加载型冲击地压机理进行研究，总结了厚表土薄基岩综放面的覆岩空间运动结构演化规律，建立了表土加载阶段的土压力拱载荷传递机制力学模型，基于理论分析结果划分了深部沿空综放面巨厚表土加载阶段的管控区域范围与等级，深部沿空综放面巨厚表土加载型冲击地压机理为：推进至表土持力层破断步距时，巨厚表土通过土压力拱将自身载荷传递至承载基岩，随着基岩破断运动持续加载至工作面前方煤体中，导致煤壁前方大范围煤层应力持续性升高，容易诱发冲击地压。通过微震监测、地表沉陷和现场显现数据，验证了深部沿空综放面地层运动、地表沉陷与巨厚表土加载型冲击地压发生高度相关，可作为预测预报巨厚表土加载型冲击地压的参考依据。