深部下山煤柱区矿震规律研究

针对某矿-1 025 m西一下山采区9煤回风下山发生的多次冲击矿压显现，利用SOS微震监测系统，研究分析深部下山煤柱区域矿震活动规律。结果表明：冲击矿压发生前，矿震能量持续上升，频次亦持续增加或维持在较高水平；矿震沿下山集中明显，主要位于2个覆岩关键层内，高静载加强矿震扰动是诱发巷道冲击破坏的主要原因；冲击前兆强矿震信号呈现低频率、高振幅特征。根据监测结果实施煤体大直径钻孔、顶板预裂爆破以及优化支护等矿震弱化控制技术，现场效果良好。     

软及硬煤层钻孔卸压效果对比分析研究

为分析冲击矿压矿井软煤层钻孔卸压效果比硬煤层好这一问题,通过采用有限元数值模拟软件FLAC对软及硬煤层的大直径钻孔卸压效果进行了分析研究,结果表明:当钻孔深度达到10~15 m时,软煤体内应力35 MPa,硬煤体内应力29 MPa,并且软煤体35 MPa的应力大于硬煤体29MPa的应力,从而说明软煤层中实施钻孔卸压效果较好,硬煤层中钻孔卸压效果较差,最后对张双楼煤矿7123工作面实施大直径钻孔卸压,卸压效果与数值模拟结果一致。     

顶板运动的电磁辐射规律探讨

随工作面的推进,顶板要产生裂缝、裂缝贯通、破断,然后来压。而顶板破裂时,将会产生电磁辐射现象,煤体中应力越高,顶板运动越剧烈,损伤破裂过程越强烈,电磁辐射信号就越强。研究表明,电磁辐射信号的变化与工作面顶板断裂时间及地点有较好的对应关系,电磁辐射技术可推断工作面顶板运动状态的发展,是监测预报采面顶板运动的一种新的方法。     

冲击矿压防治实践中电磁辐射与顶板来压的对应关系

针对星村煤矿的顶板来压和冲击矿压监测情况,介绍了采用电磁辐射法配合顶板来压分析法,容易掌握煤岩冲击危险性的动态变化情况,使煤岩冲击危险性监测、预测预报的准确性得到进一步提高;同时根据冲击危险的监测结果,采取及时和有针对性的防治措施,可以有效降低冲击危险性,保证工作面的安全生产.     

顶板岩层特性对煤体冲击影响的数值模拟

利用离散元程序UDEC4.0对煤层上覆顸板岩层的物理、几何属性及运动状态对煤体冲击矿压危险性的影响规律进行了模拟研究.结果表明,煤层上方岩层的悬顶长度、岩层厚度和强度对冲击矿压的危险性均有影响.从周期来压步距的一半开始,煤体的冲击危险性显著升高;顶板释放的能量与岩层强度呈对数关系、与顶板厚度呈指数关系,坚硬、厚层顶板岩层相对较软弱、较薄岩层会对煤体产生更为强烈的扰动,致使冲击矿压危险性升高;另外,处于运动态的顶板岩层的诱冲能力远超过处于稳态的顸板岩层.可通过弱化项板岩层强度、缩短悬顶长度等措施防止或降低冲击危险性,济三煤矿6303工作面通过顶板爆破进行防冲的工程实践证明了研究结果的有效性.     

动力挠动对回采巷道冲击危险的数值模拟

煤矿开采过程中,顶板断裂等动力挠动常会导致冲击矿压等动力现象的发生.根据弹性力学理论,探讨了扰动波诱发煤层巷道冲击的机理.采用有限差分软件FLAC20模拟程序中动态模块,研究分析了挠动波在不同加载水平、挠动波强度以及频率影响下,从巷道一侧上方传入时内、外帮围岩的应力和塑性区动态响应变化情况,对开采工作面巷道内帮易发生冲击的现象进行了分析和解释.研究表明:动力扰动不仅使巷道周边煤体发生层裂破坏降低其侧向约束阻力,而且在煤体中形成了高应力.处于工作面支承压力带内的巷道内帮煤体,相比外帮而言,受到动力挠动时其最大垂直和水平应力上升较快,开采过程中更易发生冲击.     

断层对工作面冲击危险影响的数值模拟分析

要采用FLAC4．0数值模拟程序,研究了深部断层带附近采动影响下支承压力的变化规律。结果表明,受断层带的影响,工作面前方应力集中系数K、也即最大支撑应力与工作面距断层的距离L呈乘幂关系：K=22．069L-0．4431。研究认为,工作面距断层越近,冲击矿压危险性越大,当工作面推进至断层带20-30m附近时,冲击危险性明显升高,必须采取煤层卸压爆破、大直径钻孔卸压或煤层注水等防冲措施。     

工作面终采线附近冲击矿压综合防治技术

终采线附近是冲击矿压的多发区,受巷道布局的影响,此段煤体容易形成"准煤柱",其冲击危险性较正常回采期间一般会有所升高,需要制订专门的冲击矿压综合防治方案。星村煤矿深部E3103综放工作面停采期间的防冲经验:在接近终采线附近时,根据不同的推进位置,采取煤体卸压爆破、大直径钻孔卸压、柔性支柱超前支护和降低煤层回采高度等综合措施,以降低冲击危险性;采用电磁辐射法和钻屑法及时对防冲效果进行检验和评价。现场应用结果表明,针对终采线附近制订的综合防冲措施有效降低了冲击危险性,保证了工作面的顺利回采和搬迁,可为其他具有类似条件的矿井工作面停采期间的防冲设计提供参考。     

冲击矿压的强度弱化减冲理论及其应用

本项目为国家自然科学基金资助项目(50490273，50474068，50074030)，教育部博士点基金资助项目(20030290017)资助。冲击矿压实质是煤岩体能量积聚与释放的过程，当煤岩体中所积聚的弹性应变能达到其极限冲击能时，就可能发生冲击矿压。根据冲击矿压强度弱化减冲理论，采取松散煤岩体的方式降低煤岩体的强度和冲击倾向性，使得应力高峰区向岩体深部转移，煤岩体中所积聚的弹性应交能就达不到最小冲击能，从而防止冲击矿压的发生。强度弱化减冲理论在三河尖矿的生产实践中得到了有效的运用。     

冲击矿压危险性的模糊综合评价研究

 为了合理地评价煤矿工作面冲击矿压的危险性。通过采用层次分析法对影响冲击矿压的自然条件因素、地质动力因素、开采及技术因素、组织管理因素等多种因素进行分析研究,从而确定各影响因素权重,建立冲击矿压危险性的多层次模糊综合评价模型,进而对冲击矿压危险性的低危险、中等危险、高危险作出定量评价,提高对冲击矿压危险性评价的准确性和科学性。研究结果表明：采用所建立的模型所得评判结果能较准确地反映工作面的危险程度,精度较高,为煤矿工作面冲击危险性分析评价提供了一种可行的思路和方法。