冲击地压孤岛工作面智能化掘进工艺的探索与应用

高煤公司为冲击地压矿井,为达到“有冲无伤”、“安全生产”的目标,在3上1108运输巷引入智能化掘进工艺。本文通过探讨掘进工作面截割、运输、支护的智能化实现路径,装备智能型综掘机、大运力胶带输送机、防爆锂电单轨吊机车、液压锚杆钻车、通讯网络系统,实现掘进工作面远程遥控掘进和地面实时监控。在3上1108运输巷应用以来,实现人员远离迎头截割作业、辅助运输和皮带运输连续化、支护工艺流程化,在安全生产和减人提效方面取得了较大的进步,全面提升了掘进工作面智能化掘进工艺水平。     

深井富水工作面“动—静”应力效应诱发冲击地压机理研究

冲击地压的发生是一个多因素诱发的结果。以郓城煤矿1301工作面为工程背景,研究“动—静”应力效应诱发的（“动”指工作面回采时,上覆岩层运动对前方煤体施加超前支承压力及扰动;“静”指水仓突水后,煤层上方相当于开采一个解放层,突水区域上覆岩层部分应力向周边转移,使突水区域周边的静应力升高）新型冲击地压发生的机理,本文采用采用理论分析、现场监测、工程试验、数值模拟等方法研究了冲击地压发生的应力来源、突水造成的煤体岩性改变特征、工作面回采的动态影响等,得出以下结论：①突水打破了原岩应力平衡,使其周边煤体静应力升高,这是冲击地压发生的静应力来源。②煤体浸水30天,使煤体的强度大幅降低,使其在同等应力作用下增大了“蠕变”冲击发生的风险。③1301工作面回采,超前支承压力是发生冲击地压的动应力来源;超前支承压力与高静应力叠加,增大了应力的集中程度,再加上上覆岩层对高应力集中区的动态扰动,使冲击地压发生的风险进一步加大。该方法对于富水工作面的防冲评价具有重要的参考意义。     

深井大规模矿床开采岩爆控制策略研究

随着大规模矿床的开采,在高应力作用下,不断的产生破坏性岩爆等灾害,严重制约着这些矿床的正常生产。针对国内矿山即将进入1500m深度的千万吨级生产规模,本文对深井大规模矿山的采矿战略进行了研究,制定了深埋大规模硬岩矿床采矿的工作程序。设计阶段要遵守原则,如井下工程布置,采矿方法选择,实时监测系统布置等;生产阶段主要致力于日常矿山微震风险的管理工作,建立微震监测系统,调查破坏事件,分析应力场变化规律与预测风险区域,最终采取针对性的支护技术,合理安排出矿计划和特定工作环境下作业人员技能的培训等应对策略。     

瓦斯对冲击性煤样能量耗散的影响

基于煤的冲击倾向性分类及指数测定方法,进行了不同瓦斯压力下煤样冲击倾向性测定,应用能量积聚与耗散的方法,分析了不同瓦斯压力环境中煤样单轴压缩与循环加卸载过程中能量积聚与耗散关系。研究表明：随着瓦斯压力的增大,煤样的冲击倾向性指数减小,冲击倾向性降低;煤样破坏前储存的弹性能降低,破坏时耗散能增率呈非线性快速降低趋势;在循环载荷作用下,煤样在相同循环中耗散能随着瓦斯压力的增加而增加。在不考虑瓦斯膨胀能的情况下,瓦斯压力的增加降低了煤层冲击地压的破坏性。因此,高瓦斯矿井在深部开采中进行冲击倾向性评价时应考虑瓦斯因素。     

岩爆的超声波监测及预测预报方法试验研究

针对岩爆监测研究的不足,开展了完整硬岩岩爆单轴压缩试验及全过程超声波监测,分析了完整硬岩岩爆破坏特征及超声波前兆规律,探讨了完整硬岩岩爆的预测预报。结果表明:对于完整硬岩岩爆,当加载载荷达到其峰值强度便产生噼啪声响,随之发生爆裂,通过分析碎片,发现试样靠近外部区域劈裂现象明显,越靠近试样内部其破裂面的粉化程度越严重,剪切现象越明显,是源于内部被约束程度的增加导致的强烈摩擦作用和高耗能的结果;通过对完整硬岩岩爆全过程超声波监测,发现波速由平稳不变发展到波动状态、首波波幅由微小的起伏波动发展到较大的起伏波动、衰减系数从增加转为下降均可作为岩爆发生的前兆;首波波幅由总体上减小转为明显增加也可作为岩爆发生的前兆,首波波幅由一直减小发展到微小起伏波动可作为岩爆发生的前兆;硬岩超声波频谱图可反映硬岩试样在载荷作用下其内部由变形发展到产生损伤再到破裂随即岩爆的过程。     

Preliminary engineering application of microseismic monitoring technique to rockburst prediction in tunneling of Jinping Ⅱ project

Monitoring and prediction of rockburst remain to be worldwide challenges in geotechnical engineering.In hydropower,transportation and other engineering fields in China,more deep,long and large tunnels have been under construction in recent years and underground caverns are more evidently featured by ＂long,large,deep and in group＂,which bring in many problems associated with rock mechanics problems at great depth,especially rockburst.Rockbursts lead to damages to not only underground structures and equipments but also personnel safety.It has been a major technical bottleneck in future deep underground engineering in China.In this paper,compared with earthquake prediction,the feasibility in principle of monitoring and prediction of rockbursts is discussed,considering the source zones,development cycle and scale.The authors think the feasibility of rockburst prediction can be understood in three aspects：（1） the heterogeneity of rock is the main reason for the existence of rockburst precursors;（2） deformation localization is the intrinsic cause of rockburst;and（3） the interaction between target rock mass and its surrounding rock mass is the external cause of rockburst.As an engineering practice,the application of microseismic monitoring techniques during tunnel construction of Jinping II Hydropower Station was reported.It is found that precursory microcracking exists prior to most rockbursts,which could be captured by the microseismic monitoring system.The stress concentration is evident near structural discontinuities（such as faults or joints）,which shall be the focus of rockburst monitoring.It is concluded that,by integrating the microseismic monitoring and the rock failure process simulation,the feasibility of rockburst prediction is expected to be enhanced.     

使用声发射测试结果预判岩爆等级

岩爆等级预判是进行岩爆灾害预警的重要基础,而岩爆本身的复杂性给岩爆预判带来了很大困难,为实现岩爆等级快速、准确地预判,采用声发射测试技术获取不同方向（纵向、斜向和横向）岩石的标准试样（直径为50mm、高度为100mm）在室内单轴压缩加载过程中的声发射特征,基于不同方向试件主破裂前的累积声发射能量E_q与最终破裂后的累积声发射能量E之比分别提出相应的岩爆等级预判新方法,并将预判结果与实际岩爆等级、传统方法的岩爆预判结果进行了对比。结果表明:基于不同方向试件E_q/E值的岩爆等级预判结果准确率均达到80%,与实际岩爆等级吻合性较好;与传统岩爆预判方法相比,基于E_q/E值的岩爆等级预判结果更为可靠;使用不同方向试件E_q/E值进行岩爆等级预判时,预判结果的准确率从高到低依次为纵向、斜向和横向。研究结果对于岩爆灾害防治具有一定的参考价值。     

基于数值模拟的高压采场卸压方案研究

为了安全开采含有较多采空区的矿体,制定了2种卸压方案,并采用FLAC3D软件对矿体进行建模,模拟并分析了其卸压效果.结果表明,采用方案1(卸压巷道与凿岩巷道呈"非"字形、相邻卸压巷道间隔10 m)时,最小主应力在凿岩巷道两边及顶板附近分别从8 MPa和9 MPa降至5 MPa和8 MPa,最大主应力变化不大;采用方案2...     

煤矿覆岩空间结构演化及其诱冲作用(英文)

煤矿覆岩存在空间结构,并且随着采空范围(边界条件)的不同,覆岩的空间结构是动态演化的,并能诱发冲击矿压灾害。基于关键层理论,提出煤矿覆岩的整体空间结构形态,即层面方向的"O-X"结构与剖面方向的"F"结构组成。"O-X"结构与"F"结构的形成与失稳不断进行,称为煤矿覆岩空间结构的动态演化。将覆岩空间结构分为"O-X"型、"F"型与"T"型三种基本类型,对三类空间结构进行细化,分析其矿压特征与规律。基于能量理论,讨论覆岩空间结构演化诱冲的机制,计算三类结构"见方"时的弯曲弹性能,并分析"F"、"T"结构对诱冲的作用。研究拓展传统矿压理论范围,为覆岩结构失稳型冲击矿震预防提供理论指导。     

地音监测技术及其在矿压监测中的应用研究

在总结我们的研究成果基础上，较全面地介绍了我国地音监测技术的研究现状及其在冲击地压预测预报、顶板动态监测方面的应用实践。研究与实践的结果表明，经过１０多年的研究和应用，我国地音监测技术获得了很大发展，地音监测技术在矿压中的应用已达到了实用阶段。