煤矿震动波CT反演技术的应用与分析

为解决3105工作面矿压显现的安全隐患,基于震动波CT反演技术对3105工作面进行震动波CT探测,通过实时监测3105工作面区域的震源分布,形成高密度射线穿过煤层,生成大范围、高分辨率的波速反演云图,结合煤(岩)体内震动波速与应力的耦合关系,确定了3105工作面区域内的应力分布情况.经过微震法、钻屑法验证,震动波CT反...     

煤矿冲击危险性的定性与定量评价研究

冲击危险性评价是将冲击地压抽象的能量本质具象化的关键环节,对于冲击地压有效防控有着直接的支撑作用。笔者梳理了冲击危险性评价的基本概念和功能定位,指出冲击危险性评价天然具有多尺度的属性,各尺度评价应相互兼容、逐级支撑,并对目前冲击危险性评价中指标间关联不足、危险区域划分偏主观、对于多要素和大数据的兼容性有限,以及评价工作趋于刻板等问题进行了剖析,为此,基于广义"三因素"理论,提出冲击危险性定性评价应兼顾"要素齐备"和"逻辑齐备"的原则,并基于"矿井自身数据,指导矿井自身生产"的原则给出了冲击危险性定量评价的基本方法,为解决冲击危险性评价现存问题做出了探索,明确了冲击危险性评价的后续攻关方向。     

煤矿冲击地压综合监测预警平台研究及应用

为了全面提高煤矿冲击地压监测预警精度,提升日常监测的自动化水平,以冲击地压发生载荷条件为切入点,提出对冲击启动载荷源开展分源监测的思路,开发了煤矿冲击地压分源权重综合监测预警平台。结果表明,以现场监测数据为基础,为每种预警指标赋予属性权重和等级权重,进而得到可随冲击危险性动态变化的综合权重,采用冲击地压分源权重综合预警方法,可解决人为定权易造成主观误差的问题,回避固定权重中部分指标被中和的情况,预警结果更加客观可靠;开发了集成接口融合、格式转化、统计分析、指标优先、权重计算、等级预警等功能为一体的冲击地压综合预警平台,实现了对微震、地音、应力、钻屑等多参量、多尺度预警信息的深度开发与警情智能发布,大幅提高了预警效率及效果,在多座典型冲击地压矿井进行了成果应用。     

基于能量计算的冲击地压巷道三级吸能支护参数确定

煤矿冲击地压的工程治理主要集中体现在冲击地压启动前的"防"与冲击启动后的"止",而如何依据冲击类型及能量特征设计吸能支护参数,有效地"止冲"对削弱冲击破坏程度具有重要意义。为实现冲击地压巷道吸能支护参数的量化设计,通过分析不同类型冲击地压释放的能量主体与破坏特征,指出了冲击危险巷道三级吸能支护方式的选择原则;基于能量守恒原理,考虑冲击释放能级、围岩破坏特征以及支护装备力学特性,给出了三级吸能支护参数的确定方法。研究结果表明:煤体压缩型冲击地压释能主体为煤体,释放能量一般不大于10~6J;顶板断裂型冲击地压释能主体为顶底板围岩,坚硬顶板断裂时释放能量不低于10~6J;断层错动型冲击地压释能主体为断层,释放能量在10~7J以上。不同类型冲击地压发生后,巷道围岩表现出不同程度的震动破坏,吸能支护设计应遵循原则:冲击能量分级设防、锚杆锚索主动支护优先、全断面主-被动联合支护、巷道支护结构整体稳定性与经济性。进行防冲支护参数设计时应采用逐次递进法设计吸能锚索、吸能U/O型棚、吸能液压支架的支护参数,当吸能锚索支护间距小于0.8 m时,升级为二级吸能计算,当吸能U/O型棚的排距小于0.6 m时,升级为三级吸能计算。现场实践表明:基于能量法的巷道支护参数可靠,防冲效果显著。     

煤矿褶皱构造区冲击地压机理研究及防治实践

针对胡家河煤矿402103工作面褶皱构造区开采期间煤岩应力异常和强矿震事件频发问题,基于数值模拟和现场实测方法分析了褶皱构造区工作面回采期间顶板、煤层和底板的应力演化特征,探讨了褶皱构造区冲击地压发生机理。模拟结果表明:工作面开采至褶皱构造不同区域时,褶皱构造区垂直、水平应力场分布具有明显的分区特性;褶皱构造区工作面开采时,水平应力起主控作用,开采至背斜轴部区域时顶板围岩稳定性降低,开采至向斜轴部区域时底板围岩稳定性降低,开采至翼部区域时煤层稳定性降低;基于煤矿褶皱构造区冲击地压发生机理,制定了402103工作面巷道围岩系统的顶板、煤层定向爆破释能降载防治方案,卸压后日均微震总能量下降47.6%,日均微震总频次上升16.7%,有效降低了工作面冲击危险性。研究结果对煤矿褶皱构造区工作面开采动力灾害防范具有一定借鉴意义。     

采动巷道矿压显现特征及力构协同防控技术研究

以西北地区典型冲击地压矿井为工程背景,研究采动巷道冲击地压力构协同防控技术的有效性,通过对典型厚硬顶板条件下重复采动巷道冲击地压显现特征及主控因素的分析,采用"点-面-区"相结合的方式对深部厚硬顶板采动巷道应力分布进行了探测,确定了回风巷冲击地压严重的主要原因为区段煤柱侧向覆岩结构破断和采动应力的叠加作用。提出冲击地压防治要从采动巷道围岩结构和应力环境双方面入手,通过调整采动巷道围岩应力环境,人为干预高低位岩层破断位态,增加高低位厚硬顶板破断所释放弹性能量的传递损耗,优化巷道围岩支护参数,提高工作面超前应力峰值附近巷道刚性支护系统瞬时吸能让压能力,并根据采场煤层赋存条件、围岩结构特征和应力环境不断改变的特点,动态调整各种措施的时空组合方式进而实现采动巷道的围岩稳定性控制。通过典型冲击地压工作面现场防冲实际,验证了采动巷道冲击地压力构协同防控技术的有效性,为西北地区深部厚硬顶板条件下采动巷道冲击地压防治提供理论指导。     

尖端形态对磁铁矿石破碎特性的影响研究

如何降低磁铁矿石碎磨能耗是业界的重大课题。针对磁铁矿石生产过程中外观形状的高度不规则性,明确尖端形态对破碎特性的影响,为降低破碎能耗提供理论支撑。利用HOG特征提取法提取了磁铁矿石的尖端形态,运用导杆式落锤冲击试验系统,对不同尖端形态的磁铁矿石进行了冲击破碎试验。研究表明,HOG图像特征提取法提取尖端形状为单棱端、三棱端和平端;尖端突起促进了冲击破碎,且尖端部位和尖端对应的底部先破坏,以此为初始点,破坏逐渐向其他部位扩散;尖端磁铁矿石的冲击力时程曲线主要分为冲击力高幅快速震荡阶段和冲击力震荡平稳阶段,低尖端突起量冲击力高幅快速震荡阶段最显著,尖端突起量增大促使冲击力震荡平稳阶段逐渐显著,且具有良好的冲击稳定性;随着单棱磁铁矿石斜面幅度的增加,冲击力震荡平稳阶段逐渐显著。