近直立特厚煤层应力调控防冲方法及机制

近直立特厚煤层的地质与开采条件与一般煤层差异较大,冲击地压防治形势严峻.本文综合采用理论分析、数值模拟、现场监测等方法,研究了近直立特厚煤层动静载力源分布特征,提出了应力调控防冲方法,揭示了其防冲机制,并进行了工程应用.结果表明：近直立特厚煤层主要受水平构造应力作用,水平应力通过工作面两侧的顶底板岩层传递至煤层中,并在巷道上下方形成静载集中区;近直立特厚煤层顶底板岩层难以发生破断,然而顶底板岩层破裂释放能量可形成强动载扰动;动载扰动作用于巷道上下方静载集中区并与集中静载叠加可诱发冲击地压.据此,提出了弱化工作面两侧顶底板岩层和下方煤体的应力调控防冲方法,其防冲机制为：弱化顶底板一方面可弱化岩体传递水平应力的能力进而降低巷道上下方的静载集中,另一方面可降低岩体静载集中进而减弱岩体破裂导致的动载强度;弱化煤体可进一步降低巷道下方静载集中并将静载集中区向深部转移.对近直立特厚煤层现场实施的防冲措施进行了优化设计并确定了关键参数,应用表明,工作面高能级微震事件减少了143～178起、微震事件总能量降幅达90%,未发生冲击显现,工作面冲击危险性显著降低,证实了方法的有效性.研究成果可为近直立特厚...     

多煤层开采工作面动载分布特征及防治对策

为降低多煤层开采矿井工作面回采过程中围岩动力灾害危险,通过数据分析、数值模拟等方法进行动载分布特征研究.结果表明,工作面动载分布具有区域性特征,回采初期工作面中下部和区段煤柱为强动载区域,回采至上煤层采空区边界影响范围时,工作面中下部、区段煤柱和回风巷围岩为强动载区域.针对动载分布区域,提出了顶板超前预裂爆破、巷道切顶...     

不均布采空区下冲击危险工作面煤柱留设宽度研究

为研究上覆不均布采空区下,具有冲击危险工作面区段煤柱布置问题,以某矿I010203工作面为工程背景,通过现场监测、数值模拟、理论分析等方法对工作面区段煤柱冲击危险和合理宽度进行研究。数值模拟和现场监测结果表明,I010203工作面回采过程中,15m宽区段煤柱微震事件频繁、能量剧烈释放,增大了工作面冲击危险;并且15m宽煤柱在工作面回采后不能完全破坏,仍可承受较高应力并向下部煤层传递,增大了下伏煤层回采工作面的冲击危险。数值研究表明,当宽度为0~6m时,煤柱破碎程度较高,不利于隔绝采空区及巷道稳定;当宽度大于10m时,煤柱内出现弹性核区,应力增加迅速,冲击危险性增高;8m宽煤柱是既能隔绝采空区预防瓦斯,又能使应力最低降低冲击危险的临界煤柱宽度,更合理的区段煤柱宽度为8m左右。研究结果可为该矿井接续工作面和相似条件工作面回采的煤柱宽度留设提供理论依据。     

典型近直立煤层群冲击地压机理及监测预警研究

近直立煤层群由于特殊的煤岩赋存和开采方式,覆岩破断运动及其导致的围岩静载应力分布和动载扰动特征与缓倾斜煤层有较大差异,已有冲击地压灾害在近直立煤层群开采矿井(SICS)发生。为指导类似赋存矿井冲击地压防治,以乌东矿南采区典型近直立煤层群为工程背景,从诱冲机理、监测预警及防治技术方面展开了系统研究,揭示了近直立煤层群压撬型冲击地压机理,建立了适用于近直立煤层的预警指标体系,提出了近直立煤层降载减撬冲击地压防治技术。结果表明:近直立煤层群综放开采下冲击地压显现具有巷道顶底板侧不对称和岩体压撬显现特征;煤体所受顶板和岩柱的压撬作用是诱发冲击的基础静载力源,悬顶和层间岩柱破裂产生的动载扰动对冲击显现有重要诱发作用,近直立煤层群综放开采冲击地压是顶板和岩柱压撬效应耦合作用结果;各预警指标对冲击地压和大能量矿震均具有一定的响应,各维度和各系统预警指标综合预警可综合各自优势实现互补,提高预警准确性;深浅孔交替爆破可削弱对煤体的压载荷和撬动效应,现场实施后,微震日总能量和频次明显减少,顶板和岩柱每米能量104J以上微震事件较实施前平均减少了96%,卸压效果明显,冲击危险性降低。     

上覆局部采空下冲击危险工作面煤柱留设宽度研究

为研究上覆局部采空下冲击危险工作面区段煤柱的布置问题,以某矿I010203工作面为工程背景,通过现场监测、数值模拟、理论分析等方法对工作面区段煤柱冲击危险和合理宽度进行研究.现场监测和数值模拟结果表明:I010203工作面回采过程中,15 m宽区段煤柱微震事件频繁,能量释放剧烈,增大了工作面冲击危险;15 m宽煤柱在工...     

基于上覆巷道保护的下伏煤层安全回采

针对千米深井下伏煤层回采需保证上覆巷道稳定性的问题,通过理论分析、数值模拟和现场实测的方法,研究了下伏煤层开采过程中上覆岩层巷道变形破坏类型、破坏机理和防治办法。通过对开采条件和开采形成的覆岩空间结构的研究,得到了走向和倾向方向上的巷道变形破坏规律;通过研究下伏工作面不同开采阶段、不同充填率条件对上覆巷道的采动影响,得到了巷道变形破坏的应力演化规律。结果表明:千米深井下伏煤层开采,上覆巷道潜在的变形破坏类型主要有两种,一是巷道断面缩减型破坏,二是巷道走向阶梯下沉型破坏。上覆巷道变形破坏的根本原因是大埋深、强采动应力,特别是下伏煤层距上覆巷道较近且距离不均等的影响,直接原因是采动造成的巷道围岩应力突增及关键岩层的破断下沉。开采过程中,工作面走向开采范围超过400 m时,巷道断面缩减型破坏和走向阶梯下沉型破坏会相互叠加,诱发更大的巷道破坏。为控制这两种巷道的潜在破坏类型,设计了沿工作面下部巷道动态部分充填和巷道补强支护方案,通过现场实测发现上述方案能够满足上覆巷道稳定性和下伏工作面高效高产的要求,研究结果和控制方案可为千米深井巷道下压煤的安全回采提供一定的借鉴。