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大黄山煤矿冲击地压危险性与防治研究

大黄山煤矿冲击地压危险性与防治研究

作者：于思铭重庆大学

学位级别：硕士

随着浅部煤炭资源逐渐枯竭,许多矿井被迫转向深部开采,尤其是在一些褶曲构造的矿井,受地质构造应力的影响,冲击地压灾害的威胁越来越大,给冲击地压灾害防治带来了新的挑战。大黄山煤矿主采煤层为大型向斜构造区域的特厚煤层,目前该煤矿... 详细信息

随着浅部煤炭资源逐渐枯竭,许多矿井被迫转向深部开采,尤其是在一些褶曲构造的矿井,受地质构造应力的影响,冲击地压灾害的威胁越来越大,给冲击地压灾害防治带来了新的挑战。大黄山煤矿主采煤层为大型向斜构造区域的特厚煤层,目前该煤矿已大范围进入深部开采,冲击地压灾害日益凸显,如何有效防治冲击地压成为亟待解决的问题。本文以大黄山煤矿向斜构造区域开采为研究对象,运用岩石力学实验、数值模拟和理论分析等方法,对矿井向斜构造区域冲击地压危险性展开研究,提出相应降低冲击危险性的方案和措施,并用于现场实践。本文主要研究内容和结论如下:(1)在矿井地质赋存条件、地应力特征和冲击地压发生情况分析的基础之上,通过主采煤层煤岩及其顶板的岩石力学实验,明确了矿井煤层赋存条件、地质构造和地应力特征与冲击地压的联系,确定了矿井向斜构造区煤层及顶板的冲击倾向性;研究结果表明:1)大黄山煤矿地质赋存条件主要受向斜构造控制,冲击地压危险性与向斜构造区域煤层厚度、倾角以及坚硬顶板有密切联系;2)矿井向斜构造区域以水平构造应力为主,水平主应力约为垂直应力的2倍,煤层受较强烈的挤压作用;3)矿井向斜构造区域中大槽煤层及其顶板具有强冲击倾向性,八尺槽煤层及其顶板具有弱冲击倾向性。(2)基于动静载诱发冲击地压理论,通过理论推导和数值模拟分析,明确了向斜构造区域不同部位动静载诱发冲击地压的特征;研究结果表明:1)受向斜构造活动影响,向斜轴部煤岩相比于翼部煤岩的冲击倾向性更强,煤岩体承受的静载更大,发生破坏的临界水平应力更小,冲击地压发生的可能性更大;2)动静载荷叠加作用下,向斜轴部区域煤岩体破坏现象更加剧烈,动载荷对煤岩强度的提升影响非常大,准静载下测得无冲击倾向或弱冲击倾向性的煤岩在动载作用下也能表现出剧烈的破坏现象。(3)依据前文岩石力学实验结果,开展矿井向斜构造区采场应力特征数值数值;结合向斜构造区域煤岩承受动静载荷诱冲特征,研究大黄山煤矿向斜构造区域冲击地压危险性,确定了向斜构造应力集中区域和开采煤层与顶底板应力分布及演化规律,明确了向斜构造区域诱发冲击的危险因素和向斜构造应力在冲击地压发生中的突出作用,并将向斜构造冲击危险区分为强、中等和弱;研究结果表明:1)大黄山煤矿向斜轴部应力集中区域对倒转翼煤层的影响超前于正常翼煤层,正常翼煤层在埋深为600m以后进入轴部影响区域,倒转翼煤层在埋深为530m以后进入轴部影响区域;2)大型向斜构造产生的构造应力和煤层固有的强冲击倾向性为冲击地压的发生提供了有利的静载条件,向斜构造特点和倾斜分层开采的方式使得倾斜特厚煤层坚硬顶板成为最突出的诱冲危险动载源;3)矿井向斜轴部区域为强冲击地压危险性区域,从载荷特征上可总结为“高静载,弱动载”;矿井向斜倒转翼部区域为中等冲击地压危险性区域,矿井向斜正常翼部区域为弱冲击地压危险性区域,向斜翼部区域诱发冲击地压的载荷特征可总结为“低静载,强动载”。(4)基于大黄山煤矿向斜构造区域开采冲击地压危险因素诱冲机制及危险性分区特征,提出针对向斜构造采区的防冲方案及措施,确定了预裂爆破弱化顶板和煤层卸压爆破的布置参数;向斜翼部煤层开采防冲措施的实施效果表明设计参数具有一定的合理性,降低了矿井向斜构造区域煤层开采的冲击地压危险性。

关键词：冲击地压冲击危险性动静载诱冲向斜构造防冲措施

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综放工作面冲击危险性评价及防治措施

煤 2022年第10期31卷 29-33页

作者：钱红亮赵晓凡河南大有能源股份有限公司耿村煤矿河南三门峡472400 河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000

巨厚砾岩层下特厚煤层综放开采可能诱发综放面或回采巷道冲击地压。基于耿村煤矿13200综放面地质采矿条件,采用综合指数法对综放面冲击危险性进行评价,得出13200综放面地质因素和开采技术因素对冲击地压危险的影响指数分别为0.57、0.62... 详细信息

巨厚砾岩层下特厚煤层综放开采可能诱发综放面或回采巷道冲击地压。基于耿村煤矿13200综放面地质采矿条件,采用综合指数法对综放面冲击危险性进行评价,得出13200综放面地质因素和开采技术因素对冲击地压危险的影响指数分别为0.57、0.62,综合判断冲击危险性综合指数为0.62,13200综放面冲击地压类型属于中等冲击等级。提出联合卸压手段,并通过微震监测进行现场验证。

关键词：特厚煤层放顶煤开采冲击危险性微震监测

唐阳煤矿632工作面冲击危险性评价及卸压技术研究

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科技资讯 2012年第35期10卷 69-69页

作者：吴红军陈理强赵振彬山东裕隆矿业集团有限公司唐阳煤矿山东汶上272508 山东科技大学采矿工程研究院山东泰安271019

围绕唐阳煤矿632工作面实际情况,运用综合指数法、可能性指数法和经验类比法对工作面的冲击危险性进行了评价。根据评价结果结合实际情况,采取了煤层预注水和钻孔卸压措施,进行了工作面预卸压处理。实现了工作面安全开采。

关键词：冲击危险性断层煤层预注水钻孔卸压

庇山矿巷道围岩冲击倾向性参数测定及危险性分析

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庇山矿巷道围岩冲击倾向性参数测定及危险性分析

作者：赵武迪河南理工大学

学位级别：硕士

冲击地压是指煤矿井巷或工作面周围煤(岩)体由于弹性变形能的瞬时释放而产生的突然、剧烈破坏的动力现象,常伴有煤(岩)体瞬间位移、抛出、巨响及气浪等,严重影响了矿井的安全高效生产。本文以庇山矿煤岩体冲击倾向性为研究对象,采用理... 详细信息

冲击地压是指煤矿井巷或工作面周围煤(岩)体由于弹性变形能的瞬时释放而产生的突然、剧烈破坏的动力现象,常伴有煤(岩)体瞬间位移、抛出、巨响及气浪等,严重影响了矿井的安全高效生产。本文以庇山矿煤岩体冲击倾向性为研究对象,采用理论分析、数值模拟和实验室试验相结合的研究方法,对煤岩体冲击倾向性参数进行测试分析,开展了回采工作面不同阶段顶板岩层弯曲能量指数计算方法的理论研究,模拟研究了不同应力环境下巷道围岩应力、位移、塑性区演化规律,主要得出以下结论:(1)基于庇山矿二-12090工作面生产地质条件,分析了回采工作面初采阶段、初次来压阶段、周期来压阶段的顶板岩块空间结构特征,构建了相应的固支梁、简支梁、悬臂梁力学模型,并推导了其弯曲能量指数计算公式,对比分析不同模型计算的顶板弯曲能量指数结果发现,以简支梁为力学模型计算得出的弯曲能量最大,以悬臂梁为力学模型计算得出的弯曲能量最小。并且梁内剪应力与弯矩产生的能量比与载荷大小无关,只与梁的泊松比及梁厚度与长度比值相关,泊松比越大,剪力与弯矩积聚能量比值越高,梁厚度越大,剪力与弯矩积聚能量比值越高,即梁厚度为影响弯曲能量指数的主要因素。(2)巷道底板冲击地压发生的关键在于水平应力是否达到了底板岩层发生屈曲破坏的最小轴向应力,底板承载水平应力不仅取决于水平构造应力,同时也受巷道两帮垂直应力影响,当底板承载水平应力达到底板岩梁屈曲的最小轴向应力时,巷道底板岩层梁结构将发生屈曲破断现象,进而导致底板冲击地压。采用FLAC有限元数值模拟软件,采用C-M塑性破坏本构模型,对不同应力环境下巷道围岩应力、位移、塑性区进行模拟分析,结果表明:巷道围岩塑性破坏区范围随侧压系数的增加而扩大;巷道底板水平应力随煤层弹性模量的增加而逐渐降低;巷道底板水平应力随巷道尺寸的增加而逐渐降低。(3)根据庇山矿所送煤岩样冲击倾向性参数实验室测试数据,计算得二煤层煤样平均动态破坏时间为357 ms,弹性能量指数为1.98,冲击能量指数为2.52,单轴抗压强度为5.35 MPa。按最危险状态分析,采用简支梁力学模型,计算得二煤顶板弯曲能量指数为11.53 k J,二煤底板弯曲能量指数为8.56 k J。图45幅,表20个,参考文献65篇。

关键词：冲击地压冲击倾向性参数弯曲能量指数冲击危险性

近距离煤层孤岛工作面冲击矿压危险性评价及防治技术研究

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晋控科学技术 2023年第3期 14-16页

作者：郭腾飞山西寿阳潞阳瑞龙煤业有限公司山西寿阳045400

为有效解决近距离煤层孤岛工作面冲击矿压问题,以山西寿阳潞阳瑞龙煤业有限公司150108工作面为背景,采用理论分析、现场试验方法,对150108工作面冲击矿压危险性进行了评价,确定150108工作面无冲击危险,综合各类回采因素,在工作面内划分... 详细信息

为有效解决近距离煤层孤岛工作面冲击矿压问题,以山西寿阳潞阳瑞龙煤业有限公司150108工作面为背景,采用理论分析、现场试验方法,对150108工作面冲击矿压危险性进行了评价,确定150108工作面无冲击危险,综合各类回采因素,在工作面内划分了3个重点监测区域,并采用钻屑法和施工大孔径钻孔卸压方法对重点区域进行管控。根据工作面回采情况,回采期间未出现冲击矿压现象。

关键词：孤岛工作面冲击矿压冲击危险性防治措施

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冲击矿压发生危险性评价方法

煤矿开采 2000年第4期5卷 52-53页

作者：毛德兵煤炭科学研究总院北京开采研究所北京100013

文章在分析影响冲击矿压发生主要因素的基础上 ,对目前评价冲击危险性的几种方法及其适用范围、评价冲击危险指标进行较为系统的论述。

关键词：冲击矿压冲击危险性评价方法矿山地质开采技术数值模拟