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煤矿冲击地压防治体系中的关键问题探讨

煤炭科学技术 2023年第1期51卷 203-213页

作者：姜福兴张翔朱斯陶北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 山东能源集团有限公司山东济南250014

针对我国煤矿冲击地压的防治现状,对煤矿冲击地压防治体系中的几个关键问题进行了探讨,得到以下主要结论:从灾害控制的角度界定了冲击地压与矿震及其相互关系,通过主导力源与煤层-围岩结构的分类组合,提出了32类冲击地压和5类矿震的分类... 详细信息

针对我国煤矿冲击地压的防治现状,对煤矿冲击地压防治体系中的几个关键问题进行了探讨,得到以下主要结论:从灾害控制的角度界定了冲击地压与矿震及其相互关系,通过主导力源与煤层-围岩结构的分类组合,提出了32类冲击地压和5类矿震的分类,明确了冲击地压以消除灾害为治理目标,而矿震则需要根据致灾程度分级治理;提出并量化了基础应力影响指数、附加应力影响指数、冲击倾向性影响指数和支护强度影响指数4项冲击危险性评价指标,设计了包含应力条件、冲击倾向性条件和支护条件的冲击危险性多参量耦合评价方法;探讨了震动场、应力场和位移场3级冲击危险监测预警机理,提出了单参量特殊预警与多参量常规预警相结合的预警机制,设计了掘进影响区、回采影响区和不受采掘影响区的分区联合监测方法;根据多元评价指标中降低各因素冲击危险性的要求,提出了“低应力”“低扰动”“低倾向”“强支护”的冲击地压防治路线,设计了基于应力和围岩结构分类的局部卸压和解危措施的组合技术;针对矿震诱发井下冲击地压和地面震动损害的动力灾害,将此类灾害的治理等级划分为预防治理、对症治理和源头治理3级,设计了源头减震、分类治灾、卸压抗震的多级防控技术体系。

关键词：冲击地压矿震评价方法监测预警卸压解危

基于蝶形理论的工作面超前钻孔解危机理与技术应用

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绿色矿冶 2024年第5期40卷 61-66,74页

作者：李臣鱼琪伟连小勇吴桐中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116 中煤科工集团武汉设计研究院有限公司湖北武汉430064 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083 中煤西安设计工程有限责任公司陕西西安710000 尤洛卡精准信息工程股份有限公司山东泰安271000

针对采动工作面超前应力集中导致冲击动力灾害问题,通过数值模拟研究了具有普适性的采动空间应力分布规律,分析了非均匀应力场作用下孔洞围岩塑性损伤机制,获得了孔洞围岩塑性区RPP扩展特性,解释了应力场演化期间孔洞围岩塑性区蝶化-劣... 详细信息

针对采动工作面超前应力集中导致冲击动力灾害问题,通过数值模拟研究了具有普适性的采动空间应力分布规律,分析了非均匀应力场作用下孔洞围岩塑性损伤机制,获得了孔洞围岩塑性区RPP扩展特性,解释了应力场演化期间孔洞围岩塑性区蝶化-劣化趋势效用下工作面超前大直径卸压钻孔的作用机理。研究结果表明,当推进长度大于两个见方时,采空区周边应力趋于稳态,沿采空区最小主应力P 3受应力卸载影响,在采空区边界处出现拐点;垂直采空区30 m内最大主应力P 1急剧增加,显著影响距离可达90 m,围压比在采空区10 m内变化明显,轴向侧压系数变化较稳定,垂向侧向系数在近采空区出现较大波动;孔洞围岩在非等压应力场呈现RPP扩展特性,即在围压比持续增大时孔洞围岩塑性区将出现圆形-椭圆形-蝶形的演化规律,其敏感性越发强烈并最终表现为塑性劣化,围岩失稳,能量释放,解释了工作面前方大直径钻孔卸压机理。基于此,在某矿沿工作面倾向布置孔径600 mm、间距7.5 m、贯穿工作面的大直径卸压钻孔,现场应用后电磁监测结果显示工作面前方整个压力显现较弱,卸压作用明显。

关键词：应力分布蝶形塑性区 RPP扩展大直径钻孔卸压解危

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新疆宽沟煤矿工作面防冲解危效果分析

采矿技术 2020年第6期20卷 46-53页

作者：张传玖李新华李晨高靖宽李海涛国家能源集团新疆能源公司新疆乌鲁木齐830027 重庆大学重庆400044 煤炭科学技术研究院有限公司北京100013

基于宽沟煤矿I010203工作面回采期间的概况,在停产期间开展了卸压解危工程,并取得了良好效果,冲击危险等级由中等冲击降为弱冲击,围岩微震活动的能量与频次也是显著降低。由于煤柱侧煤层自身强度较高,形成“硬顶-硬帮”结构,容易积聚能... 详细信息

基于宽沟煤矿I010203工作面回采期间的概况,在停产期间开展了卸压解危工程,并取得了良好效果,冲击危险等级由中等冲击降为弱冲击,围岩微震活动的能量与频次也是显著降低。由于煤柱侧煤层自身强度较高,形成“硬顶-硬帮”结构,容易积聚能量。在采取解危工程后,通过巷道围岩强度原位测试及对比分析,发现顶板及煤体强度明显降低;而通过电磁波CT探测,认为大直径卸压钻孔改变了煤体结构,增强了裂隙发育,导致强度下降,冲击危险性有所降低。爆破卸压对巷道浅部承载围岩的损伤较小,认为爆破卸压时应采取一炮一放,避免大药量多孔一次起爆,减小爆破对围岩的振动损伤。

关键词：采煤工作面冲击地压卸压解危微震探测电磁波探测

复合顶板下冲击地压煤层综放工作面微震特征分析

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矿业安全与环保 2020年第3期47卷 110-114页

作者：高永刚叶飞赵维收陕西彬长小庄矿业有限公司陕西咸阳713500

以小庄煤矿40204综放工作面为例,对复合顶板下冲击地压煤层综放工作面微震事件分布及活动特征进行分析,重点分析了微震事件的周期性规律、微震活动与采动应力的关系及其沿工作面倾向的分布规律。通过分析发现,复合顶板条件下40204采空... 详细信息

以小庄煤矿40204综放工作面为例,对复合顶板下冲击地压煤层综放工作面微震事件分布及活动特征进行分析,重点分析了微震事件的周期性规律、微震活动与采动应力的关系及其沿工作面倾向的分布规律。通过分析发现,复合顶板条件下40204采空区对工作面超前应力集中影响较小,但相邻采空区对邻空巷道的影响较大。当形成大面积采空区时,采空区上方的高位顶板会形成联动效应,增大了复合顶板对工作面冲击危险性的影响。根据微震特征分析结果,制订了复合顶板下防冲卸压措施。40204工作面已回采结束,未发生冲击显现,表明采取的卸压解危措施较为合理,微震监测结果符合客观实际。

关键词：特厚煤层综放工作面复合顶板冲击地压微震特征卸压解危

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坚硬顶板型冲击地压发生机理及监测预警研究

煤炭科学技术 2019年第1期47卷 166-172页

作者：谭云亮张明徐强郭伟耀于凤海顾士坦山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地山东青岛266590 山东能源新汶矿业集团有限责任公司山东泰安271233

针对坚硬顶板条件下冲击地压发生频率高、强度大、破坏范围广等问题,以华丰煤矿1411工作面为工程背景,采用理论分析研究了坚硬顶板型冲击地压发生机理,分析了坚硬顶板型工作面的声发射及应力前兆信息特点,最后进行了现场实践。研究结果... 详细信息

针对坚硬顶板条件下冲击地压发生频率高、强度大、破坏范围广等问题,以华丰煤矿1411工作面为工程背景,采用理论分析研究了坚硬顶板型冲击地压发生机理,分析了坚硬顶板型工作面的声发射及应力前兆信息特点,最后进行了现场实践。研究结果表明:坚硬顶板型冲击地压以能量及应力判据为主,冲击地压前兆信息主要有2个特点,即能量增大和应力突变;坚硬顶板悬空长度大,导致煤体内部集中应力持续升高,若积聚的大量弹性能不能有效安全释放,可能会导致冲击地压的发生;采用声发射和应力监测手段可及时得到坚硬顶板工作面回采过程中煤体应力及能量动态发展情况,从而对冲击危险进行预警。结合现场条件,设计采用大直径钻孔和深孔断顶爆破进行卸压解危,卸压前后最大钻粉量由4 kg/m降为3 kg/m、应力集中系数由2.03降1.72,且支承压力峰值向深部转移,煤体应力集中得到明显释放,卸压效果较好。

关键词：冲击地压坚硬顶板卸压解危监测预警

基于震动波CT探测的冲击地压危险性分析及防治实践

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煤炭工程 2020年第1期52卷 64-69页

作者：程刚梁开山辛崇伟孙伟韩亮张健张立明山东省滕东生建煤矿山东枣庄277500 北京安科兴业科技股份有限公司北京102200 华北科技学院河北廊坊065201 新汶矿业集团有限责任公司生产技术部山东泰安271233

山东滕东生建煤矿3下113工作面受采空区、断层、煤柱与采动影响的多重作用,具有强冲击危险性,为掌握工作面内的应力异常区分布特征,提出了利用震动波CT探测技术、结合开采前的静态评价结果,进行冲击地压危险性分析,并开展针对性的防治... 详细信息

山东滕东生建煤矿3下113工作面受采空区、断层、煤柱与采动影响的多重作用,具有强冲击危险性,为掌握工作面内的应力异常区分布特征,提出了利用震动波CT探测技术、结合开采前的静态评价结果,进行冲击地压危险性分析,并开展针对性的防治措施。经过探测与分析,得到A、B、C3个潜在冲击危险区及6个可能未揭露断层,回采前针对潜在冲击危险区采取了大直径钻孔、爆破卸压、断底等针对性措施,并采用微震、应力监测手段进行了卸压效果检验,最终实现了强冲击危险工作面的安全回采。该技术体系可以为类似条件下的冲击地压危险工作面提供良好的借鉴作用。

关键词： CT探测冲击危险区应力异常卸压解危

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综放孤岛工作面冲击危险综合预警及防冲技术

煤矿安全 2013年第8期44卷 73-75页

作者：徐晓宏李男男王创业温贺兴刘德峰内蒙古科技大学矿业工程学院内蒙古包头014010 大同煤矿集团大斗沟煤业公司山西大同037000 山东科技大学矿山灾害预防控制教育部重点实验室山东青岛266590 临汾市煤炭工业局安全纠察支队山西临汾041000

根据1304工作面实际工程情况,综合了孤岛工作面综放开采及具有冲击危险性2个特点,对该工作面冲击危险预警和防冲技术进行评估研究。提出了建立煤矿冲击危险地面三色预警预报平台的新思路,高效处理信息,及时预警预报危险害问题。

关键词：孤岛面综放开采冲击地压监测预警卸压解危

胡家河煤矿冲击矿压诱发机理与防治技术应用研究

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胡家河煤矿冲击矿压诱发机理与防治技术应用研究

作者：李伟西安科技大学

学位级别：硕士

冲击矿压发生的原因复杂,影响因素多,灾害破坏严重,是煤矿安全高效开采研究中的难题之一,冲击矿压的监测预警及综合防治技术对矿井的安全高效生产意义重大。本文以胡家河煤矿4号煤层的赋存地质条件及开采现状为基础,采用文献调研、理论... 详细信息

冲击矿压发生的原因复杂,影响因素多,灾害破坏严重,是煤矿安全高效开采研究中的难题之一,冲击矿压的监测预警及综合防治技术对矿井的安全高效生产意义重大。本文以胡家河煤矿4号煤层的赋存地质条件及开采现状为基础,采用文献调研、理论分析、数值模拟及综合分析等方法,开展了胡家河煤矿冲击矿压诱发机理与防治技术应用研究,完善矿井冲击灾害应对能力,保障了煤炭安全、高效回采。运用数值模拟、现场实测开展了特厚煤层开采覆岩垮落的结构及关键层运动分析,得出了特厚煤层开采关键层的破断运动规律,分析了工作面的初次来压及周期来压步距,分析了关键层的复合效应对来压步距的影响;得出特厚煤层开采覆岩初次断裂后形成不规则的垮落带,高位基本顶达到极限跨距断裂后形成三铰拱式的平衡结构;胡家河煤矿工作面基本顶的初次垮落步距为51.8m,周期来压步距平均为15.1m,来压步距总体呈现“两小一大”交替来压,平均动载系数为2.28,矿压显现剧烈。通过顶板结构运动分析,研究了覆岩结构运动及应力变化对冲击矿压的控制机理。从开采深度、煤岩冲击倾向性、煤层厚度变化、地质构造、区段煤柱、顶板岩层结构等方面因素对冲击矿压危险影响情况进行了分析,胡家河煤矿冲击矿压发生原因主要为在高原岩应力作用下,顶板结构运动引起的震动诱发冲击矿压。从区域性防御和动态主动解危两个方面,开展冲击矿压综合防控技术的工程应用。区域性防御技术主要有选择合理的区段煤柱宽度、正确布置开切眼和停采线的位置,选择合适的开采顺序、开采方法和采煤工艺等;冲击矿压的控制解危措施主要有大直径钻孔卸压、煤体爆破卸压、顶板预裂爆破、底板卸压措施等,冲击危险解危效果通过采用微震、地音、钻屑、矿压监测等方法进行检验。通过采取上述措施,有效的缓解了胡家河煤矿冲击矿压的危险,保障工作面的安全回采。

关键词：特厚煤层覆岩破断监测预警区域性防御卸压解危

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益新煤矿冲击危险区域预测与防治研究

益新煤矿冲击危险区域预测与防治研究

作者：赵刚柱辽宁工程技术大学

学位级别：硕士

冲击地压是矿山开采中一种常见的动力灾害显现形式,近年来矿山资源开采强度的增大使得冲击地压事故频现。益新煤矿地质条件复杂,且未来接续的工作面开采深度大都超过500m,具有冲击地压危险。冲击地压不仅影响正产的矿井生产,而且会危及... 详细信息

冲击地压是矿山开采中一种常见的动力灾害显现形式,近年来矿山资源开采强度的增大使得冲击地压事故频现。益新煤矿地质条件复杂,且未来接续的工作面开采深度大都超过500m,具有冲击地压危险。冲击地压不仅影响正产的矿井生产,而且会危及矿工的安全,损坏设备。因此,对冲击地压预测及防治技术进行研究,对实现安全回采具有重要意义。论文通过理论分析和数值模拟的方法确定益新煤矿冲击地压显现的影响因素为采深、顶板岩层结构、煤层冲击倾向性、地质构造、开采速度、开采布局不合理以及保护层开采不充分。采用综合指数法和多因素耦合法确定未来接续工作面冲击地压的危险性,并结合冲击地压发生的影响因素综合确定了益新煤矿3#、7#、8#、15#、18-1#和22#煤层共22个工作面的冲击危险性,并划分了冲击地压危险区域;对有冲击危险的区域进行工作面设计优化并制定了监测、预警和解危措施。论文的研究对矿井接续工作面开采有着针对性的指导作用,给工作面的安全回采提供了技术支持,为冲击地压危险的防治奠定了基础。

关键词：冲击地压冲击危险预测防冲设计优化监测预警卸压解危