煤矿冲击地压防治体系中的关键问题探讨

冲击地压是煤矿生产过程中常见的地质灾害之一,对矿工人身安全和矿井设施稳定性造成严重威胁。为了有效防治煤矿冲击地压,建立完善的防治体系至关重要。本文旨在探讨煤矿冲击地压防治体系中的关键问题,确定煤层动力学参数的准确获取方法及其影响因素,为地压预测提供可靠依据。针对矿井开采过程中的不同阶段,提出地压防治措施,并结合现有的监测手段和技术手段,构建煤矿冲击地压实时监测与预警系统,为事故预防和处理提供有效手段。对当前存在的问题和挑战展开分析,并提出未来研究方向和重点。

胡家河地面水平井压裂防治冲击地压管理实践

胡家河矿为解决回采工作面高位坚硬顶板难以及时垮落的问题,引进地面“L”型水平井分段压裂技术,采取井上和井下联合监测压裂施工的方法,对压裂效果进行分析。胡家河矿在施工开展期间为规范压裂技术实施、合理分配人员和及时解决现场问题,构建了以“地面水平井分段压裂”为中心,“五+”协作统筹推进工作,做到六项反馈与确认,七大环节优化,最终形成了“156677”地面水力压裂管理体系。为推动同类矿井冲击地压防治技术研究工作提供新思路。

陕西煤矿冲击地压发生规律与分类防治

随着煤炭资源开采区域不断向西部以及深部转移,西部地区冲击地压矿井数量呈井喷式增长。陕西省作为煤炭大省,煤炭开发供应规模稳居全国前列,但冲击地压灾害尤为突出,为了有效遏制本地区煤矿冲击地压频繁发生势头,并为类似条件矿区冲击地压防治提供借鉴,通过分析陕西煤矿10年来的24座矿井、85起冲击地压案例,基本厘清了冲击地压发生规律,并开展了基于主控因素的分类防治研究。研究结果表明:陕西省煤矿冲击地压具有灾害矿井集中、灾害程度严重、多灾害叠加影响显著、防治难度大等特点;冲击地压监测技术、防治技术与地方法规建设历程几乎同步,达到了起步晚,起点高,示范效应强的结果;基于冲击地压主控因素,将陕西省冲击地压划分为3大类,分别为:坚硬顶板主导型、地质构造主导型和宽煤柱主导型,并针对主控因素提出弱化坚硬顶板、转移煤柱高集中应力、释放构造应力的防治方法。通过10年来的工程实践,不断优化矿井开采设计,探索煤层厚硬顶板千米顺层钻孔区域压裂新技术,加大防冲卸压技术的落实,冲击地压显现逐年减少,成果显著。

冲击地压工作面防治技术研究

针对东滩煤矿63_上06综采工作面冲击地压防治现状,依据工作面冲击地压危险性综合指数法划分了工作面的危险性分区;介绍了63_上06工作面使用的3种冲击地压监测预警方法(钻屑法、应力在线与微震监测方法)与布置方案;提出了预卸压孔和卸压解危冲击地压防治施工方式。

建庄矿业4-2302综放工作面冲击地压防治研究

建庄煤矿复杂地质构造工作面采掘冲击地压防治难题,围绕其诱发机理的特殊性及监测预警与防范控制的复杂性,综合采用理论分析、数值模拟、实验室试验和现场实践等研究手段,对建庄矿业的4-2302综放工作面构造与煤岩层相变区进行了系统的冲击地压机理、监测预警与防控技术研究。

地质异常区域多工作面开采结构演化及冲击地压防治

针对某矿地质异常体区域多工作面开采覆岩空间结构多变、致灾因素复杂现象,以该矿实际地质赋存条件和开采技术条件为工程背景,采用理论分析、数值模拟等方法,研究了地质异常体区域覆岩空间运移结构变化规律和支承压力分布特征,以单层弯曲薄板为例建立了不同开采阶段板的力学模型,揭示了不同开采阶段板结构弯曲能量释放特征,基于结构调控理论提出了减小厚硬岩层垮断跨度的初末采冲击地压防治措施,主要得到以下结论:(1)随着多工作面依次开采,在地质异常体区域依次经历了“一”字形→“S”形→短“Ω”形→不规则“Ω”形→长“Ω”形→“O”形覆岩空间结构演变,丰富了覆岩空间结构的类型;(2)受地质异常体影响,多工作面开采过程中承受了更多次的初次来压和“见方”来压,该区域顶板垮断动载扰动与支承压力分布更加复杂多变,容易造成工作面宽煤柱整体失稳性冲击危险;(3)基于单层弯曲薄板力学模型,得到了不同板结构弯曲能随边长呈指数或线性增大,且相对于固支边,自由边对弯曲能影响更大的结论;(4)对防冲预卸压及解危措施进行了效果检验,在工作面开采过程中没有出现微震大能量事件且煤体应力维持稳定,结构调控措施基本保障了地质异常体区域多工作面开采初末采冲击地压防治效果。

井上下煤层顶板区域压裂防治冲击地压系统及应用

针对冲击地压局部卸压范围小,连续性低,作业风险高等问题,开展煤层厚硬顶板井上下千米顺层钻孔区域压裂防冲系统与工程应用研究。结果表明,从加载条件来分,顶板主导型冲击地压可分为动静载荷叠加型、高静载荷加载型、高静载荷卸荷型3种类型;厚硬顶板是采掘围岩冲击地压启动区域性静载荷、动载荷供给主体,以提供冲击启动动静载荷源的厚硬顶板为靶点,提出建立煤层顶板地面、井下千米水平孔分段致裂卸压系统,开展顶板千米顺层钻孔区域压裂。通过井上下提前破坏冲击危险区域上覆顶板的完整性,使得载荷向更完整顶板区域迁移,从而为井下掘进、回采提供低应力作业大环境,也使得冲击地压丧失启动的重要载荷条件。分别进行了工作面开采前地面水平井顶板区域压裂防冲技术试验,工作面开采过程中井下巷道水平孔顶板区域压裂防冲技术试验,实践效果显著,形成了冲击地压建设矿井“先压后建”,生产矿井“先压后掘、先压后采”新的灾害防治模式。

增量荷载作用下沿空工作面冲击地压防治研究

深部沿空工作面容易发生冲击地压,造成矿井停产,治理难度大,煤柱留设的实际效果已成为影响矿井安全高效生产的重要问题。以鄂尔多斯地区深部开采为背景,在分析巨厚基岩地层结构、工作面大煤柱和沿空巷破坏等冲击地压发生特征的基础上,研究沿空侧向覆岩结构及荷载特征下冲击地压发生规律。根据实际条件,计算分析了侧向支承压力分布特征,数值模拟研究了工作面侧向支承压力分布及急增载破坏特征,得到小煤柱留设是减弱巨厚基岩地层下沿空工作面冲击危险的最优方案,并进行了实践,实现了石拉乌素煤矿小煤柱工作面的安全开采,结果可为类似条件工作面沿空开采提供借鉴。

深部构造区大倾角工作面回撤致冲机理及防治技术

深部构造区大倾角工作面回撤期间冲击风险较高,为研究回撤期间致冲机理及防治技术,以潘西煤矿6199工作面为背景,采用理论分析、数值模拟,结合现场数据开展研究。结果表明:工作面受多因素影响处于复杂高静载环境,上部基本顶尖角区剪应力集中明显,工作面液压支架撤离,上覆岩层压力向工作面前方转移,局部超过极限载荷可能发生高静载加载型冲击,基本顶破断及断层活化产生动载,可能诱发动静载叠加型冲击;根据回撤前矿压数据,前方岩层活动较为剧烈,工作面微震预警事件发生前后支架阻力升高,存在基本顶破断及断层活化可能,冲击风险较高。基于回撤致冲机理提出卸压-支护协同防冲技术,即通过弱化高静载影响,降低动载产生可能性,辅助提高顺槽支护强度、控制工作面顶板降低回撤期间冲击风险;工作面回撤期间矿压监测数据无明显升高,卸压-支护协同防冲技术效果较好。

采煤工作面过地质构造带期间冲击地压防治技术

随着时代不断向前发展,社会对能源的需求量有了明显提升。根据采煤工作面的实际情况,提出针对冲击地压的防治技术。技术人员必须加强对冲击地压防治技术的研究。本文以采煤工作面过地质构造带的生产工作为例,探究冲击地压防治技术应用方式。

煤柱工作面冲击地压防治浅析

煤柱工作面是矿区内受保护的煤柱或开采期间产生的不规则断面煤柱,可回收煤柱,提高资源回收率,但会给冲击地压的防治带来一定困难。基于此,本文以大兴矿业有限公司的东302煤柱工作面为例浅析冲击地压的防治措施。该工作面被评估为中等冲击风险。在开采期间,采用了顶板深孔爆破预裂、超前预卸压、回采速度控制、底煤爆破卸压、微震监测和先进单元支架等措施。应用结果表明,所采取的防治措施有利于回采工作面,为今后的煤柱回采工作面提供了宝贵的经验。

深孔爆破技术在煤矿灾害防治中的应用分析

深孔爆破技术利用爆炸对钻孔周围煤体产生物理破坏,诱导产生裂隙网络,破坏煤层完整性,提高煤层透气性。本文深入探讨煤矿灾害防治中的深孔爆破技术,从其原理、应用技术以及改进方案方面详细分析。

冲击地压防治关键理论与技术分析

基于50多个煤矿的防冲实践总结,介绍了13个冲击地压治理的关键理论和相关技术,并重点阐述冲击地压治理的成套体系中的开采前危险性评价、开采设计方案优化、开采前危险区的防冲预处理、开采过程中监测预警、开采过程中的危险区解危、解危效果检验、工作面安全管理、防治经验总结等8个重要环节,并提出在实践方面需要建立防冲的组织体系、技术体系、管理体系和闭环式的工作流程,且在技术方面需做到在冲击地压危险区进行"强卸压、强监测和强防护"的防冲技术。

我国煤炭开采中的冲击地压机理和防治

总结了我国煤矿冲击地压灾害发生的特点,分析了冲击地压、岩爆和矿震之间存在的联系和区别,建立了煤矿冲击地压的3种力学模型:材料失稳型冲击地压、滑移错动型冲击地压和结构失稳型冲击地压。提炼出煤炭开采中的冲击地压研究需要解决的4个方面的科学问题:地质赋存环境对冲击地压的作用机制及量化分析方法、深部断续煤岩体的变形破坏规律和工程动力响应特征、采动应力分布和能量场的时空演化规律与多因素耦合致灾机理、煤矿冲击地压的监测预警与防治方法,总结归纳了近年来我国在冲击地压机理与防治技术方面的研究成果以及存在问题,指出了今后我国煤矿提高冲击地压防治水平的努力方向。

我国煤矿冲击地压防治的几个关键问题

在全国煤矿安全生产状况基本取得根本性好转的大好形势下,冲击地压灾害却成了影响煤矿安全生产最为头疼的事。如何防止煤矿冲击地压的发生,遏制灾害性冲击地压事故,已成为摆在煤矿生产企业和安全监管部门面前急需解决的问题。在分析我国冲击地压现状的基础上,概括地介绍了近年来我国在防治冲击地压过程中存在的认识问题、法规执行问题、重监测轻防治问题、防治缺乏针对性问题等关键问题,给出了具体的表现形式,并提出了解决这些问题的具体对策,为今后我国冲击地压防治提供参考。

近距离煤层掘进巷道过终采线冲击地压防治技术

为了防治掘进巷道的冲击地压,首先确定了其主要自然影响因素为煤体的强冲击倾向性、水平地应力和坚硬厚层顶板。根据现场冲击地压发生的位置,采用数值模拟分析了掘进巷道过上层煤工作面终采线区域的应力分布,确定了多次采动应力叠加是冲击地压发生的力源因素。根据现场微震监测结果,认为高位坚硬顶板破坏释放的能量进一步加剧煤体应力集中是冲击地压发生的诱发因素。将后续掘进区域分为强冲击危险区域和一般冲击危险区域,并提出了在强冲击危险区域进行加强支护和大孔径钻孔结合煤体松动爆破的解危措施,在一般冲击危险区域采用煤体预注水的方式进行超前卸压。现场电磁辐射监测结果证实,强冲击危险区域的电磁辐射强度和脉冲均明显高于一般冲击危险区域,同时表明冲击地压解危措施效果明显,保证了后续掘进的安全。

爆破卸压技术在深部煤层防治冲击地压中的应用

以唐山矿Y484工作面为例,采用爆破卸压技术对巷道进行了冲击地压防治技术的研究。在对工作面具体地质条件及冲击倾向性分析的基础上,研究了爆破前后工作面上覆岩层的应力分布情况,并结合RFPA数值模拟对比爆破卸压前后煤体的集中应力分布和能量转移范围。试验证明爆破卸压使煤体应力峰值向煤体深部转移了10 m左右,降低了巷道煤壁侧的冲击地压危险。并在工作面成功应用了爆破卸压技术,取得了较好的卸压效果。

张双楼煤矿防治冲击地压能力评估的研究

随着冲击地压灾害日益严重,评估矿井防治冲击地压(以下简称"防冲")能力成为重要研究方向。张双楼煤矿从防冲保障体系和组织结构、合法合规防冲、防冲科研培训能力、冲击危险监测预警和卸压解危能力、防冲措施落实和应急处置能力等方面对矿井防冲能力进行综合评估。

煤矿冲击地压防治体系评价系统设计及其实现

在综合考虑冲击地压影响因素、防治体系建设、管理机制设定等基础上,通过调研构建了以四个核心内容‘防冲团队、防治规范、防治措施、监测预警手段’作为首选参量的冲击地压防治评价指标体系;建立了基于模糊层次分析法的矿井冲击地压防治体系评价模型,提出了冲击地压防治体系很好、一般、较差、很差四个等级的评判集合;利用PostgreSQL数据库、Python、JAVASCRIPT、HTML等工具或编程语言,设计研发了基于B/S架构的冲击地压防治体系评价系统,能够准确、客观的对冲击地压防治体系进行评价,使评价结果更为合理。其应用有助于完善矿山冲击地压防治体系的建设,提升矿山安全的管理水平。

扇形钻孔卸压冲击地压防治实践

某矿8332工作面在强冲击危险区段掘进,设计了3种布置方式的钻孔卸压方案,经安全技术比较和效果分析,采用扇形方式布置大直径卸压钻孔效果良好,安全可靠性高。