基于Druker-Prager准则的煤层冲击失稳模型

屈服准则对煤层冲击失稳模型的计算结果有较大影响。考虑中间主应力和支护阻力的作用,运用Druker-Prager准则对煤层平动冲击失稳模型进行推导,得到煤层应力、扰动区长度、塑性区长度的解析公式,并与基于Mohr-Coulomb准则的计算结果进行对比,分析支护阻力、原岩应力、巷道尺寸对煤层冲击失稳的影响。结果表明,此方法得到的煤层应力分布曲线符合典型的煤层应力分布特征,且其煤层冲击失稳评价结果更加可靠;加强支护和减小巷道宽高比,能够降低深部煤层发生冲击失稳的危险。

煤层冲击危险评价方法的探讨

系统地介绍了评价煤层冲击危险测定方法,为了深入了解煤层冲击危险,提高预测与防治煤层冲击的手段,用几种不同的有关冲击地压的测试方法对煤层冲击危险程度进行评价。通过现场及实验室试验,对煤层冲击危险程度指标进行综合分析,为现场预测煤层冲击危险提供测试手段。

千米深井强冲击倾向性煤层冲击地压防治实践

针对华丰煤矿开采深度达1150m的4号煤层具有强冲击倾向性、直接顶具有中等冲击倾向性,工作面开采过程中面临严重的冲击地压威胁等问题,为了防止开采期间冲击地压的发生,对准备工作面实施区域卸压,开采上下解放层,施工直径108mm、深度30m、孔间距2.5m的煤层大直径卸压钻孔等措施,当准备工作面煤层应力降低30%～50%后,再在工作面回采过程中通过微震监测、矿震监测、地音监测、应力监测和钻屑法监测等技术进行监测。实践证明,对准备工作面实施区域卸压和冲击地压监测技术,可有效防止破坏性冲击地压的发生。

大埋深掘进头构造区煤层冲击危险性分析与防治

永安煤矿3426掘进工作面埋深超过900 m,掘进过程中经过永安向斜,同时揭断层F21,在构造区域有发生冲击地压的可能。简要分析了诱发掘进工作面冲击地压的原因,阐述了冲击地压的诱发机理,有针对性地提出了相应的防止冲击的安全措施,有效保障了该区域的安全开采。对掘进头构造区煤层冲击危险性的分析,为下一步高复杂应力条件下煤层巷道工作的开展有一定的指导意义。

5号煤层冲击地压炮采面开采技术

该文通过对某矿5号煤层1507、1508工作面冲击地压监测与治理,大力推行毫秒爆破工艺,改革运输设备,加强机电管理等措施,总结了大倾角冲击地压炮采面开采技术,具有一定实践意义。

梁宝寺矿井掘进巷道构造附近煤层冲击显现机理及防治措施

冲击倾向性是煤岩体发生冲击破坏的固有能力,断层、褶皱、相变等构造诱发冲击地压的机理为构造应力与采动应力叠加,避免应力叠加是防治构造控制型冲击地压的有效途径。本文结合梁宝寺矿井掘进巷道煤层冲击显示特征,分析其形成原因,进而探究冲击地压作用机理,根据现场条件及时采取卸压措施,起到了很好的效果。该课题的研究对冲击危险性评价、冲击地压防治理论研究及现场治理等具有参考意义。

断层处煤层冲击地压机理研究及危害分析

煤矿开采活动会引起断层突然相对错动,由此引发的冲击地压具有猛烈的能量释放现象,同时具备释放能量躲避、震级更高等特点。本文通过研究煤层断层处岩层的强度和含水率,对地压的形成机理及其可能造成的危害进行了初步分析,并根据相关断层处施工的特点提出了针对性的防治措施。

强冲击煤层冲击地压预警防治技术研究

为保证具有强冲击条件的彭庄煤矿1307工作面安全开采,该矿通过对该工作面进行冲击地压危险性评价,采取预防措施,并引进冲击地压实时监测系统对该工作面前方300 m范围内煤体进行应力监测。通过在冲击地压发生前对应力变化情况的实时分析,及时的采取了预防措施,确保此次灾害未造成大的影响。总结彭庄煤矿冲击地压的应力变化规律,当卸压煤体应力重新增高到预警值时或者应力变化幅度大于初始值的1倍时要及时采取卸压措施,防止应力进一步增长形成灾害。本次成功预报为该矿冲击地压治理工作提供了科学的依据。

弱冲击倾向性煤层冲击地压监测预警及防治

冲击地压的预警与防治研究对于增强保障工作面安全高效生产具有重要意义。为了对冲击地压的防治提供理论依据,本文以小庄煤矿40205工作面安全开采为背景,在明确开采深度及煤层冲击倾向性的基础上,从冲击地压影响因素、冲击地压监测及预警工程、预卸压措施实施等方面进行了综合分析。通过运用微震监测、地音监测和采动应力等预警方法,结合迎头预卸压、帮部及底板大直径卸压钻孔的防冲措施,可以达到冲击地压监测预警及防治的目标,满足矿井安全生产的需要。

冲击地压煤层矿井间临近工作面相互采动影响分析

为了对冲击地压煤层矿井间临近工作面相互采动影响进行分析,以义桥煤矿3309工作面和唐阳煤矿432工作面为研究背景,采用数值模拟的研究方法,从巷道侧垂直应力和覆岩垂直位移两个方面研究了两工作面相互采动的影响。当两工作面开采时,3309工作面运输顺槽侧的应力增大了26.0%~28.0%,顶板位移增大了7.3%~10.1%,432工作面运输顺槽侧的应力增大了31.8%~48.8%,顶板位移增大了12.8%~19.2%。通过上述分析可以得出冲击地压煤层矿井间临近工作面相互采动时,对工作面应力集中分布及顶板运移规律均具有明显的影响。并在采取相应卸压措施的基础上,提出3条关于影响较大区域防冲补强措施的建议,以降低两工作面相互采动影响,确保工作面安全生产。

冲击性煤层综放面采空区漏风区域识别及控制方法研究

矿井煤层发生冲击失稳易诱发矿压灾害,且工作面间煤柱破碎形成漏风通道,采空区自燃危险性增强。以孟村煤矿401103深埋冲击倾向性超长工作面为工程背景,通过分析工作面开采时漏风及煤自燃诱因,测定工作面及相邻采空区的漏风规律并数值模拟验证煤自燃危险区域,从而制定漏风控制及煤自燃防控措施。结果表明:401103工作面受冲击矿压影响较大,漏风供氧增加了采空区遗煤自燃的风险;漏风观测数据表明面间煤柱存在漏风通道,使得两工作面采空区形成了复合漏风采空区;在401103工作面推进过程中,煤自燃危险区域主要集中于工作面后部采空区,工作面进风隅角与其临近的401102采空区产生明显的漏风涡流区。采用束管监测、漏风封堵、材料阻化与调节风量等综合防控措施,有效控制了工作面及相邻采空区的遗煤自燃,保证了工作面的安全开采。

煤层冲击倾向性的模糊综合评判

本文根据煤层冲击倾向性的五项指标,应用模糊数学的方法对砚石台煤矿6号煤层的冲击倾向性进行了三级模糊综合评判。其评判结果表明,该煤层具有中等倾向性。这一结果较好地反映了该煤层的实际情况,并对该矿冲击地压的防治具有参考价值。图1,表1。

冲击煤层煤柱变形与地面建筑物保护关系研究

保护煤柱合理宽度(或停采位置)是确保地面重要设施长期稳定的关键。以山东某矿地面引水渠("南水北调"工程组成部分)下不规则下山保护煤柱宽度设计为工程背景,首先,通过分析煤柱变形可能引起地面建(构)筑物的破坏方式,提出了控制长期高应力作用下冲击煤层煤柱变形的原则:1走向方向煤柱不发生冲击失稳破坏;2走向方向煤柱不发生煤体长时强度降低而导致的失稳破坏;3倾斜方向煤柱保持均匀变形,从而使地面不发生明显拉伸破坏。其次,依据煤柱上方覆岩空间结构形式,建立了煤柱应力估算模型,提出了保持煤柱长期稳定及地面建筑安全的煤柱设计方法。最后,应用研究成果,分析了工程案例的煤柱应力、围岩稳定性和变形特征,并对该引水渠工程和井下开采设计进行了安全评估。该研究成果对类似开采条件下的保护煤柱宽度确定具有指导意义。

强冲击煤层火成岩侵入综放面冲击地压危险分析与防治

剖析了冲击危险性作用因素与诱发机理,阐述了工作面采取的各项防冲治理措施。

深井冲击危险煤层大直径钻孔卸压防冲技术

根据煤层大直径钻孔卸压防冲机理和有关数值模拟等研究成果,结合开采深井冲击危险煤层实际情况,确定钻孔的直径、间距、深度和布置方式。应用表明所选钻孔参数和实施方法适用并具可操作性,是减弱和消除冲击危险的有效手段。同时,总结了存在的不足,提出了改进意见。

采动影响下强冲击煤层大巷致冲机理及防控研究

针对煤层大巷冲击地压频发的实际问题,采用数值模拟、现场实测、监测分析等方法,对采动影响下强冲击煤层大巷致冲机理开展研究,并提出了防治方法。结果表明,坚硬顶板下特厚煤层开采,单采空区超前应力影响范围约为180 m,同侧双采空区叠加应力影响范围约为240 m,且双采空区叠加影响程度明显大于单采空区。工作面末采期间,受到双采空区叠加影响,煤层大巷区微震能量和频次均呈指数型升高,尤其是当工作面至煤层大巷的距离小于180 m后,升高幅度迅速增大,每15 d释放的能量总和为前15 d的43倍。相邻采空区上覆坚硬顶板形成的悬臂、巷道交叉密集是煤层大巷区静载荷的源头,而回采期间产生的扰动效应以及坚硬顶板突然垮断是煤层大巷区动载荷的源头;由上述因素产生的静、动载荷及其之间的“互馈”效应是导致采动影响下煤层大巷区冲击地压发生的显在原因。而采动影响下煤层大巷围岩内复杂力学系统基本机制的不稳定性,及其对周边环境扰动的敏感性,是其冲击显现的潜在原因。由此,将保护煤柱宽度优化、顶板深孔预裂爆破与煤层解危等方法相结合,开展有针对性的协同防控。现场实践表明,协同防控效果较好,尤其是优化保护煤柱宽度,使其大于双采空区叠加影响范围,能够大幅提升防控效果。

冲击倾向性煤层Z形煤柱诱发冲击地压机理研究

为掌握常村煤矿冲击地压的发生机理及主要影响因素,采用理论分析和数值模拟的方法对冲击地压机理及影响因素进行研究,采用突变理论学等理论对煤柱承受载荷进行分析,得出Z形煤柱冲击地压的主要影响因素为顶板岩层刚度、采空区顶板悬吊长度、煤柱宽度、岩体的黏聚力和内摩擦角等,并利用尖点突变模型对煤柱冲击地压失稳条件进行理论推导,得到了Z形煤柱冲击地压与影响因素的关系式;通过对Z形煤柱区域进行数值模拟,得出了Z形煤柱周边区域应力分布规律。

冲击地压煤层复合多灾协同防治技术及应用

矿井深部开采过程中呈现出冲击地压、瓦斯、自然发火等多灾害共生、耦合等特点,灾害之间具有诱发、转化、耦合等关联现象,且致灾机理复杂。不同灾害的单项治理措施隶属于不同部门,导致治理措施协同效果差及治理尚缺乏针对性的技术方法。基于此,讨论了冲击地压多灾害共生及致灾的现状,提出了冲击地压复合多灾的概念及灾害复合方式,结合各灾害治理中用到的水力化措施及其时空关系,提出了冲击地压煤层“钻-割-压-抽-注”多灾害协同防治方法并在唐口煤业6304工作面进行了工业性试验。通过对顺层长钻孔顺序实施钻进、水力割缝、水力压裂、瓦斯抽采、煤层注水、压注阻化剂等技术措施,实现局部高应力的有效释放、煤岩力学性质的改变,煤层透气性的大幅度提高,煤体注水湿润半径的增大和煤体含水率的增加,降低煤炭自燃的危险性,实现了多种灾害协同防治。

强冲击倾向性巨厚煤层水平应力致冲分析

以某强冲击巨厚煤层发生冲击事故为工程背景,采用理论分析、数值模拟等方式,分析了冲击案例及水平应力分布情况,水平应力致冲机理:水平应力致使煤层梁发生弯曲,弯曲梁底部受拉应力,当拉应力超出煤层梁的抗拉极限,发生极限弯曲致冲事故,并以此提出了煤层梁极限弯曲判据。同时,对机理进行了数值模拟验证,并基于冲击机理提出了防治措施,降低煤层梁的水平应力集中程度和增强煤层梁综合抗弯强度是解决煤层梁极限弯曲致冲的关键。

林华煤矿可控冲击波煤层瓦斯强化抽采技术试验

针对林华煤矿9~#煤层透气性差、瓦斯抽采困难、造成采掘接续紧张的问题,为提高瓦斯抽采效果,在调研现有瓦斯强化抽采技术的基础上,运用可控冲击波煤层强化增透技术进行了本煤层钻孔的增透作业试验。通过对增透作业完成后102 d内可控冲击波增透钻孔、观察孔、相邻区域常规钻孔的百米钻孔瓦斯抽采纯量观测,可控冲击波增透钻孔和观察孔抽采量分别比常规钻孔提高了2.5倍和2.0倍,初步证明可控冲击波这项原创技术在煤层瓦斯强化抽采领域的适用性。