千米埋深工作面煤层合并区应力演化与防冲技术

煤层合并与分叉是诱发冲击地压的重要因素,合理确定煤层合并区应力分布规律与影响范围对冲击地压防治意义重大。以张双楼煤矿千米埋深煤层合并区工作面为工程背景,采用数值模拟与现场微震监测,研究了煤层合并区域采动应力演化规律与冲击危险监测预警方法。结果表明:煤层合并区超前影响范围约为100 m,而滞后影响范围约为80 m;工作面在煤层合并区回采时的峰值应力大于正常煤层,且合并区煤厚越厚,峰值应力越大。工作面接近合并区时应力梯度最大,冲击危险程度最高;进入合并区后随着底煤厚度变大,应力缓慢上升,应力变化梯度小,整体冲击危险程度较高,但冲击危险性变化不大;出合并区后一定范围内应力集中程度依然较高,具有明显的滞后性。基于微震监测系统,提出了采用冲击变形能作为煤层合并区冲击危险的预警指标,确定了预警临界值,进出合并区的监测预警结果与数值模拟以及现场矿压显现具有较强的一致性。针对合并区底煤范围大的特点,提出了合并区超深穿层底煤卸压-注水与顺层钻孔卸压相结合的防冲技术方案,实现了工作面底煤的全覆盖卸压处理,取得了显著的防冲效果,保证了工作面的安全高效回采。

煤层合并区冲击地压防治技术

以张双楼煤矿74102工作面为工程背景,分析得出煤层合并区导致底煤厚度增加,是影响工作面冲击危险的重要因素,提出了对煤层合并区底煤实施超深孔卸压注水联合卸压、深孔爆破卸压、大直径钻孔卸压技术相结合的综合防冲技术,并制定了合理的技术参数。对合并区底煤进行综合卸压后,合并区内以小能量为主的矿震震动次数显著增多,验证了卸压参数的合理性,表明防冲卸压显著减小了应力集中和大的能量积聚,降低了冲击危险性,保证了工作面的安全回采。

煤层合并区工作面底煤深孔注水防冲技术研究

张双楼煤矿74102工作面东北部出现7煤、9煤煤层合并,造成底煤厚度增大,冲击危险性增加。针对工作面范围底煤卸压技术难题,提出了煤层合并区工作面底煤超深孔注水卸压耦合防冲技术,研究了张双楼煤矿煤层注水物理力学性质、破坏模式与含水率之间的关系,得到了最佳注水参数。现场微震监测表明,工作面底煤注水卸压后,小能量为主的矿震震动次数显著增多,大能量震动事件减少,验证了卸压参数的合理性,降低了冲击危险性,保证了工作面的安全回采。

深部煤层分叉合并区采动应力演化机理及控制技术

针对深部煤层分叉合并区工作面前方煤体中应力集中程度增大对煤矿安全开采的威胁,以张双楼煤矿74104工作面为工程背景,综合采用理论分析、数值模拟和现场实测等方法,对工作面进、出合并区域时的采动应力演化机理进行了研究,结果表明:7~#、9~#煤层间距小于等于15 m时,工作面前方煤体应力集中程度明显降低;推入合并区域时,超前支承压力峰值呈先稳定后减小、再小幅增大后保持稳定的趋势;推出合并区域时,超前支承压力峰值呈先稳定后小幅减小、再增大后保持稳定的趋势;模拟分析了在峰值升高区域实施煤层注水软化措施,进、出合并区域时最大峰值分别由56.85、58.41 MPa减小至48.11、48.46 MPa,可有效降低工作面前方煤体中应力集中程度。最终对峰值升高区域采取了煤层注水软化措施,显著降低了垂直应力集中程度,解决了自正常区域向合并区域回采时煤壁片帮等问题,有效保障了74104工作面煤层分叉合并区安全高效生产。

深部复杂条件下多段强冲击综采工作面防冲技术应用

结合张双楼煤矿74102工作面的基本情况,通过整体定性、分段定级和综合评价的方法判定工作面冲击地压危险状态及各区段冲击地压危险程度,采用大直径预卸压、顶板深孔预裂爆破、煤层高压注水、煤层合成区底板卸压等综合防冲技术,经过微震系统监测数据分析和现场观测,该技术防冲效果较好。