华亭煤矿上分层残留“孤岛”煤柱下开采解危卸压技术

华亭煤矿由于上分层250102-1工作面掘进期间未掘到位,致使下分层250102-2两顺槽部分巷道及切眼处于上分层遗留的孤岛煤柱下方,导致冲击危险性较大。对此,首先根据煤柱形态特征分析了应力分布及影响区域,然后针对煤柱影响区域和煤柱下方分别制定了解危卸压措施,并结合孤岛煤柱上方基本顶未破断的实际情况,制定了顶板预断裂措施。上述措施实施后,250102-2掘进期间未发生冲击地压显现,取得了良好的应用效果。

基于蝶形理论的工作面超前钻孔解危机理与技术应用

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。

特厚煤层上部远距离解放层开采卸压效果研究

开采解放层是消除冲击地压的一项区域性根本措施。针对矿井局部可采3煤层开采对其下方50~70 m主采5煤层工作面应力分布影响问题,采用数值模拟方法进行分析研究,研究结果表明:作为解放层的3煤层130101工作面回采会对其正下方煤体产生明显的卸压作用,但同时加剧下方周围岩体中煤(岩)应力集中,积聚大量弹性能,形成冲击地压显现的能量条件;解放层布置时应能够对被解放层充分覆盖,避免因解放层范围过小,在其边缘地带形成新的应力增高区,不能充分发挥解放层作用。130101工作面下部5煤层250208上工作面开采时,在应力增高区域采用顶板爆破卸压解危技术弱化顶板强度,形成缓冲阻隔带,降低巷道周围应力集中,取得了良好的卸压效果,保证了工作面安全回采。

基于震动波CT探测的冲击地压危险性分析及防治实践

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。

新疆宽沟煤矿工作面防冲解危效果分析

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。

冲击地压煤层掘进巷道“卸-支”协同治理技术及应用

为预防冲击危险区域掘进巷道动力灾害的发生,以具有强冲击倾向性的门克庆煤矿3-1煤层11-3102二号回风巷为工程背景,针对掘进时遇到的煤炮频繁、片帮严重、矿压显现强烈等影响施工安全的问题,分析矿压显现特征及其原因,采用理论分析法,建立"危险预测-卸压解危-优化支护"的"卸-支"协同治理技术路线,该技术的成功应用为矿井安全掘进积累了经验,对于类似生产条件的矿井有一定借鉴意义。

煤矿冲击地压危险监测预警技术及应用

通过选取某煤矿3305工作面的煤柱型冲击危险监测数据,识别冲击危险监测的特征信息,将识别得到的冲击地压危险特征信息应用于冲击地压危险监测预警,并建立利用应力在线监测的监测数据,对采掘过程中的煤柱型冲击地压危险进行多参量的冲击地压危险辨识。基于深度学习算法进行评价分类,为煤柱型冲击地压的预警和冲击地压的防治提供可靠的方法。

冲击地压靶向精准监测预警和防控实践研究

针对永陇公司崔木煤矿防冲工程的系统性、监测预警的准确性、方案措施的针对性不足等问题,利用应力场、能量场、震动场等时空融合监测方法,建立符合崔木煤矿地质与生产技术条件的冲击危险动态监测预警、防控和检验一体化的防冲体系,并在构造复杂、有较大冲击风险的22311工作面进行工程实践。结果表明:多场耦合监测技术能够为崔木煤矿冲击地压危险区域识别、预警和解危措施实施提供有效依据。通过定量识别冲击危险状态及其等级,在空间域上靶向定位危险区域,并在预警区域开展卸压、解危措施,成功解除了22311工作面的冲击地压隐患,减少了监测与治理的盲目性,保证了工作面安全高效开采。研究成果对冲击地压防控技术的发展及指导现场安全生产具有重要的现实意义。

华亭煤矿厚层坚硬顶板放顶煤开采冲击地压防治技术措施

为排除华亭煤矿工作面回采期间冲击地压显现异常剧烈带来的安全隐患,通过统计学方法分析了工作面冲击地压显现规律,并结合回采地质条件判定工作面上方顶板的运动及破断为冲击地压显现的主控因素。根据分析结果,采取深孔爆破的顶板预弱化手段进行解危卸压,并通过判定采空区基本顶结构类型优化设计了深孔爆破参数,经现场应用,与相邻工作面相比,冲击地压防治效果显著提升。

坚硬顶板型冲击地压发生机理及监测预警研究

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。

煤矿冲击地压防治体系中的关键问题探讨

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。

冲击危险区域震动波CT反演探测技术应用

针对传统冲击地压监测方法存在的探测范围有限、危险区域探测精度低、结果反馈不直观等问题,运用KJ470震动波CT反演探测技术对综放工作面冲击危险区域高应力区进行探测,探测结果表明,高应力分布区域与地质变化及构造发育区域、冲击地压事件震源点位置区域基本吻合。该系统可通过大范围、高分辨率、高效率监测波速分布,探测采掘工作区域内的应力场,显化潜在冲击危险区域,通过一段时间连续的波速反演,总结出冲击地压危险区域的分布规律,制定有效的防治措施,杜绝冲击地压事故发生。

复合顶板下冲击地压煤层综放工作面微震特征分析

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。

耿村煤矿冲击地压综合防治技术研究

通过对耿村煤矿12220综放工作面地质概况的分析,研究了冲击地压发生的影响因素,并划分了冲击地压的危险等级。结合该矿生产实际,利用钻屑法和电磁辐射法做为冲击地压监测预警的主要手段,采用煤层注水、爆破卸压、钻孔卸压等卸压解危措施来控制冲击地压的发生,形成了耿村煤矿冲击地压综合防治技术体系。

综放工作面冲击地压综合防治技术

分析了引发冲击地压的原因,从强力支护、预测预报、卸压解危、效果检验、安全防护等方面,介绍了义煤集团跃进煤矿25110综放工作面的冲击地压综合防治技术。

基于高压水力顺层钻割技术的冲击地压防治实践

为提高回采工作面高应力区防冲卸压效率和效果,针对煤层注水、煤体钻孔卸压、爆破卸压等传统卸压方法存在的应用缺陷,运用高压水力顺层钻割技术对综放工作面冲击地压显现危险区域进行提前卸压处理,从理论上分析了该技术的卸压原理和可行性,在现场进行了实践应用,并用数值模拟和电磁辐射方法对卸压效果进行验证。结果表明:①高压水力顺层钻割技术钻孔沿工作面倾向顺煤层层理布置,以压力高于30 MPa高度聚能的水射流束切割破碎煤体,形成卸压空间,同时浸润弱化煤体,钻孔由内而外形成破裂区、塑性区、弹性区,并随着塑性区及破裂区煤体变形量的不断增加,塑性区及破裂区煤体变形、垮落,积聚的弹性能得到释放,煤岩体中的静载荷降低,消除冲击地压发生条件,防止冲击地压发生;②高压水力顺层钻割技术钻割时采用定点与反复动态相结合钻割方式,钻杆轴向与径向运动相结合,既保证钻进稳定性,又可形成多段圆盘状卸压空间和连续卸压孔洞,在煤层内可形成半径为300~400 mm的卸压空间,出煤量可达2.0~3.5 t;③数值模拟结果显示,采用高压水力顺层钻割技术卸压后煤体内部应力平均降幅达68.6%,电磁辐射现场监测钻孔施工前、后平均幅达60.92%,实施后巷帮应力降低区明显扩大,煤体内部应力显著降低,卸压效果良好。

深部特厚煤层工作面超前冲击危险范围研究及其防治

目前,我国煤炭资源逐渐转入深部开采,深部采场围岩所处应力环境复杂,冲击地压灾害频发。采煤工作面超前冲击危险区域范围的确定对于工作面冲击危险防治至关重要,本文利用矿井高精度微震监测系统实施监测工作面矿震波形,通过分析工作面超前微震分布特征,确定工作面超前冲击危险区域范围为300m;结合实际地质条件制定并实施了超前300m区域"大直径钻孔+煤体爆破+顶板深孔预裂爆破"联合卸压解危方案,保证了工作面安全生产。

大埋深工作面超前冲击危险区域探测及其防治

目前,我国的煤炭资源正逐渐转入深部进行开采,然而深部围岩采场所处的应力环境较复杂,因此采煤工作面冲击危险区域的确定对指导工作面精准卸压、冲击危险性防治起重大作用。本文利用PASAT-M便携式微震探测系统,基于弹性波CT反演技术,分析超前工作面区域煤岩体内的应力变化情况,确定工作面的冲击危险区域;并结合现场实际情况制定并实施“帮部大直径钻孔卸压+煤体爆破卸压+顶板深孔预裂爆破卸压”的联合卸压解危措施方案,保证工作面的安全生产。

深埋高应力厚煤层大采高工作面强矿压防治技术

为预防两硬深埋厚煤层开采条件下动力灾害事故的发生,以门克庆煤矿11-3102大采高综采工作面为工程背景,分析了原工作面强矿压显现特征和主要影响因素,通过理论分析和工程类比,从矿压监测、煤柱调整、卸压解危、生产组织、超前支护、顶板管理等方面系统总结了强矿压防治技术,为矿井安全生产积累了宝贵的现场经验。

复杂条件下不规则工作面安全开采技术应用

以孔庄煤矿Ⅲ5采区7301综采工作面为例,应用过断层、过老巷期间的连续旋转调面及缩支架、运输机槽板技术,解决了工作面旋转调面问题;采取两道采空区侧增加单体液压支柱排数的同时铺设金属网进行挡矸,运输巷铺设排水溜槽,并在转弯点施工水仓,加强排水清淤工作,解决了大倾角俯采两道窜矸、转弯点积水严重问题;在工作面应力异常区施工10 m深钻孔进行深孔卸压爆破,解决了应力异常区可能透发冲击地压事故的问题。