超深竖井掘进岩爆特征及防治措施

由于会泽矿3#超深竖井(施工深度达1 526 m)的工程地质条件,在竖井开挖到一定深度后有不同程度的岩爆现象显现,其中两次比较严重的岩爆发生的位置埋深较深,井筒深度达到1 400 m以上。为此建立了井壁地应力监测系统,对岩爆的发生进行预测。根据井壁周边不同深度布置的4个点处的应力变化曲线分析,总结了地应力分布规律,4#位置(东偏南70°)井壁受测压力最大,最大水平主应力可以达到120 MPa以上,其方位与最大主应力方向相符。结合3#竖井工程岩爆现象的分析,以及岩爆发生的特征,给出了预防岩爆所采取的工程措施,为此类工程施工制定岩爆防治措施提供了科学依据。

冬瓜山铜矿床开采过程中岩爆问题的探讨

针对冬瓜山铜矿床在基建过程中出现的岩爆现象和即将投入大规模生产可能出现的岩爆问题,从矿区构造、原岩应力特征、岩爆产生的特点、岩爆发生的数值预测等方面进行探讨,同时对冬瓜山铜矿床开采过程中可能出现岩爆问题提出了一些控制方法和措施。

深井岩爆与采矿方法关系之研究初探

从介绍中国目前2座黄金矿山开采现状出发，分析研究了国内外金属矿山深井开采采矿方法可行性技术现状；单从采矿工艺与岩爆发生的关系方面来看：空场采矿法不可取，崩落采矿法也只能在一定深度范围内使用，唯一可以在深度2000～3000m以下的急倾斜或缓倾斜矿体开采应用的采矿方法，只有充填采矿法，而且是胶结充填采矿法；其充填率或充填密度越大和充填质量越高，对降低可以引起岩爆的能量耗散率有非常明显之影响。

深竖井开挖岩爆倾向性多指标预测

工程地质勘查孔及其信息是深部岩石工程前期重要的研究对象和决策依据。综合考虑诱发岩爆的内因和外因,从岩石性质条件、围岩应力条件、围岩地质条件三个方面选取8个评价指标,基于钻孔岩芯开展了地应力测试、岩石力学指标测试、声波测试,分析了新城金矿新主井-930 m以下井筒开挖岩爆倾向性。结果表明:①岩爆倾向性并非随深度线性增长,各深度水平岩爆危险性真实值应为多种因素综合作用的结果;②新城金矿新主井-930 m以下深度井筒开挖的岩爆倾向较大,可采用作业面钻孔卸压、垂直井壁钻孔卸压、超前爆破卸压、柔性让压支护等手段进行岩爆防治;③不同指标分级方法所得结果存在一定的差异性,说明单指标岩爆倾向性评价方法存在一定的局限性,应建立更为科学的综合评价方法。

深井煤层大巷矿震发生机理及防治研究

以山东赵楼煤矿二集下山3条煤层大巷频繁发生矿震为工程背景,通过理论分析和微震监测手段,研究了二集下山大巷频繁发生矿震的主要原因。研究结果表明:5301采空区侧向支承压力和F15断层构造应力叠加形成的高应力是诱发二集下山大巷频繁发生矿震的主要原因。根据理论计算结果分别对二集下山3条煤层大巷的冲击危险性进行了评价。巷道围岩的高应力状态并非发生冲击地压的充分条件,冲击地压的发生还受巷道围岩稳定性的影响,通过将赵楼煤矿二集大巷布置层位由煤层优化到岩层中,有效防治了大巷矿震和冲击地压灾害。

深井矿山巷道掘进掌子面岩爆卸压防治研究

深井金属矿山开采面临着严重的地压灾害环境,极大地威胁着井下作业人员及设备的安全。巷道掘进破坏了深部原岩地应力场,面临地应力重分布高应力积聚带来的掌子面岩爆风险。本文以深部高地应力环境矿山巷道掘进掌子面岩爆灾害为背景开展掌子面岩爆卸压防治研究,提出了掌子面岩爆发生机理及超前预裂爆破卸压理念,分析了超前卸压爆破深度对卸压效果影响以及掌子面超前卸压爆破工艺方案,对于消除巷道掌子面前方岩爆灾害发生起到重要作用,为深井矿山巷道掘进工程借鉴应用。

纳林河二号矿井综采工作面生产综合治理实践

纳林河二号矿井属于深立井,采煤工艺为综合机械化采煤工艺。在生产过程中因地质构造、井深压大、水源丰富等因素出现了回采进度慢、矿压大、原煤水分及灰分等煤质指标超标等种种难题,给矿井生产带来了较大的困扰。在生产过程中通过总结经验,采取了机尾三角区人工掏槽起底、回采时采煤机割透回顺底板的方法解决了工作面机尾三角区治理问题;采取了三区分离(分区开拓、分区布置、分区开采)采掘措施解决回采过程中冲击地压大的问题;采取了先抽水后开机的措施解决了原煤水分高的问题;采取了"五到位"的顶板管理措施,避免灰分超标问题。通过一系列措施的实施,保证了矿井综采工作面的安全生产并保障了矿井生产任务的顺利完成。

冲击矿压综合防治技术在星村深井的应用

针对深部矿井在开采过程中遇到的一些冲击矿压问题,通过微震监测技术、数值模拟分析等方法预报了可能存在的冲击威胁,依据强度弱化减冲理论,对危险区域针对性地采取大直径钻孔卸压技术和煤体爆破卸压技术等解危措施,有效地解除了冲击矿压危险,实现了安全生产,对于后期矿井进入千米开采阶段的防冲工作具有借鉴和指导意义。

会泽3~#竖井岩爆危险性评价及控制研究

随着竖井开采深度的逐渐增加,岩石赋存环境更加复杂,高地应力导致的岩爆、地压突出等灾害也更加频发,其中岩爆危害性最大。因此对其危险性进行评价,进而采取有效的防治措施具有重要的现实意义。本文通过对国内第一深井——云南会泽3~#竖井的地质勘察资料及岩石力学实验数据分析,总结了该竖井周边围岩的应力场分布及岩石力学性质,揭示了会泽3~#竖井的高应力灾害危险区域分布特征;并结合现场实际施工情况,提出了岩石力学监测、围岩卸压、合理支护及日常安全施工管理等防治防护措施。研究结论对超深竖井施工的岩爆防治具有一定的指导意义。

三山岛金矿深部复杂条件下盲竖井配套工程建设实践

针对三山岛金矿盲竖井千米深中段开拓工程设计及其施工面临的高地温、岩爆、高压突水等问题,在工程实践中开展了综合研究。建立了多点布置盲竖井凿井设施的一种井筒掘砌施工方法,使新建工程与已有工程科学结合,减少了工程量;合理布局了通风系统与设施,加快了风流循环速度,降低了硐室内温度、湿度,提高了开拓作业工效;采用二层联合掘进施工方法、整体与局部泄压相结合和及时支护等措施,对岩爆和围岩失稳进行了有效控制;采用微震技术对富水裂隙带进行了预测,采取了针对性的上堵下疏工程和安全措施,有效规避了突水灾害。配套工程取得了较好的效果,确保了施工安全,为深部复杂条件下盲竖井的施工积累了经验,值得推广。

超深立井施工关键技术探讨

针对超深立井施工技术,从国内外超深立井建设现状及差距、国内施工技术主要发展成果、施工技术难题及对策、技术展望等方面做了探讨。从技术难题解决对策方面,提出了大功率提升机、迈步式模板、稳绳摆动监测、工作面远距离高压致裂注浆、井内机械降温、岩爆卸压防治等超深立井施工关键技术。提出了引进吸收国外3000 m深立井施工成套装备及技术、研究复杂地质条件超深立井井壁结构设计理论及控制方法、研究相关标准规范的适用范围与执行原则等技术展望。

秦岭矿业公司深部盲竖井施工岩爆治理工程实践

秦岭矿业公司杨砦峪矿区深部3号盲竖井施工过程中多处发生岩爆现象,导致450 m水平马头门顶板冒落和上方井筒大面积片帮,喷浆和锚网大面积脱落。提出了对马头门上方井筒段采用井圈+锚网喷联合支护和对马头门采取U型钢拱架+锚网喷联合支护的加固方式,详细介绍了施工工艺过程。工程应用表明:采用联合支护技术确保了马头门和井筒的施工安全,提高了施工质量,使得3号盲竖井施工工程顺利进行。

深井综放工作面低应力开采防治冲击地压工程实践

该文基于冲击地压实时监测预警系统,提出"低应力"开采防治冲击地压的理念,通过降低工作面冲击地压监测预警系统阈值,提高煤体应力危险级别,提前采取卸压保护,避免黄色预警、杜绝红色预警。工程实践表明该方法可提前预警并处理冲击危险区,现场应用效果较好,为深井综放工作面冲击地压防治提供了一种新思路。

深立井大突水淹井静水抛碴注浆堵水施工实践

长田金矿主井井筒突水58h淹井达605m,经过采用静水抛碴注浆封堵水施工后,井筒内回水量仅为2.74m^3/h,成功恢复了井筒使用,技术经济和社会效益显著。该项技术的成功应用,验证了静水条件下抛碴注浆封堵突水技术的可行性。

深井综放工作面低应力开采防治冲击地压技术研究

基于冲击地压实时监测预警系统,提出了"低应力"开采防治冲击地压的理念,通过降低工作面冲击地压监测预警系统阈值,提高煤体应力危险级别,提前采取卸压保护,避免黄色预警、杜绝红色预警。工程实践表明,该方法可提前预警并处理冲击危险区,现场应用效果较好,为深井综放工作面冲击地压防治提供了一种新思路。

深井沿空工作面冲击地压的微震监测与数值模拟

以某深井沿空工作面开采为背景,采用微震监测技术进行现场监测,并借助FLAC3D进行数值分析,研究在采动应力场不断变化过程中采场围岩破裂微震事件的时空演化规律,揭示沿空工作面采动影响范围及冲击危险区域,得到以下结论:沿空工作面沿空一侧覆岩破裂高度最大,约为两采空区短边之和的一半;沿空一侧工作面超前影响范围约为非沿空一侧的2倍;沿空一侧应力集中程度高,存在发生冲击地压的危险。

深井厚煤层采空区迎采动隔离煤柱合理宽度研究

确定隔离煤柱合理宽度是确保深井厚煤层采空区迎工作面安全回采的关键。以田陈煤矿7108采空区迎采动隔离煤柱宽度的确定为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场监测等方法,对深井厚煤层采空区迎采动诱发冲击地压机制及隔离煤柱合理宽度进行研究。得到的主要结论为:(1)采空区迎7110工作面回采期间覆岩空间结构演变过程为"固定S型→移动S型→连体S型→C型→U型",隔离煤柱应力演化过程为"固定支承压力→移动支承压力→应力叠加→煤柱应力集中";(2)采空区迎采动诱发冲击地压的原因是应力集中造成煤体应力达到冲击应力条件;(3)在对隔离煤柱周围实施高强度卸压条件下,确定7108采空区迎采动隔离煤柱合理宽度为65 m,经实践,获得良好效果。研究结果对采矿工程诱发型冲击地压防治具有参考意义。

深厚表土薄基岩综放工作面地表沉陷与冲击地压联动效应研究

结合新巨龙矿井深厚表土薄基岩综放工作面冲击地压防治问题,开展深厚表土层地表沉陷与冲击地压联动效应的实测研究。研究表明：深厚表土薄基岩首采综放工作面地表沉陷启动距约为114 m,仅为采深的1/7,远小于一般采场的启动距（1/4~1/2）倍采深。当地表进入充分采动阶段后,地表沉降速度与冲击地压存在明显的联动效应：地表沉降速度开始迅速增加时,工作面动压显现强烈;地表沉降速度迅速增加一般超前工作面动压显现。综合分析微震和地表沉陷数据,验证了岩层运动、地表沉陷与冲击地压发生具有一定相关性,可作为冲击地压预警的辅助参考。

深井厚煤层冲击地压与大变形协调控制机制研究

冲击地压与大变形协调控制是深井厚煤层开采面临的共性难题。采用现场监测、理论分析等方法研究深井厚煤层冲击地压与大变形协调控制机制,建立沿空巷道侧向顶板二次破断的力学模型,并得到以下结论:(1)在新巨龙矿井条件下,施工直径120 mm、孔深25 m、间距1 m的大直径预卸压钻孔,形成的有效卸压保护带宽度为10~15 m;(2)深井厚煤层沿空巷道大变形的机制主要是强排煤粉诱发侧向顶板二次破断回转所致,并进行理论验证;(3)深井厚煤层冲击地压与大变形协调控制机制为确定合理的卸压参数,通过大直径钻孔释放围岩膨胀变形,降低巷道围岩应力,同时尽量减少对围岩结构的破坏。现场实践表明,采取优化支护工艺和卸压参数等措施,能够在一定程度上缓解沿空巷道大变形问题。研究结论对深井厚煤层冲击地压与大变形协调控制具有参考意义。

深井特厚煤层充填开采防冲机理研究

为保障深井特厚煤层工作面的安全回采,基于载荷三带理论,以山东某矿为工程背景,提出了采用充填法开采以降低工作面整体冲击风险的方案,采用理论分析、数值模拟和现场实测等方法研究了充填采空区对工作面煤体支承压力分布的影响机制,得到以下结论:1)充填体充填采空区减小了顶板自由下沉运动的空间,有效降低了顶板岩层裂隙的发育高度;2)充填体抗压变形能力决定了对煤体施加动载影响的岩层运动范围,充填体抗压变形能力越大,作用在煤体上的动载效应越不明显;3)提出了控制充实率、加强监测和确定合理推采速度等充填工作面防冲技术措施。现场实践表明,充填法开采减小了工作面煤体的应力集中程度,有效降低了发生冲击地压的风险。该研究成果为类似条件下工作面的安全开采提供指导和借鉴。