防冲煤柱合理宽度的确定方法研究及应用

针对煤柱型冲击矿压的多发性与危害性,基于煤柱弹塑性模型,提出了2种防冲煤柱设计方法。从防治冲击矿压角度利用力学计算方法分别计算屈服煤柱及承载煤柱宽度,得出防冲煤柱合理宽度的理论计算方法。结合某矿实际工程地质情况,合理选择煤柱优化方案,对比煤柱宽度优化前后的矿震活动、冲击矿压显现情况,结果表明优化后的煤柱宽度可有效降低冲击危险性程度。研究成果为防冲煤柱合理宽度的确定提供了依据,具有一定的理论意义与实用价值。

孤岛工作面防冲安全开采论证方法研究与应用

为便于执行《煤矿安全规程》和《防治煤矿冲击地压细则》中关于开采冲击地压煤层孤岛煤柱应进行防冲安全论证的规定,提出一种孤岛工作面防冲安全开采论证方法,并进行工程应用。结果表明:孤岛工作面防冲安全开采论证包括冲击地压矿井属性论证,孤岛工作面冲击类型论证,孤岛工作面冲击危险等级评价,矿井防冲能力论证;依据煤层冲击倾向性鉴定结果和煤层冲击危险性评价结果论证煤层冲击地压属性,进而得到冲击地压矿井属性;对于冲击地压矿井,根据孤岛工作面支承压力分布论证冲击地压类型;在开展冲击危险因素排查和冲击危险性评价的基础上,计算防冲工程量;依据矿井防冲机构与人员配备情况、监测系统覆盖能力、卸压机具配备情况,论证矿井防冲能力;最后,综合冲击地压类型、冲击危险等级及防冲能力与防冲工程量之间的关系,得到能否保障安全开采的结论。

超前预测预报在笔架山隧道施工中的应用

由于地质条件的复杂性,隧道施工中难免会遇到诸如岩溶突水、岩爆、围岩大变形、塌方等地质灾害问题。超前预测预报技术作为隧道勘察结果的进一步认识和补充,在隧道施工减灾、防灾方面发挥着重要的作用。以笔架山隧道为例子,针对该隧道复杂的地质条件,采用工程地质方法和物探方法相结合,以隧道内地质观测分析与设备测试相结合的超前预测预报技术,成功地预报了掌子面前方的地质信息,有效地指导了该隧道的安全施工。

悬顶结构巷道冲击地压防控研究

为解决沿空侧悬顶结构冲击地压的防控问题,针对某矿工作面具体煤岩层条件,提出了基于工程弱结构体的冲击地压防控方法。基于悬顶类巷道冲击地压发生条件,以沿空侧悬顶结构为主要研究对象,进行了顶板断裂分析、参量分析和力学模型建立与分析,最终确定出悬顶结构的悬跨度l是导致存在悬顶结构沿空巷道发生冲击地压主导因素。通过分析主导因素,基于沿空侧巷道围岩的空间结构特点,划定出悬顶结构(区域A)、沿空侧巷道顶板(区域B、C)、沿空侧巷道煤体(区域D)以及巷道近场煤岩体(区域E)5个强结构区域,并提出以区域A爆破弱化为主要防控手段的工程弱结构体冲击地压防控方法;根据区域的结构特点和防控目的,主要针对强结构区域A、C、D、E,制定了悬顶结构弱化、巷道断面恢复和顶板缺陷体与煤层海绵体的耦合3个方面的具体工程弱结构体防控方法。为验证防控技术有效性,以某巷道为对象,现场实施了工程弱结构体展开防控,并于后续采用钻屑法进行了冲击地压防控效果检验。研究结果表明:基于工程弱结构体的耗散机制的研究,通过对悬顶结构弱化、沿空巷道煤体及部分顶板的弱化,实现了冲击地压的有效防控,保障了工作面安全回采;通过现场监测,得出1~3 m处钻屑量最大为2.6 kg/m,4~7 m处最大为2.8 kg/m,7~12 m处最大为5.4 kg/m,均未超过临界标准值,冲击地压危险得以消除。

隧道施工中岩爆的成因及预防研究

全面分析了岩爆发生的特征和条件,并对现有几种岩爆机理进行了剖析。在此基础上提出以洞室围岩地应力状态和岩石强度比值作为岩爆能否发生的判据较为实用,并提出一些岩爆防治措施,为隧道施工中岩爆防治提供参考。

隧道工程岩爆预测及防治方法研究

介绍了隧道工程中岩爆的概念、特征以及岩爆的深度和宽度变化规律,通过对地下工程中产生的各种岩爆情况进行分析,总结了岩爆产生的条件,对岩爆预测及防治方案进行了研究。

岩爆预测与防治中几个问题的研究现状

摘要雅砻江锦屏水电站地下工程埋深大,工程区地质构造复杂,洞线中遇到与天生桥二级水电站引水隧洞中性质相近的岩石,具有发生岩爆的应力条件与岩性条件。事实上1991年,在5km长的勘探平洞施工中,已有轻度岩爆发生。岩爆将是本工程中的一个关键问题,但到目前为止,岩爆又是一个研究得很不充分的课题。本文在对岩爆研究现状叙述的基础上,提出了锦屏工程岩爆治理工作的建议:1.早期对岩爆作宏观判断;2.优化设计;3.施工中用声发射和微震监测;等等。

基于矿山工程地质特点的岩爆防治措施研究

以宜昌某磷矿工程的岩性和地质环境为基础,结合现场的岩爆特性和室内试验,分析引起该矿山开采时产生岩爆的主要原因,并提出岩爆防治措施。研究结果表明:(1)矿山在水平构造应力环境下,顶板含有硅质白云岩的岩体具有较强的岩爆倾向性;(2)由于开拓巷道的几何尺寸比采区的几何尺寸要小很多,采区的围岩应力受开采引发的多因素影响,致使采区的岩爆率与岩爆烈度相对比其在开拓巷道的大;(3)针对矿区特殊的初始应力与地质构造环境,可通过降低开采引起的围岩应力集中程度和加强矿山安全管理措施对矿山岩爆进行防护。

石门揭煤区域防突钻孔优化设计

以青东煤矿石门揭煤区域防突钻孔设计为工程背景,通过工程测算分析了钻孔设计方法对钻孔工程量的影响,在此基础上提出了一种立足抽采半径进而确定钻孔孔底间距的优化方法。重点介绍了针对大、小煤层倾角条件下石门揭煤钻孔参数的优化设计方案,工程实践结果表明,在保证抽采效果的情况下,优化后的石门揭煤防突钻孔比传统设计防突钻孔的工程量减少了51.2%,可大幅降低钻孔施工成本,能更加经济、高效地完成揭煤过程。

川藏铁路拉林段隧道典型岩爆灾害防控方法及应用

以川藏铁路拉林段巴玉隧道为工程依托,遵循"预报为先、控制为本、加强防护、确保安全"的隧道岩爆防控原则,研究提出1套隧道典型岩爆灾害防控方法。该方法由6项子技术组成:基于现场发生的典型岩爆,统计分析岩爆发生的规律和特征;根据地质构造、围岩特性、宏观地应力,对隧道岩爆等级进行预判;基于现场地应力测试和超前地质预报,对岩爆微震进行监测,确定岩爆等级、发生时间和位置,对岩爆风险进行预警;根据岩爆风险等级设计岩爆防控方案,包括工法选择、预防措施、施工措施;形成主动释放、提高光爆、加强支护、机械配套、防护升级系列施工质量控制方法;安全防护技术,包括人员保护、机械保护、施工管理。该防控方法已成功应用于拉林段巴玉、桑珠岭、达嘎拉等隧道的岩爆防治中。

工程缺陷体对冲击煤岩体的改性机制研究与实践

冲击地压是煤矿较为严重的动力灾害之一,随着矿井开采深度的不断增加,冲击地压灾害越来越严重。针对重大冲击地压灾害显现特征,结合近年来冲击地压研究现状和工程实践,从通过人为实施工程达到控制重大冲击灾害角度,提出了工程缺陷体的概念并进行了分类;分析了高均质度、完整冲击煤体的变形破坏力学特征、能量释放模式,对比分析了完整煤体、含裂隙煤体、含工程缺陷煤体的应力应变曲线变化形态,分析了不同力学性质煤体的能量积聚、耗散及释放模式;从煤体弹性能指数、冲击能指数角度分析了冲击性煤体与含有工程缺陷煤体冲击倾向性的力学特性;通过建立工程缺陷体煤体的冲击倾向性计算公式,找到了工程缺陷体改变煤体冲击倾向性的力学机制,揭示了工程缺陷体防控重大冲击地压的机理。研究与实践表明:工程缺陷体通过对煤体的固有冲击倾向性属性的改性,改变了采场应力分布特征、煤体内冲击能量的演化规律,工程缺陷体能在煤层开采的过程中有效耗散煤体内的冲击弹性能,避免发生破坏性冲击地压。结合具体工作面地质开采条件,给出了工程缺陷体的时空布置方案,阐述了工程缺陷体防控冲击地压的技术方法,并进行了防控效果检验,实现了冲击煤层的安全开采。

浙江苍岭隧道岩爆工程地质特征分析与防治措施研究

根据在浙江苍岭隧道施工中发生的岩爆,通过现场地质观测资料,分析了其形成的规模、位置、诱发因素以及地质条件,从地质工程的角度,对岩爆发生地段隧道的岩石组成、地质构造、地应力特征以及地下水情况进行了探讨,发现在苍岭隧道施工中发生岩爆的岩石具有岩体结构面发育适中、弹性模量大、P波波速高、地质构造简单、现代水平构造应力强且主压应力轴σ1大角度相交于隧道中轴线和地下水不发育的特征,并在此基础上,提出了掌子面喷水、布设释放地应力锚杆、减少隧道壁聚能结构等有效的岩爆防治措施。

急倾斜巨厚煤层组开采煤岩体联动诱冲机制与防冲调控

针对急倾斜巨厚煤层组开采时岩柱及顶板悬空致使动力灾害严重的现状,综合运用理论分析、现场监测等研究方法,构建岩柱、顶板力学模型,并推导表征岩柱、顶板弯矩和能量演化规律的表达式,研究随采深增加岩柱、顶板弯曲变形及能量演化的规律,评估不同煤层开采的冲击危险性,分析诱冲机制并提出防冲策略及方案。研究结果表明:(1)急倾斜巨厚煤层组开采时,随采深增加岩柱、顶板弯曲变形和能量蓄积均呈非线性加速变化,且回采阶段内弯曲变形严重、能量蓄积更高。采深300 m后能量急剧增加,确定该采深为冲击灾害发生临界值。(2)B1+2煤层回采时,岩柱撬转、能量积聚均较B3+6煤层回采时小,评估得出回采B1+2煤层的冲击危险性较回采B3+6煤层时小。相比岩柱,B3+6煤层顶板的弯曲变形更严重,能量蓄积更高。(3)确定冲击易发区域为各应力峰值叠加位置。冲击力源有静载和动载,静载是冲击发生的基础条件,为蓄能作用;动载为诱冲作用,动静载联动作用诱发冲击。(4)防冲的关键是弱化静载,B3+6煤层回采时需加强防治,重点防治对象为岩柱及顶板,重点防治区域为各应力峰值叠加位置。现场实施岩柱、顶板爆破及煤体注水后,有效弱化了静载水平,防冲调控效果良好。上述研究结果对乌东煤矿急倾斜巨厚煤层组开采时冲击地压灾害的防治提供了科学依据。

岗木拉山隧道岩爆影响因素相关性研究

隧道岩爆发生的影响因素很多,本文以拉林铁路岗木拉山隧道为依托,通过现场岩爆观测和数值模拟,对岩爆影响因素的相关性进行分析.结果 表明,不管是否存在构造应力场,岩爆与埋深都有关联;岩爆发生的概率和位置受结构面控制;开挖方式对岩爆影响视岩爆的表现形式而有所不同;岩爆还表现出明显的时间效应;岩块抗压强度、平导应力释放对岩爆影响较小.岩爆发生机制主要表现为结构面张裂、岩块剪切、失稳破坏等.针对岩爆发生的特征及影响因素提出了防治措施,用以防止大型不稳定块体的坍塌,而传统高压注水、洒水等措施不再适用.本文对岩爆的发生机理和防治措施提出了新的见解和思路,可为类似工程提供参考.