冲击地压分类防治体系研究与应用 被引量：56

1

作者 翟明华 姜福兴 +3 位作者 齐庆新 郭信山 刘懿 朱斯陶 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期3116-3124,共9页

针对煤矿冲击地压类型复杂、治理技术缺乏针对性等问题,提出了以"分类治理"为核心思想的冲击地压"分类-评价-解危-预警-检验-支护-管理""七模块"治理技术体系。通过对矿井采深、地层条件、煤层条件、构... 针对煤矿冲击地压类型复杂、治理技术缺乏针对性等问题,提出了以"分类治理"为核心思想的冲击地压"分类-评价-解危-预警-检验-支护-管理""七模块"治理技术体系。通过对矿井采深、地层条件、煤层条件、构造条件、开采方法和边界条件进行分析,提出了以8种不同的外部力源类型和10种典型巷道围岩结构形式两两组合的"深井冲击地压综合分类方法";在分类基础上对冲击地压的评价、解危、预警、检验、支护和管理技术进行了分析和优选。"七模块"冲击地压治理技术体系在山东能源集团新巨龙煤矿等矿井的成功应用,可为冲击地压矿井的安全开采提供借鉴。 展开更多

关键词 煤矿 七模块 冲击地压 防治体系

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煤矿复合动力灾害危险性实时预警平台研究与展望 被引量：46

2

作者 姜福兴 杨光宇 +3 位作者 魏全德 王存文 曲效成 朱斯陶 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期333-339,共7页

为解决复合动力灾害危险性实时预警的难题,通过研究煤矿复合动力灾害发生机理和发生前兆的关联性,将复合动力灾害发生前兆分为共性和个性两类,并与监测参数类型相对应,提出了针对复合动力灾害危险性的临场预警、中期预警以及远期预警的... 为解决复合动力灾害危险性实时预警的难题,通过研究煤矿复合动力灾害发生机理和发生前兆的关联性,将复合动力灾害发生前兆分为共性和个性两类,并与监测参数类型相对应,提出了针对复合动力灾害危险性的临场预警、中期预警以及远期预警的关键监测参数。复合动力灾害危险性实时预警平台的构成主要包含监测硬件、分析软件及预警方法 3个部分,硬件主要指动力灾害监测系统及平台监控室硬件;软件主要指平台采集及分析软件;预警方法指标包括复合动力灾害危险性联合预警方法和单参数与多参数联合预警方法。在河南、山东等存在复合动力灾害的矿井进行了预警试验和基础研究,预警了矿井的复合动力灾害。同时,展望了复合动力灾害危险性实时预警平台的发展趋势。 展开更多

关键词 复合动力灾害 危险性预警 实时预警平台

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长壁采场动、静支承压力演化规律及应用研究 被引量：40

3

作者 刘金海 姜福兴 朱斯陶 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期1815-1827,共13页

采场支承压力分布特征是煤矿支护设计、冲击地压防治的重要依据。在列举采场矿压显现异常案例的基础上,基于采场应力演化及顶板岩层运动的观测结果,提出长壁采场动、静支承压力的观点,阐述该观点的工程意义,并根据形成特征建立相应的计... 采场支承压力分布特征是煤矿支护设计、冲击地压防治的重要依据。在列举采场矿压显现异常案例的基础上,基于采场应力演化及顶板岩层运动的观测结果,提出长壁采场动、静支承压力的观点,阐述该观点的工程意义,并根据形成特征建立相应的计算模型。研究结果表明,长壁采场存在动态和静态2个支承压力,动态支承压力形成和演化是采场顶板破裂带岩层运动的结果,以煤体屈服为主要特征,静态支承压力是破裂带上方岩层载荷转移的结果,以关键层载荷转移为主要特征,两者在形成根源、形成特征、形成时间、可监测性、影响距离等方面存在不同。最后,展望了长壁采场动、静支承压力学术观点在采矿工程设计及冲击地压防治等方面的应用前景。研究为解释采场矿压显现异常和解决该领域的工程问题提供理论依据。 展开更多

关键词 采矿工程 冲击地压 动态支承压力 静态支承压力 长壁采场

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深井特厚煤层综放工作面断层活化规律研究 被引量：39

4

作者 朱斯陶 姜福兴 +4 位作者 K.J.A.Kouame 李先锋 谭文峰 张斌 张浩 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期50-58,共9页

以新巨龙公司2301N综放工作面过断层为工程背景,通过微震监测、数值模拟和理论分析等方法,对深井特厚煤层断层活化规律进行研究。得到的主要结论为：（1）根据2301N工作面微震监测结果,将断层活化分为应力显现阶段（距断层274.8~214 m... 以新巨龙公司2301N综放工作面过断层为工程背景,通过微震监测、数值模拟和理论分析等方法,对深井特厚煤层断层活化规律进行研究。得到的主要结论为：（1）根据2301N工作面微震监测结果,将断层活化分为应力显现阶段（距断层274.8~214 m）、蓄能阶段（距断层214~84 m）和结构活化阶段（距断层84~0 m）,并采用数值模拟进行了验证;（2）工作面过断层期间存在断层活化型冲击和断层煤柱型冲击2类动力灾害,断层活化型冲击的机制主要是开采诱发断层两侧煤岩体积聚的构造应力释放,断层煤柱型冲击地压机制主要是工作面开采引起断层煤柱应力的高度集中;（3）根据工作面过断层期间冲击地压发生机制,提出相应的防治技术,并进行现场验证,保障了工作面的安全开采。研究结果对类似条件下的工作面安全开采具有一定的借鉴意义。 展开更多

关键词 采矿工程 深井 特厚煤层 微震监测 断层活化

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高应力区分层开采冲击地压事故发生机理研究 被引量：34

5

作者 姜福兴 史先锋 +4 位作者 王存文 魏全德 姚顺利 朱斯陶 耿超 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1123-1131,共9页

以某矿厚硬顶板条件下特厚煤层上分层开采发生的巷道与工作面同时冲击的事故为背景,研究事故发生的机理与治理方法。研究表明:引起事故的主要力源来自上层煤煤柱、不等宽区段煤柱、巨厚坚硬顶板和大断层等形成的集中应力;主要冲击灾害... 以某矿厚硬顶板条件下特厚煤层上分层开采发生的巷道与工作面同时冲击的事故为背景,研究事故发生的机理与治理方法。研究表明:引起事故的主要力源来自上层煤煤柱、不等宽区段煤柱、巨厚坚硬顶板和大断层等形成的集中应力;主要冲击灾害体是巷道和工作面内的底煤;底煤发生冲击的主要力学机理是底煤在水平应力突变条件下发生屈曲破坏,并在垂直应力作用下发生冲击性滑移。提出了上层煤柱对下层煤采动影响范围与冲击危险范围的评估方法,为制定恢复生产方案提供了科学依据。根据发生事故的机理,制定并实施了恢复生产的方案,通过实施危险区卸压措施和建立冲击危险实时监测预警体系,工作面恢复了生产,保障了安全开采。 展开更多

关键词 冲击地压 发生机理 集中应力 上层煤煤柱影响 底煤冲击

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巨厚坚硬岩层下基于防冲的开采设计研究与应用 被引量：31

6

作者 翟明华 姜福兴 +4 位作者 朱斯陶 张明 姚顺利 郭信山 孙翔 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1707-1715,共9页

在我国多个分布有巨厚坚硬岩层的矿区,巨厚坚硬岩层运动导致的强矿震和强冲击地压致灾后果严重,治理难度大,已经成为这些矿区矿井安全生产的主要障碍。通过分析巨厚坚硬岩层下冲击地压的发生规律,提出了此类矿井冲击地压存在“关键工作... 在我国多个分布有巨厚坚硬岩层的矿区,巨厚坚硬岩层运动导致的强矿震和强冲击地压致灾后果严重,治理难度大,已经成为这些矿区矿井安全生产的主要障碍。通过分析巨厚坚硬岩层下冲击地压的发生规律,提出了此类矿井冲击地压存在“关键工作面效应”、“震动诱冲效应”和“冲击震动效应”3个共同特点。“关键工作面”是指该工作面在开采时会导致巨厚坚硬岩层发生断裂和强烈运动,并开始出现强烈的矿震或冲击地压;“关键工作面效应”是指“关键工作面”开采过程中发生的强动力灾害;“震动诱冲效应”是指巨厚坚硬岩层断裂震动在地层中产生的动应力传播到处于高应力状态的煤体上后,诱发的冲击地压灾害,其显现特点是“震源与冲击显现位置不一致”;“冲击震动效应”是指当开采到关键工作面位置后,巨厚坚硬岩层的传递压力将急剧增加,当部分煤体达到发生冲击的条件时即可发生冲击,同时引起能量巨大的震动,这类冲击的显现特点是“震源与冲击显现位置一致”。采用覆岩空间结构理论、地表沉陷观测、微震和应力监测数据,提出了辨识关键工作面的方法;阐述了山东能源集团3个不同类型巨厚坚硬岩层冲击地压矿井采用保护层开采、负煤柱设计、关键工作面确定与参数设计、避开震动损害边界开采设计、小煤柱设计和顺序开采工作面参数优化设计等综合方法,实现防冲安全的具体做法。 展开更多

关键词 巨厚岩层 坚硬岩层 防冲 开采设计 关键工作面 冲击地压

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防冲钻孔参数确定的能量耗散指数法 被引量：30

7

作者 朱斯陶 姜福兴 +4 位作者 史先锋 孙广京 张志高 程祥萌 张浩 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期2270-2276,共7页

钻孔布置参数的确定是大直径钻孔卸压防治冲击地压的关键之一。通过岩石力学试验、理论分析、现场实测等方法研究了工作面冲击危险区的卸压指标,提出了能量耗散指数的概念,推导出能量耗散指数与冲击能量指数之间的转换公式,得到以下结论... 钻孔布置参数的确定是大直径钻孔卸压防治冲击地压的关键之一。通过岩石力学试验、理论分析、现场实测等方法研究了工作面冲击危险区的卸压指标,提出了能量耗散指数的概念,推导出能量耗散指数与冲击能量指数之间的转换公式,得到以下结论:验证了能量耗散与冲击能量指数之间具有较好的相关性,可以将其作为煤层卸压后残余冲击危险性的评价指标;提出了工作面冲击危险区"分区分级"的防治理念,并以煤层有效卸压应变率分别为1.5‰、1.0‰、0.8‰作为新巨龙矿井高度、中度和一般冲击危险区的卸压标准;推导出了基于能量耗散指数的防冲钻孔参数定量计算方法,并在新巨龙矿井2302S工作面进行应用,取得了良好效果。研究结果对冲击地压防治具有参考意义。 展开更多

关键词 冲击地压 能量耗散指数 防治 钻孔参数 分区分级

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深部开采沿空巷道冲击危险性的工程判据 被引量：30

8

作者 姜福兴 王建超 +1 位作者 孙广京 朱斯陶 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期1729-1736,共8页

为研究深部开采沿空巷道冲击地压的发生条件,以沿空巷道应力场分布为切入点,建立了相应的工程力学模型,分析得到沿空巷道围岩高应力区附近的高应力差区是发生冲击地压的主要区域。以高应力差区的煤体为研究对象,分析得到了沿空巷道冲击... 为研究深部开采沿空巷道冲击地压的发生条件,以沿空巷道应力场分布为切入点,建立了相应的工程力学模型,分析得到沿空巷道围岩高应力区附近的高应力差区是发生冲击地压的主要区域。以高应力差区的煤体为研究对象,分析得到了沿空巷道冲击地压发生的应力条件、应力梯度条件及煤体的冲击倾向性条件,并推导了冲击危险性的工程判据。结果表明:决定冲击地压危险性的关键因素是高应力差区域的应力峰值、应力差值、应力梯度和煤岩体强度以及冲击倾向性;通过调整沿空巷道实体煤巷帮与高应力峰值位置的间距,合理布置沿空巷道位置,可以有效控制沿空巷道的冲击地压灾害。 展开更多

关键词 深部开采 沿空巷道 冲击地压 工程判据

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千米深井大巷孤立煤体整体失稳冲击机理及防治研究 被引量：28

9

作者 王高昂 朱斯陶 +4 位作者 姜福兴 王保齐 周涛 左二宁 孔震 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第5期968-976,共9页

为研究深井大巷切割形成孤立煤体整体失稳诱发冲击地压机理,以梁宝寺矿35000采区为工程背景,采用现场调研、理论分析和数值模拟等方法,研究了不同大巷间距的煤体支承压力分布状态,建立了大巷围岩卸压后整体失稳冲击力学模型,揭示了深井... 为研究深井大巷切割形成孤立煤体整体失稳诱发冲击地压机理,以梁宝寺矿35000采区为工程背景,采用现场调研、理论分析和数值模拟等方法,研究了不同大巷间距的煤体支承压力分布状态,建立了大巷围岩卸压后整体失稳冲击力学模型,揭示了深井大巷孤立煤体整体失稳冲击机理:大巷孤立煤体在大采深自重应力、地质构造应力和条带开采形成的集中应力等因素叠加作用下,形成'高应力孤立煤体',孤立煤体采取卸压措施后导致其承载范围减小,应力集中程度进一步加大,当孤立煤体平均应力超过煤体综合抗压强度时,易诱发整体失稳冲击。据此提出合理留设巷道间距、合理布置巷道层位和加强监测预警等防治措施。研究结果为深井孤立煤体整体失稳冲击提供理论基础,为深部冲击地压矿井的开采设计和孤立煤体冲击防治提供了技术途径。 展开更多

关键词 冲击地压 深井大巷 孤立煤体 应力集中 整体失稳

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陕蒙接壤深部矿区区段煤柱诱冲机理及其防治 被引量：25

10

作者 王博 姜福兴 +5 位作者 朱斯陶 曲效成 张修峰 魏全德 吴震 谢华东 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第3期505-513,共9页

针对陕蒙接壤深部矿区照搬浅部双巷掘进布置宽区段煤柱导致部分矿井已有冲击地压显现现象,以陕蒙接壤深部矿区B矿为例,采用数值模拟和理论分析的方法,研究区段煤柱的应力演化规律,揭示区段煤柱诱发冲击地压的机理:由于该矿区煤层的强冲... 针对陕蒙接壤深部矿区照搬浅部双巷掘进布置宽区段煤柱导致部分矿井已有冲击地压显现现象,以陕蒙接壤深部矿区B矿为例,采用数值模拟和理论分析的方法,研究区段煤柱的应力演化规律,揭示区段煤柱诱发冲击地压的机理:由于该矿区煤层的强冲击倾向性和高单轴抗压强度,其弹性核积聚弹性能的能力更高,当弹性核区破坏时,能量释放产生的冲击力易超出巷道阻力及支护阻力,致使煤柱侧发生冲击。鉴于此提出降低煤柱上方应力、减弱煤柱弹性核区蓄能能力和增大巷帮阻抗力等防治对策。研究成果应用于B矿31102沿空工作面,解决了区段煤柱造成的沿空巷道频繁强动力显现,实现了工作面的安全回采,对陕蒙接壤深部矿区区段煤柱冲击地压防治具有借鉴意义。 展开更多

关键词 深部 宽区段煤柱 弹性核 沿空 冲击地压防治

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深井综采(放)工作面异常来压控制研究 被引量：24

11

作者 姜福兴 朱斯陶 +3 位作者 刘金海 王富奇 孙洪江 阮国强 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期1528-1536,共9页

通过事故调研、理论分析和现场实测,研究深井综采(放)工作面异常来压的发生机制、控制技术及其危险性的分区分级评价方法。得到的主要结论为:(1)工作面异常来压诱发因素主要有顶板来压、顶板水、控顶距增大、初撑力低、采高变化、断层... 通过事故调研、理论分析和现场实测,研究深井综采(放)工作面异常来压的发生机制、控制技术及其危险性的分区分级评价方法。得到的主要结论为:(1)工作面异常来压诱发因素主要有顶板来压、顶板水、控顶距增大、初撑力低、采高变化、断层、推进速度以及这些因素的叠加;(2)异常来压的发生机制是上述影响因素引起顶板结构与支架作用关系失衡后,导致顶板异常活动和支架异常受力;(3)异常来压的控制方法为开采前进行评价,预处理危险区,开采过程中实施矿压监测,采用工作面调斜、适当降低采高、提高初撑力、提前疏放水或加固顶板、预裂顶板、加快推进速度、优化支架阻力等措施,降低危险性。研究结果在赵楼煤矿1306工作面进行应用,取得良好效果,可有效避免压架事故。 展开更多

关键词 采矿工程 深井 综采(放)工作面 异常来压 分区分级 评价

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深井特厚煤层工作面强烈动压区安全开采技术 被引量：21

12

作者 孙广京 朱斯陶 +3 位作者 姜福兴 史先锋 谭文峰 赵荣学 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S1期12-18,共7页

为保障深井特厚煤层工作面在强烈动压区的安全开采,以新巨龙矿井2302S工作面为背景,通过现场监测、数值模拟和理论分析,研究了深井特厚煤层工作面强烈动压区的致灾机理与安全开采技术。研究结果表明:应力监测得到的强烈动压区内冲击地... 为保障深井特厚煤层工作面在强烈动压区的安全开采,以新巨龙矿井2302S工作面为背景,通过现场监测、数值模拟和理论分析,研究了深井特厚煤层工作面强烈动压区的致灾机理与安全开采技术。研究结果表明:应力监测得到的强烈动压区内冲击地压危险区超前影响距离约为117 m,峰值影响距离约为48 m,压架危险区超前影响距离约为26 m,并采用数值模拟进行了验证;工作面过强烈动压区时存在煤柱冲击和采场压架两类动力灾害,诱发煤柱型冲击地压的机理主要在于工作面开采引起煤柱应力高度集中;诱发采场压架的主要机理在于支架控顶距的突变导致支架载荷异常;根据强烈动压区致灾机理提出了相应的安全开采技术,并进行了现场验证,保障了工作面的安全开采。 展开更多

关键词 深井 特厚煤层 强烈动压区 安全开采

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复合厚煤层巷道掘进冲击地压机制及监测预警技术 被引量：21

13

作者 朱斯陶 姜福兴 +6 位作者 刘金海 王高昂 王绪友 姜亦武 曲效成 徐怀阁 宁廷洲 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1659-1670,共12页

针对我国西部矿区复合厚煤层工作面掘进期间煤粒弹射现象频繁、震动持续时间长、冲击破坏范围集中在掘进工作面附近的特点,以新疆硫磺沟煤矿复合厚煤层巷道掘进为工程背景,采用现场调研、理论分析和现场监测等方法,对复合厚煤层掘进工... 针对我国西部矿区复合厚煤层工作面掘进期间煤粒弹射现象频繁、震动持续时间长、冲击破坏范围集中在掘进工作面附近的特点,以新疆硫磺沟煤矿复合厚煤层巷道掘进为工程背景,采用现场调研、理论分析和现场监测等方法,对复合厚煤层掘进工作面煤粒弹射和冲击地压发生机制及监测预警技术进行了研究。复合厚煤层掘进工作面频繁发生煤粒弹射和冲击地压的主要原因是巷道开挖后围岩中软煤部分会快速卸荷破坏产生煤粒弹射现象,软煤破坏后导致硬煤局部产生剪应力集中,当应力集中程度超过硬煤极限强度时,硬煤发生剪切失稳破坏,进而诱发掘进工作面冲击地压。现场监测结果表明,复合厚煤层掘进工作面冲击前后煤体应力及锚杆索压力监测无明显征兆,地音监测能够捕捉到冲击地压信息,但复合厚煤层工作面掘进期间频繁煤粒弹射产生的众多小能量震动事件严重影响了地音监测预警结果的准确性。据此提出了基于“地音大事件”概念的监测预警方法,即只监测对掘进工作面冲击地压有明显影响的大能量地音事件,这些地音事件具有的明显特征为发生的总频次相对较低,但总能量较高,根据统计分析,将(4-5)04胶带巷掘进工作面能量大于1000 mV的地音称之为地音大事件。通过与原预警方法进行对比,基于“地音大事件”概念的预警方法预警准确率更高,也更符合现场实际情况。 展开更多

关键词 复合煤层 冲击地压 掘进工作面 监测预警 地音监测

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特厚煤层掘进面围岩能量积聚特征及诱冲机制研究 被引量：19

14

作者 朱斯陶 姜福兴 +3 位作者 王绪友 姜亦武 宁廷洲 孙邵华 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期2071-2078,共8页

以新疆硫磺沟煤矿特厚煤层掘进工作面为工程背景,采用现场调研、岩石力学试验和理论分析等方法,对特厚煤层掘进面围岩能量积聚特征及其诱冲机制进行了研究。研究认为:①根据硫磺沟煤矿9-15煤层与岩层的岩石力学试验结果,埋深在100~1000 ... 以新疆硫磺沟煤矿特厚煤层掘进工作面为工程背景,采用现场调研、岩石力学试验和理论分析等方法,对特厚煤层掘进面围岩能量积聚特征及其诱冲机制进行了研究。研究认为:①根据硫磺沟煤矿9-15煤层与岩层的岩石力学试验结果,埋深在100~1000 m时,煤、岩层的能量密度与埋深成正比,煤层与岩层的能量密度比值为1.8~2.3,平均为2.1;②相同深度条件下特厚煤层掘进工作面围岩积聚弹性能远大于薄及中厚煤层,其积聚高弹性能的围岩结构是特厚煤层掘进面更容易发生冲击地压和冲击地压灾害更严重的原因之一;③掘进巷道影响范围内围岩积聚弹性能与煤层厚度和巷道半径成正比,且在同等巷道半径条件下,煤层厚度越大,巷道围岩积聚弹性能越大,当巷道半径为3.0 m时,围岩积聚的弹性能分别为巷道半径为2.5m和2.0m时围岩积聚弹性能的1.4倍和2.0倍;④提出的考虑煤层厚度和煤层冲击倾向性的冲击危险性评价方法比当前冲击危险性评价方法更加科学合理,评价结果也更符合现场实际情况。研究结果对特厚煤层掘进工作面冲击地压防治具有一定的借鉴意义。 展开更多

关键词 特厚煤层 掘进工作面 能量积聚 冲击地压 危险性评价

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高应力区掘进工作面冲击地压事故发生机制研究 被引量：18

15

作者 朱斯陶 姜福兴 +3 位作者 朱海洲 张俊杰 连鸿全 韩国庆 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第S2期337-343,共7页

以东北某矿三水平北21层三四区一段开切眼掘进工作面严重冲击地压事故为背景,通过现场调研、理论分析、微震/应力监测等方法对高应力区掘进工作面冲击地压事故发生机制进行研究,结果表明,(1)17层煤柱集中应力和21层煤采空区侧向支承压... 以东北某矿三水平北21层三四区一段开切眼掘进工作面严重冲击地压事故为背景,通过现场调研、理论分析、微震/应力监测等方法对高应力区掘进工作面冲击地压事故发生机制进行研究,结果表明,(1)17层煤柱集中应力和21层煤采空区侧向支承压力形成的高静态应力是主要冲击力源,掘进工作面和相邻17层煤回采工作面形成的扰动应力是主要诱发力源,两者叠加影响导致该冲击地压事故;(2)建立了煤柱下方应力分布估算模型和采空区侧向支承压力估算模型,两者叠加作用下对21层煤的影响范围为132 m,具有冲击危险影响范围为70 m;(3)针对冲击地压事故发生机制制定的掘进工作面恢复生产方案,实现开切眼的安全贯通。研究结果对类似条件下的掘进工作面安全生产和开采设计具有一定的借鉴意义。 展开更多

关键词 采矿工程 开切眼 掘进工作面 煤柱 冲击地压

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深井厚煤层冲击地压与大变形协调控制机制研究 被引量：15

16

作者 朱斯陶 姜福兴 +4 位作者 刘金海 谭文峰 徐波 程祥萌 陈强 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S2期4262-4268,共7页

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 m... 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。 展开更多

关键词 采矿工程 深井 厚煤层 冲击地压 大变形 协调控制

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采空区煤柱失稳诱发下煤层冲击机理研究 被引量：15

17

作者 瞿孝昆 姜福兴 +4 位作者 王慧涛 朱斯陶 张明 徐柯 张威涛 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第6期1134-1140,共7页

以内蒙古某矿冲击地压事故为工程背景,对上煤层采空区遗留煤柱失稳诱发下煤层掘进工作面冲击地压机理进行了研究。通过建立基于覆岩空间结构的煤柱应力模型,对工作面开采前后煤柱稳定性进行了评价,得到了触矸点传递应力和采空区侧向支... 以内蒙古某矿冲击地压事故为工程背景,对上煤层采空区遗留煤柱失稳诱发下煤层掘进工作面冲击地压机理进行了研究。通过建立基于覆岩空间结构的煤柱应力模型,对工作面开采前后煤柱稳定性进行了评价,得到了触矸点传递应力和采空区侧向支承压力叠加是诱发下煤层掘进工作面冲击地压的主要原因的结论,并提出了合理的巷道布置区域。研究结果对类似条件下的掘进工作面开采设计及安全生产具有一定的借鉴意义。 展开更多

关键词 冲击地压 采空区 煤柱失稳 触矸点 传递应力

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孤岛充填工作面初采致冲力学机理探讨 被引量：14

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作者 姜福兴 陈洋 +3 位作者 李东 王存文 盖德成 朱斯陶 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期151-159,共9页

孤岛充填工作面由于要控制采空区顶板下沉而导致工作面煤体支承压力分布变得复杂,造成冲击危险性评估方法不同于常规工作面,为了提供充填回收孤岛煤柱采场围岩稳定性分析的理论依据,以山东某矿孤岛充填工作面为背景,通过对孤岛煤柱覆岩... 孤岛充填工作面由于要控制采空区顶板下沉而导致工作面煤体支承压力分布变得复杂,造成冲击危险性评估方法不同于常规工作面,为了提供充填回收孤岛煤柱采场围岩稳定性分析的理论依据,以山东某矿孤岛充填工作面为背景,通过对孤岛煤柱覆岩结构及演化特征进行研究,建立了孤岛充填开采条件下"充填体-煤柱-顶板"力学模型,得到了充填工作面超前支承压力估算方法,提出了孤岛充填工作面煤体冲击失稳的判据。研究结果表明:(1)采空区充填效果决定了上覆岩层下沉运动的空间以及与两侧采空区覆岩发生水平联动的范围,是影响孤岛煤柱覆岩结构演化特征的关键因素;(2)受回采巷道切割及大直径钻孔卸压工程的影响,工作面煤体承载能力呈现明显的区域差异性,弹性承载区煤体是上覆岩层传递载荷的主要承载体,工作面开采边界条件和回采巷道布置方式是影响工作面煤体静态稳定性的主要控制因素;(3)充填材料受到采空区顶板下沉运动中压应力作用下发生压缩变形,当顶板和充填材料达到力学平衡时顶板下沉运动终止,充填材料固结体压缩变形量和弹性模量是影响工作面煤体动态稳定性的主要控制因素;(4)决定孤岛充填工作面冲击危险性的关键因素是工作面弹性承载区煤体静态支承压力和采空区顶板下沉量。针对这类冲击地压的致灾机理,通过煤层注水、高压水压裂及优化工作面布置以降低工作面弹性承载区煤体静态支承压力和提高采空区充填率、优化充填材料固结体压缩性能以减小采空区顶板下沉量等措施,可有效降低孤岛充填工作面的冲击危险性。该研究成果可为类似开采条件下冲击地压的防治提供参考。 展开更多

关键词 孤岛煤柱 充填开采 冲击地压 结构模型 失稳判据

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夹矸厚煤层掘进工作面冲击地压机理及防治技术 被引量：14

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作者 王建超 姜福兴 +1 位作者 朱斯陶 王绪友 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2016年第1期88-91,共4页

以某矿掘进工作面冲击地压事故为工程背景,通过理论分析和数值模拟,研究了夹矸厚煤层冲击地压的发生机理,认为夹矸带形成的应力集中区与掘进面超前应力叠加造成局部应力高度集中,是诱发掘进工作面冲击地压的主要原因;在此基础上,提出了&... 以某矿掘进工作面冲击地压事故为工程背景,通过理论分析和数值模拟,研究了夹矸厚煤层冲击地压的发生机理,认为夹矸带形成的应力集中区与掘进面超前应力叠加造成局部应力高度集中,是诱发掘进工作面冲击地压的主要原因;在此基础上,提出了"迎头-巷帮-底板"综合卸压方法以及合理的掘进支护方案。 展开更多

关键词 夹矸 厚煤层 掘进工作面 冲击地压机理 防治技术

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深井煤层大巷矿震发生机理及防治研究 被引量：13

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作者 王保齐 朱斯陶 +1 位作者 周涛 孔震 《煤炭技术》 CAS 2020年第3期5-8,共4页

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... 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。 展开更多

关键词 深井 大巷 矿震 冲击地压 微震监测

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