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我国煤矿冲击地压发展70年:理论与技术体系的建立与思考 被引量：336
1
作者 齐庆新 李一哲 +4 位作者 赵善坤 张宁博 郑伟钰 李海涛 李宏艳 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第9期1-40,共40页
文章系统全面地阐述了新中国成立70年来在冲击地压研究方面取得的成绩,主要从理论、监测与预警装备、防治技术及法律法规与标准构建等方面进行了重点介绍。同时,兼顾国外主要采矿国家在冲击地压研究上开展的工作。可以看到,随着我国煤... 文章系统全面地阐述了新中国成立70年来在冲击地压研究方面取得的成绩,主要从理论、监测与预警装备、防治技术及法律法规与标准构建等方面进行了重点介绍。同时,兼顾国外主要采矿国家在冲击地压研究上开展的工作。可以看到,随着我国煤矿开采深度的增加,冲击地压矿井数量和灾害危害程度显著增加,而国外冲击地压因煤矿开采的萎缩,只在个别一些国家偶尔发生冲击地压;对于冲击地压发生机理的研究,国外对此研究的工作主要是停留在20世纪50—90年代,而我国主要研究成果是近30年的事情,主要包括“三因素”机理、强度弱化减冲机理、应力控制理论、冲击启动理论和扰动响应失稳理论等;在冲击地压监测预警方面,国外主要集中在微震与地音监测方面,并配合钻屑法,而我国在此基础上,提出了采动应力监测方法,并开发了相关技术装备,现已广泛应用于实际煤矿冲击地压监测与预警;在冲击地压防治方面,以往重点关注在煤层和顶板冲击危险性的消除和解危上,而最近10年来,在巷道支护及煤岩体结构控制的研究与工程实践方面开展了有益的探索,旨在加强局部巷道支护的同时,从区域上控制煤岩体结构稳定性和应力分布,开发了分级分类的冲击地压巷道支护技术,采用水力压裂与深孔爆破等技术实现了对坚硬顶板岩层的有效控制;在冲击地压相关法律法规与标准体系建设方面,最近10年来,我国开展了较为系统的制订工作,包括《防治煤矿冲击地压细则》在内的规程及相关标准已制订并实施,现已初步建成冲击地压标准体系。改革开放40年来,我国煤矿冲击地压矿井数量不断增加,研究冲击地压的人数不断增加,冲击地压发生机理不断完善,冲击地压监测技术及仪器与装备从无到有,性能不断提升,冲击地压防治技术与方法不断完善,有效性不断提高,冲击地� 展开更多
关键词 冲击地压 发生机理 监测 防治 标准 技术体系
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煤矿深部开采煤岩动力灾害防控理论基础与关键技术 被引量：148
2
作者 齐庆新 潘一山 +7 位作者 李海涛 姜德义 舒龙勇 赵善坤 张永将 潘俊锋 李宏艳 潘鹏志 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1567-1584,共18页
煤岩层赋存条件决定了煤矿深部开采条件下煤岩动力灾害的发生机理更趋复杂、防控难度显著增大,如何解决煤矿深部开采煤岩动力灾害防控问题,直接影响我国煤矿的安全生产和能源的有效供给。针对“煤矿深部开采煤岩动力灾害防控技术研究”... 煤岩层赋存条件决定了煤矿深部开采条件下煤岩动力灾害的发生机理更趋复杂、防控难度显著增大,如何解决煤矿深部开采煤岩动力灾害防控问题,直接影响我国煤矿的安全生产和能源的有效供给。针对“煤矿深部开采煤岩动力灾害防控技术研究”这一科学命题,基于冲击地压“三因素”机理和煤与瓦斯突出的综合作用假说,从煤岩动力灾害防控理论基础、关键技术和防控实践等3个方面,梳理澄清了煤矿煤岩动力灾害防控中的一些模糊概念,建立了用于统一描述冲击地压和煤与瓦斯突出发生机理的广义“三因素”(“物性因素”、“应力因素”及“结构因素”)理论,确定了我国煤矿典型冲击地压的4种类型(煤层材料失稳型、煤层结构失稳型、顶板断裂型、断层滑移错动型),分析了影响冲击地压和煤与瓦斯突出的主要因素,从思想认知、原则方法及技术核心等方面凝练了煤岩动力灾害多尺度分源防控技术,提出了深部开采冲击地压巷道“三级”吸能支护思想与成套技术,开发了煤与瓦斯突出井上下联合抽采防控技术和超高压水射流“横切纵断”防治复合煤岩动力灾害技术,并在现场开展了应用试验。煤矿深部开采煤岩动力灾害防控理论与关键技术的建立与完善,为我国今后煤矿煤岩动力灾害的防治提供了科学依据。 展开更多
关键词 煤岩动力灾害 冲击地压 广义“三因素”理论 冲击地压巷道“三级”吸能支护 井上下联合抽采防突
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我国冲击地压矿井类型及防治方法研究 被引量：140
3
作者 齐庆新 欧阳振华 +3 位作者 赵善坤 李宏艳 李晓璐 张宁博 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2014年第10期1-5,共5页
针对我国煤矿开采深度增加和采掘范围扩大,导致冲击地压灾害强度和频度明显增加的问题,总结分析了冲击地压发生的条件,认为只有同时满足内在条件、结构条件和应力条件时才会发生冲击地压。根据我国煤矿近年来冲击地压发生的条件和特点,... 针对我国煤矿开采深度增加和采掘范围扩大,导致冲击地压灾害强度和频度明显增加的问题,总结分析了冲击地压发生的条件,认为只有同时满足内在条件、结构条件和应力条件时才会发生冲击地压。根据我国煤矿近年来冲击地压发生的条件和特点,将冲击地压矿井分为浅部冲击地压矿井、深部冲击地压矿井、构造冲击地压矿井、坚硬顶板冲击地压矿井和煤柱冲击地压矿井5类。在深入分析不同矿井引发冲击地压力源的基础上,提出浅部冲击地压矿井的主要防冲措施是按顺序开采及控制顶板压力;深部冲击地压矿井的主要防冲措施是开采保护层,按顺序开采以及控制开采强度;构造冲击地压矿井主要采用长钻孔卸压的方法防治掘进期间冲击地压;坚硬顶板冲击地压矿井主要通过控制空顶长度防治冲击地压;煤柱冲击地压矿井主要采取诱发卸压措施防治冲击地压。 展开更多
关键词 冲击地压 防冲方法 矿井类型 深部开采 卸压措施
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煤矿深部开采煤岩动力灾害多尺度分源防控理论与技术架构 被引量：115
4
作者 齐庆新 潘一山 +7 位作者 舒龙勇 李宏艳 姜德义 赵善坤 邹银辉 潘俊锋 王魁军 李海涛 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期1801-1810,共10页
煤矿进入深部开采后,煤岩体物性、应力、瓦斯等因素发生显著改变,开采覆岩扰动范围及动静载荷显著增大,矿井群联动致灾效应与大型地质体控制效应显现,冲击地压、煤与瓦斯突出灾害并存甚至相互转化,煤矿深部开采煤岩动力灾害防控已成为... 煤矿进入深部开采后,煤岩体物性、应力、瓦斯等因素发生显著改变,开采覆岩扰动范围及动静载荷显著增大,矿井群联动致灾效应与大型地质体控制效应显现,冲击地压、煤与瓦斯突出灾害并存甚至相互转化,煤矿深部开采煤岩动力灾害防控已成为当前亟待解决的问题。针对我国煤矿深部煤岩动力灾害孕灾条件复杂且尚不清楚,相互转化机制不清,快速探测手段、科学有效的防控技术与装备缺乏的现状,凝练了深部开采煤岩动力灾害防控的关键科学技术问题,提出了多尺度分源防控深部煤岩动力灾害的思想,确定了深部开采煤岩动力灾害防控技术的攻关方向,构建了煤矿深部开采煤岩动力灾害多尺度分源防控理论与技术架构,最终将形成我国煤矿深部开采煤岩动力灾害多尺度分源防控理论与技术体系,为我国煤矿深部开采冲击地压、煤与瓦斯突出和复合煤岩动力灾害有效防控提供理论支撑和技术途径。 展开更多
关键词 深部开采 煤岩动力灾害 冲击地压 煤与瓦斯突出 多尺度分源 灾害防控
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近距离煤层群叠加开采采动应力-裂隙动态演化特征实验研究 被引量：100
5
作者 程志恒 齐庆新 +2 位作者 李宏艳 张浪 刘晓刚 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期367-375,共9页
围岩应力、裂隙分布特征是影响突出危险煤层瓦斯抽采效果的重要因素,为优化突出危险煤层群瓦斯预抽方案,以沙曲煤矿近距离煤层群开采为背景,采用相似模拟实验研究了保护层与被保护层双重采动影响下围岩应力-裂隙分布与演化特征。结果表... 围岩应力、裂隙分布特征是影响突出危险煤层瓦斯抽采效果的重要因素,为优化突出危险煤层群瓦斯预抽方案,以沙曲煤矿近距离煤层群开采为背景,采用相似模拟实验研究了保护层与被保护层双重采动影响下围岩应力-裂隙分布与演化特征。结果表明：3＋4号煤初采时,叠加采动的影响下,顶底板卸压程度较一次采动影响时高,但高卸压程度阶段持续长度减少,约105 m,底板最大应力降低值可达12 MPa,是保护层开采时最大应力降低值的1.5倍;进入正常推进阶段,仅距采空区两侧煤壁一定范围L内仍保持较高裂隙发育和应力降低程度,且较保护层开采时L值减小,20～30 m,采空区中部覆岩裂隙再次闭合,围岩应力出现恢复现象;工作面推进距离一定条件下,双重采动影响下顶底板卸压程度及裂隙发育程度较一次采动影响下明显升高;被保护层开采时,3＋4号煤同2号煤之间岩层破碎程度最高,裂隙最为发育,覆岩裂隙发育程度随工作面推进距离增加而升高,由于形成稳定顶板结构的随机性,覆岩裂隙频数程台阶式增长。最后将研究结果应用于沙曲煤矿高瓦斯煤层群开采时瓦斯抽采钻孔的布置设计,取得较好的抽采效果。 展开更多
关键词 近距离煤层群 叠加开采 采动应力 覆岩裂隙 演化特征
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煤矿采空区地面综合物探方法优化研究 被引量：86
6
作者 李文 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2017年第1期194-199,共6页
为实现对煤矿采空区灾害的精细探测,基于采空区类型划分、地面物探方法特点及适用性研究、综合物探案例分析,进行了地面综合物探方法优化。结果表明:煤矿采空区地面精细综合探测应采用2种或2种以上的物探方法,做到地震类方法与电磁类方... 为实现对煤矿采空区灾害的精细探测,基于采空区类型划分、地面物探方法特点及适用性研究、综合物探案例分析,进行了地面综合物探方法优化。结果表明:煤矿采空区地面精细综合探测应采用2种或2种以上的物探方法,做到地震类方法与电磁类方法相配合、同类物探方法相补充,测网密度布置及参数设定符合探测任务要求;埋深小于50 m的极浅采空区宜采用探地雷达法和高密度电阻率法探测;埋深50~150 m的浅层采空区宜采用浅层地震法、瞬变电磁法或高密度电阻率法探测;埋深150~400 m的中深采空区宜采用地震法、瞬变电磁法、可控源音频大地电磁法或音频大地电磁法探测;埋深大于400 m的深层采空区宜采用三维地震法、可控源音频大地电磁法、音频大地电磁法或瞬变电磁法探测。 展开更多
关键词 煤矿采空区 综合物探 类型划分 适用条件 方法优化
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基于压汞、低温N_2吸附和CO_2吸附的构造煤孔隙结构表征 被引量：64
7
作者 李阳 张玉贵 +1 位作者 张浪 侯金玲 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期1188-1196,共9页
我国煤层受多期次构造运动影响构造煤普遍发育,构造煤孔隙大小分布尺度较广(毫米～纳米级),孔隙结构较为复杂。不同尺度的孔隙结构控制着煤层气的吸附-解吸(孔隙表面)、扩散(纳米级孔隙)与渗流(微米～毫米级孔隙)等过程,是影响煤层气储... 我国煤层受多期次构造运动影响构造煤普遍发育,构造煤孔隙大小分布尺度较广(毫米～纳米级),孔隙结构较为复杂。不同尺度的孔隙结构控制着煤层气的吸附-解吸(孔隙表面)、扩散(纳米级孔隙)与渗流(微米～毫米级孔隙)等过程,是影响煤层气储存与运移的重要因素。为研究构造煤不同尺度孔隙结构的分布特征与演化规律,在潞安矿区采集4种破坏类型煤样,利用压汞法、低温N_2吸附法及CO_2吸附法分别测试了煤样的孔隙分布特征,对比分析了各测试方法的优势孔径段,提出利用CO_2吸附法表征构造煤微孔(<2 nm)、低温N_2吸附法表征介孔(2～50 nm)、压汞法表征大孔结构(>50 nm)的孔隙结构多尺度联合表征方法。实验结果表明所采煤样的孔容和孔比表面积均主要分布在微孔阶段,在0. 6 nm左右时的孔隙孔容量和孔比表面积达到最大,其中微孔容占总孔容的70%以上,微孔孔比表面积占总孔比表面积的99%以上,煤中孔容和孔比表面积分布存在微孔>大孔>介孔的规律。分析构造煤孔隙特征与煤体破坏类型的关系,随煤破坏程度增加,孔容和孔比表面积逐渐增高,大孔孔容比及介孔孔容比逐渐增大,微孔孔容比逐渐减小;孔容增幅主要体现在大孔阶段,比表面积增幅则主要体现在微孔阶段。其中大孔演化主要受控于角砾孔、碎粒孔及摩擦孔等外生孔,介孔演化受控于煤的大分子堆叠结构及分子间距,微孔演化主要受控于煤中芳香层片大小及排列方式。 展开更多
关键词 构造煤 孔隙结构 优势孔径 CO2吸附法 低温N2吸附法 压汞法
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煤与瓦斯突出关键结构体致灾机制 被引量：55
8
作者 舒龙勇 王凯 +3 位作者 齐庆新 樊少武 张浪 范喜生 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期347-356,共10页
为了进一步完善煤与瓦斯突出机制,通过对已有研究成果和煤与瓦斯突出地质结构环境的总结分析,将煤与瓦斯突出机制研究与工程结构相结合,提出煤与瓦斯突出的关键结构体模型,并对煤与瓦斯突出过程进行剖析,通过理论分析建立煤与瓦斯突出... 为了进一步完善煤与瓦斯突出机制,通过对已有研究成果和煤与瓦斯突出地质结构环境的总结分析,将煤与瓦斯突出机制研究与工程结构相结合,提出煤与瓦斯突出的关键结构体模型,并对煤与瓦斯突出过程进行剖析,通过理论分析建立煤与瓦斯突出启动的力学判据Cm和能量判据Ce,形成煤与瓦斯突出关键结构体致灾理论。研究结果表明:地质构造运动形成构造煤体,营造利于突出发生的高应力环境,提供利于瓦斯保存和突出启动的地质结构环境;突出煤体具备高能瓦斯和构造煤的介质属性,是煤与瓦斯突出的基本条件,也是突出过程中能量的主要来源,关键结构体是煤与瓦斯突出得以成功启动的必要条件;依据关键结构体模型,煤与瓦斯突出分为准静载作用下的延迟突出(D-QSL)和动载作用下的瞬时突出(I-DL)2种类型;煤与瓦斯突出过程经历准备、启动、发展和终止4个阶段,突出准备阶段始于地质构造运动对煤体的改造,突出激发表现为结构2的突变失稳,隶属于突出准备阶段,突出能否成功启动决定于结构1的力–能条件;利用关键结构体模型和突出启动的力–能判据能够揭示典型煤与瓦斯突出事故的启动机制,可为煤与瓦斯突出预测与防治提供指导。 展开更多
关键词 采矿工程 煤与瓦斯突出 突出机制 突出启动 关键结构体 力–能判据
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煤矿区煤层气与煤炭协调开发模式与评价方法 被引量：48
9
作者 刘见中 沈春明 +2 位作者 雷毅 张浪 季文博 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1221-1229,共9页
为了提高我国煤矿区煤层气与煤炭协调开发产业化水平与应用效果,基于煤矿区煤层气与煤炭协调开发时空机制的分析,采用层级划分法,以地面井开发和煤层群开发为分类条件,将全国13个煤炭基地的煤层气与煤炭协调开发模式归为3类,总结并完善... 为了提高我国煤矿区煤层气与煤炭协调开发产业化水平与应用效果,基于煤矿区煤层气与煤炭协调开发时空机制的分析,采用层级划分法,以地面井开发和煤层群开发为分类条件,将全国13个煤炭基地的煤层气与煤炭协调开发模式归为3类,总结并完善了以晋城、两淮和松藻矿区为代表的3种典型煤矿区协调开发模式与配套技术体系。基于煤层气与煤炭协调开发方案的确定与模糊数学评价方法,提出用于评价煤层气与煤炭协调开发效果的协调度概念,建立了煤层气与煤炭协调开发的模糊综合评判模型和指标体系,并以山西晋城无烟煤集团寺河煤矿等矿井为例进行了3种典型协调开发模式下的协调开发效果的初步评价与分析,得出了协调开发状态并指出"十三五"研究方向。为促进我国煤矿区煤层气与煤炭协调开发提供理论支撑,并为协调开发模式在全国煤矿区的优选决策应用奠定基础。 展开更多
关键词 煤矿区煤层气 协调开发 模式 协调度 模糊评价
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露天煤矿排土场边坡稳定性分析与治理技术 被引量：48
10
作者 李伟 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2014年第10期37-40,5,共5页
为了掌握阴湾排土场边坡变形破坏规律,基于边坡地质资料和现场地表GPS位移监测结果,运用FLAC3D数值模拟软件分析了阴湾排土场边坡变形破坏机理。结合工程实践,分析了在滑坡区域继续排土对边坡稳定性的影响,并通过对2种排土压脚方案下边... 为了掌握阴湾排土场边坡变形破坏规律,基于边坡地质资料和现场地表GPS位移监测结果,运用FLAC3D数值模拟软件分析了阴湾排土场边坡变形破坏机理。结合工程实践,分析了在滑坡区域继续排土对边坡稳定性的影响,并通过对2种排土压脚方案下边坡稳定性进行极限平衡分析,提出阴湾排土场滑坡治理措施及后续排土方案,治理后的阴湾排土场2个典型剖面的稳定性系数分别达到1.24、1.38,满足稳定性储备要求。结果表明:结合稳定性分析及工程实际综合考虑后的排土压脚方案对边坡的治理效果较好,对于指导后期排土工作和同类型矿山排土场边坡稳定治理具有指导意义。 展开更多
关键词 露天煤矿排土场 边坡稳定性 滑坡治理 压脚
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我国煤矿冲击地压防治的几个关键问题 被引量：42
11
作者 齐庆新 赵善坤 +1 位作者 李海涛 秦凯 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2020年第10期135-143,151,共10页
在全国煤矿安全生产状况基本取得根本性好转的大好形势下,冲击地压灾害却成了影响煤矿安全生产最为头疼的事。如何防止煤矿冲击地压的发生,遏制灾害性冲击地压事故,已成为摆在煤矿生产企业和安全监管部门面前急需解决的问题。在分析我... 在全国煤矿安全生产状况基本取得根本性好转的大好形势下,冲击地压灾害却成了影响煤矿安全生产最为头疼的事。如何防止煤矿冲击地压的发生,遏制灾害性冲击地压事故,已成为摆在煤矿生产企业和安全监管部门面前急需解决的问题。在分析我国冲击地压现状的基础上,概括地介绍了近年来我国在防治冲击地压过程中存在的认识问题、法规执行问题、重监测轻防治问题、防治缺乏针对性问题等关键问题,给出了具体的表现形式,并提出了解决这些问题的具体对策,为今后我国冲击地压防治提供参考。 展开更多
关键词 冲击地压类型 冲击地压矿井类型 冲击地压监管 冲击地压防治
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矿井群冲击地压发生机理与控制技术探讨 被引量：41
12
作者 齐庆新 李一哲 +2 位作者 赵善坤 潘鹏志 魏向志 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期141-150,共10页
大型地质体控制下,相邻矿井开采过程中时常发生冲击地压。为研究大型断层和巨厚砾岩层顶板条件下两个相邻矿井间相邻工作面开采过程中冲击地压的发生机理,以义马矿区跃进矿23070工作面和常村煤矿21220工作面为实际工程背景,对两工作面... 大型地质体控制下,相邻矿井开采过程中时常发生冲击地压。为研究大型断层和巨厚砾岩层顶板条件下两个相邻矿井间相邻工作面开采过程中冲击地压的发生机理,以义马矿区跃进矿23070工作面和常村煤矿21220工作面为实际工程背景,对两工作面回采期间冲击显现特征和微震事件时空演化及能量特征展开现场实测分析,并对井间覆岩结构应力分布开展理论分析和数值模拟。研究结果表明,义马矿区F16逆冲断层的活化运动和巨厚砾岩层的整体控制作用,为冲击地压的孕灾提供了力源条件,井间相邻工作面同时回采期间,采空区上覆岩梁与井间煤岩柱系统构成"非对称T形"结构,21220工作面煤体冲击导致应力转移至井间煤柱和23070工作面,从而诱发23070工作面冲击;井间开采扰动导致应力转移并诱发冲击地压,与滞后开采工作面初始冲击强度及推进长度具有密切关系;基于理论与工程实测结果,提出了以弱化矿井间高应力传递的结构链为核心的井间"弱链增耗"防冲技术。为巨厚砾岩层顶板矿井群开采条件下相邻矿井工作面冲击地压发生机理及控制技术的研究提供理论基础。 展开更多
关键词 冲击地压 巨厚砾岩 矿井群 微震活动 应力转移 弱链增耗
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高瓦斯薄煤层采煤工作面高位钻孔瓦斯抽采技术 被引量：39
13
作者 赵晶 皮希宇 +3 位作者 王栓林 张志荣 廉振山 刘桂凤 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2015年第11期78-82,共5页
为解决高瓦斯薄煤层回采工作面邻近层及采空区瓦斯涌出难题,基于采空区上覆岩层移动破坏的规律,在朱家店煤矿4号煤层顶板布置高位钻孔的措施对卸压瓦斯进行抽采,并对高位钻孔开孔位置、终孔位置、终孔高度、开孔距离等抽采参数进行了研... 为解决高瓦斯薄煤层回采工作面邻近层及采空区瓦斯涌出难题,基于采空区上覆岩层移动破坏的规律,在朱家店煤矿4号煤层顶板布置高位钻孔的措施对卸压瓦斯进行抽采,并对高位钻孔开孔位置、终孔位置、终孔高度、开孔距离等抽采参数进行了研究。结合高位钻孔抽采效果分析,得出4号煤层顶板裂缝带高度在12 m左右、401工作面的初次来压步距为20~30 m、工作面＂O＂形圈的周边宽度为30 m左右、每组高位钻孔开孔间距为8~12 m较为适宜。现场应用结果表明：通过向采空区裂缝带内施工参数设计合理的高位钻孔,单孔抽采瓦斯纯量在0.01~0.24 m3/min,上隅角瓦斯体积分数由原来的0.89%降到0.31%左右,采煤工作面回风瓦斯体积分数由原来的0.65%降到0.20%左右,杜绝了采煤工作面回风及上隅角瓦斯超限。 展开更多
关键词 薄煤层 高位钻孔 瓦斯抽采 采空区
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煤巷掘进面应力场演化特征及突出危险性评价模型 被引量：37
14
作者 舒龙勇 王凯 +1 位作者 齐庆新 张浪 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第2期259-267,共9页
针对掘进工作面煤与瓦斯突出灾害多发的现状,分析突出矿区原岩地应力场特征,利用FLAC3D计算分析多种条件下煤巷掘进面的采动应力和破坏区分布特征,建立煤巷掘进面突出危险性评价模型,研究煤巷掘进面突出危险性的主控因素及影响机制。结... 针对掘进工作面煤与瓦斯突出灾害多发的现状,分析突出矿区原岩地应力场特征,利用FLAC3D计算分析多种条件下煤巷掘进面的采动应力和破坏区分布特征,建立煤巷掘进面突出危险性评价模型,研究煤巷掘进面突出危险性的主控因素及影响机制。结果表明:我国突出矿区浅部最大水平应力较高,深部逐渐过渡为准静水压力场;煤巷掘进面前方存在明显的采动应力分区和渗透性分区现象,最大主应力方向控制着卸压区和塑性变形区的发育特征,三向应力不均时掘进面突出危险性加大;在卸压区和塑性变形区内,煤体内垂直于巷道轴向的应力与距迎头煤壁水平距离近似呈线性关系;掘进面过软硬煤变化带时,前方煤体采动应力出现明显异常,当煤巷由硬煤区进入软煤区时极易发生煤与瓦斯突出灾害;掘进面巷道断面尺寸、沿巷道轴向的水平应力及瓦斯压力梯度越大,卸压区越短,煤体强度越低,则煤巷掘进面突出危险性越高;垂直于巷道轴向的应力通过控制煤体剪应力大小、煤的破坏程度和强度、煤体渗透率和瓦斯压力梯度等影响着掘进面突出危险性大小。 展开更多
关键词 原岩地应力 采动应力 煤与瓦斯突出 突出防治 煤巷掘进面 评价模型
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钻孔卸压防治冲击地压机理及影响因素分析 被引量：37
15
作者 马斌文 邓志刚 +1 位作者 赵善坤 李少刚 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期35-40,共6页
为了防止煤体冲击地压,基于冲击地压应力控制理论,研究了钻孔卸压防治煤体冲击地压机理,推导了钻孔卸压区的边界方程,分析了煤体性质、钻孔直径及应力环境对钻孔卸压区分布的影响。研究结果表明,钻孔形成的弱化带破坏了煤体承载结构,导... 为了防止煤体冲击地压,基于冲击地压应力控制理论,研究了钻孔卸压防治煤体冲击地压机理,推导了钻孔卸压区的边界方程,分析了煤体性质、钻孔直径及应力环境对钻孔卸压区分布的影响。研究结果表明,钻孔形成的弱化带破坏了煤体承载结构,导致顶板岩层与煤体界面内摩擦角与黏聚力大幅降低,大幅降低了巷帮浅部煤体应力,破坏了其发生冲击地压的应力条件;随着煤体黏聚力及内摩擦角的减小、钻孔与工作面距离的减小,钻孔卸压区增大且边界形状由椭圆形变为"X"形;随着钻孔直径的增大,卸压区增大但其边界形状不变。采用该方法进行煤体冲击地压防治钻孔布置参数设计,钻孔卸压使煤柱浅部煤体应力大幅下降,且应力峰值区域向煤柱深部转移,破坏了煤体发生冲击地压的应力条件,从而防治煤体冲击地压的发生,取得了良好的卸压效果。 展开更多
关键词 冲击地压 应力控制 钻孔卸压 弱化带 布置参数
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浅埋房式采空区集中煤柱下综采动载控制研究 被引量：35
16
作者 李浩荡 杨汉宏 +4 位作者 张斌 陈刚 肖剑儒 徐会军 孔令海 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S1期6-11,共6页
石圪台煤矿31201综采工作面过上方房式采空区集中煤柱后,上煤层顶板运动造成下煤层综采面大量支架压死。通过建立过煤柱阶段覆岩结构模型,推导出工作面在出煤柱时的结构必然失稳是动载力源,辅以数值模拟揭示了动载矿压大于支架工作阻力... 石圪台煤矿31201综采工作面过上方房式采空区集中煤柱后,上煤层顶板运动造成下煤层综采面大量支架压死。通过建立过煤柱阶段覆岩结构模型,推导出工作面在出煤柱时的结构必然失稳是动载力源,辅以数值模拟揭示了动载矿压大于支架工作阻力的压架机理,由此提出预先爆破煤柱、释放岩层能量的治理方案。同步进行地面钻孔位移监测、从地面和井下钻孔布置传感器进行微震监测,掌握矿压显现特征,预警了动压危险。地表钻孔窥视说明了过煤柱动载显然要大于进入煤柱期间的动载,多点位移观测和微震观测说明预警爆破措施可有效防治动载矿压。 展开更多
关键词 近距离 房式采空区 集中煤柱 压架 爆破
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深孔顶板预裂爆破与定向水压致裂防冲适用性对比分析 被引量：35
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作者 赵善坤 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第4期706-719,共14页
针对厚硬顶板条件下冲击地压防治技术选择的难题,围绕深孔顶板预裂爆破和顶板定向水压致裂防冲原理、现场应用类型及主要影响因素进行了系统分析,并对二者在同一工况条件下的防冲效果和工程施工效率进行了对比。研究表明:深孔顶板预裂... 针对厚硬顶板条件下冲击地压防治技术选择的难题,围绕深孔顶板预裂爆破和顶板定向水压致裂防冲原理、现场应用类型及主要影响因素进行了系统分析,并对二者在同一工况条件下的防冲效果和工程施工效率进行了对比。研究表明:深孔顶板预裂爆破和顶板定向水压致裂都是以破坏顶板完整性,使其不具备积聚弹性变形能为目的,实现冲击地压的防控。在相同布孔方式下,爆孔间距越小,爆破应力波产生的mises有效应力作用范围越集中,能量衰减速度越慢,岩石破碎塑性区以及裂隙区扩展范围越大,爆破预裂效果越好。在等围压条件下,随着预制裂缝角度的增加,压裂孔裂纹失稳扩展压力表现为先增大后减小的趋势;随着预制裂缝长度的增加,压裂孔起裂压力和裂纹失稳扩展压力均逐渐减小;随着天然裂隙夹角的增大,爆孔预制裂缝起裂压力变化不大,裂纹失稳扩展压力呈现先降低后升高变化趋势。当工作面在顶板定向水压治理区域推采期间,微震事件明显减弱,回风平巷围岩应力显著降低,巷道变形量也明显减小。同时,深孔顶板定向水压致裂在顶板控制效果、现场施工效率、工程量、限制条件以及施工安全性等方面,均优于深孔顶板预裂爆破技术,但深孔顶板预裂爆破技术具有组织时间短、防冲效果见效快的特点,适用于冲击危险区域的应急解危。 展开更多
关键词 冲击地压 深孔顶板预裂爆破 定向水压致裂 力构协同防控
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浅埋深煤层房采区下综采工作面动压控制技术 被引量：34
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作者 肖剑儒 李少刚 +4 位作者 张彬 孔令海 毕忠伟 黎灵 魏立科 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2014年第10期20-23,共4页
为解决浅埋深煤层房采区下综采工作面受动载矿压影响的问题,以石圪台煤矿31201工作面为研究对象,在现场观测、微震监测及预测预报、矿压预测预报的基础上分析动载矿压事故发生的机理。结果表明:采场上覆采空区及集中煤柱受采动影响导致... 为解决浅埋深煤层房采区下综采工作面受动载矿压影响的问题,以石圪台煤矿31201工作面为研究对象,在现场观测、微震监测及预测预报、矿压预测预报的基础上分析动载矿压事故发生的机理。结果表明:采场上覆采空区及集中煤柱受采动影响导致应力集中是动载矿压事故发生的基本原因,在矿压观测及微震监测的基础上采用钻探的方法探测集中煤柱分布范围,通过采取集中爆破的措施,从而达到上覆岩层阶段释放能量、动压分次化解的目的,该措施的实施确保工作面顺利通过上覆集中煤柱区域,避免综采工作面发生动载矿压事故。 展开更多
关键词 浅埋深煤层 房采采空区 集中煤柱 动载矿压 微震监测
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采空区顶板高位走向长钻孔高效抽采瓦斯机理研究 被引量：34
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作者 程志恒 卢云 +2 位作者 苏士龙 刘彦青 陈亮 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期136-142,共7页
为了提高采空区顶板高位走向长钻孔瓦斯抽采效率,消除工作面上隅角瓦斯超限事故,以山西华晋吉宁煤业有限责任公司2102综采工作面为研究对象,采用数值模拟、理论分析与现场试验相结合的方法,利用3DEC软件模拟计算2102综采工作面回采期间... 为了提高采空区顶板高位走向长钻孔瓦斯抽采效率,消除工作面上隅角瓦斯超限事故,以山西华晋吉宁煤业有限责任公司2102综采工作面为研究对象,采用数值模拟、理论分析与现场试验相结合的方法,利用3DEC软件模拟计算2102综采工作面回采期间采空区顶板裂隙场演化过程,根据裂隙场、应力场和应变场分布模拟结果在沿工作面推进方向上划分采空区顶板裂隙加强区范围与压实区范围,工作面推进期间煤层顶板在时间上先后经历裂隙加强区和重新压实区,处于裂隙加强区的钻孔部分为钻孔高效抽采作用区域,钻孔高效抽采段长度与钻孔高效抽采段裂隙发育程度共同决定高位走向长钻孔抽采效率,揭示了采空区顶板高位走向长钻孔高效抽采瓦斯作用机制;在此基础上,在采空区顶板裂隙带高度范围内布置多个高位试验钻孔,进行钻孔瓦斯抽采效果考察,研究结果表明:在保证高位钻孔布置于回风巷内侧顶板裂隙带前提下,最佳布孔层位为距煤层底板60 m左右,同时在高位试验钻孔作用下,上隅角瓦斯体积分数最大值由1.1%降低至0.6%,说明根据回风巷内侧采空区顶板裂隙带高度范围,布置高位走向长钻孔能显著降低上隅角瓦斯浓度。 展开更多
关键词 裂隙加强区 顶板重新压实区 高位钻孔 上隅角瓦斯浓度
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煤矿区场地地下水污染防控技术研究进展及发展方向 被引量：34
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作者 杜明泽 李宏杰 +3 位作者 李文 邱浩 姜鹏 王东昊 《金属矿山》 CAS 北大核心 2020年第9期1-14,共14页
目前,我国煤矿区场地地下水污染防控还处于初级阶段,缺乏矿井全生命周期地下水污染防控体系,造成了地下水污染防控不当、污染加剧等问题,在科学界定煤矿区污染场地和地下水污染流场单元的基础上,阐述了目前煤矿区场地地下水污染监测预... 目前,我国煤矿区场地地下水污染防控还处于初级阶段,缺乏矿井全生命周期地下水污染防控体系,造成了地下水污染防控不当、污染加剧等问题,在科学界定煤矿区污染场地和地下水污染流场单元的基础上,阐述了目前煤矿区场地地下水污染监测预警与防控技术的研究进展及发展方向。基于污染场地的定义,对煤矿区地下水污染场地和地下水污染流场单元进行了科学界定,明确了煤矿区地下水污染场地范围和地下水流场评估范围;分析了煤矿区场地矿井水污染类型和污染模式,阐明了煤矿开采和闭坑阶段地下水污染的主要特征因子;基于地下水污染风险理论,剖析了煤矿区场地地下水污染监测现状及预警技术思路;从矿井生产和闭坑角度出发,阐述了基于岩层控制、阻断材料以及地下储水等现有的保水开采技术途径,概述了矿井闭坑过程和闭坑后地下水污染防控的主动、被动技术手段。在上述分析的基础上,立足于矿井全生命周期不同阶段的特征,提出了煤矿区场地地下水污染防控技术的发展方向,主要包括:地下水污染精准探测技术,地下水特征污染物智能识别、监测预警技术与装备的研发,煤矿区地下水污染源头控制、过程阻断、末端修复等关键技术与工艺,力促形成煤矿区全生命周期地下水污染防控技术体系与规范,研究结果对于矿区地下水污染防控有一定的参考价值。 展开更多
关键词 矿区生态修复 地下水污染 闭坑矿井 监测预警 技术体系
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