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冲击地压防治理论与技术

来源：煤炭科学技术

本专题涉及基于云计算的冲击地压监测预警技术、基于动静载叠加的冲击地压防治技术以及冲击地压防治技术综述等。

行业视野: 安全
类别; 130个
关键词; 144位
专家; 38篇
论文; 30173IP
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断顶爆破防治冲击矿压技术体系及效果评价研究

作者(Author)：窦林名, 阚吉亮, 李许伟, 齐燕军, 白金正, 刘明洪

摘要：断顶爆破在坚硬顶板条件下的冲击矿压灾害防治中应用广泛。基于动静载叠加原理，理论分析了断顶爆破防治冲击矿压的作用机制，在对冲击危险预评估和冲击危险动态演化特点分析的基础上，揭示了冲击危险具有分时、分区和分级的“三分”特征，建立了分时、分区、分级断顶爆破防治冲击矿压技术体系，应用于坚硬顶板型冲击矿压防治工程实践，并通过采取理论计算、钻屑监测和微震监测手段进行断顶爆破效果评价。结果表明：爆破后形成的裂隙区贯通为连续的弱面是控制冲击矿压最重要的区域，断顶爆破能够减弱由于顶板瞬间破断或垮落释放的动载强度，降低上覆悬顶施加在煤体内的静载强度并促使煤体峰值应力向工作面前方转移，达到降低冲击矿压危险的目的；依据揭示的冲击危险分时、分区、分级的“三分”特征，建立了“开切眼倾向断顶爆破、临空煤柱侧走向断顶爆破、工作面内超前预裂爆破和及时解危断顶爆破”的分时分区分级断顶爆破防治冲击矿压技术体系，相应进行了断顶效果评价，其中开切眼倾向断顶爆破后工作面初次来压和周期来压阶段顶板聚集的能量分别降低72%和76%；临空煤柱侧断顶爆破后煤柱内钻屑值下降0.55 kg/m；工作面内预裂爆破区域在回采期间出现微震总能量、单日最大能量均明显降低，微震频次显著增加的整体规律，验证了分时分区分级断顶爆破技术体系对防治冲击矿压的有效性。

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煤炭科学技术

2020年第01期

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临空巷道冲击地压耦合致灾因素及时空演化过程研究

作者(Author)：李康, 陈建强, 赵志鹏, 闫瑞兵, 杜涛涛

摘要：为了研究I010203工作面临空巷道多次矿震诱发冲击显现的原因及规律，采用ARAMIS M/E微震监测系统、PASAT-M便携式微震监测系统和冲击地压应力监测系统进行实时监测，通过地质因素和开采因素分析确定了6个影响因素，进一步根据煤体应力监测数据、支架压力监测数据、微震监测数据，分析了I010203工作面回采过程煤体应力的集中程度、演化过程，研究了工作面周期来压期间、断层区域、侧向顶板的微震活动演化过程，针对回采期间发生的一次矿震引起的弱冲击显现案例，利用PASAT-M便携式微震监测系统对弱冲击显现区域进行了探测，依据综合监测分析结果探讨了煤体应力、围岩活动的相互关系及致灾过程，确定了I010203工作面临空巷道矿震诱发冲击显现的原因及规律。结果表明：I010203工作面临空巷道煤体应力集中程度高，实体侧达到2.05～8.59、煤柱侧达到1.76～3.16，采动与构造应力叠加后形成的高静载接近或达到煤体冲击地压发生的临界应力，断层、侧向顶板结构以及顶板周期破断是影响矿震发生的主要因素，高集中程度的静载荷为冲击致灾提供易满足的应力条件，工作面来压期间，断层、侧向顶板结构的能量突然释放，诱发大能量矿震发生，以动载形式至采场空间，使接近或临界应力条件的煤体进一步升高，达到冲击地压发生的临界条件，从而诱发冲击显现。

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煤炭科学技术

2019年第12期

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基于数据分析的近直立煤层冲击地压致灾因素研究

作者(Author)：曹民远, 陈建强, 闫瑞兵, 刘永红

摘要：为了掌握乌东煤矿南区近直立特厚煤层冲击地压致灾因素，基于矿井采掘布局及B3+6煤层上覆煤柱赋存特征，采用数据统计的方法分别对矿井微震事件分布和B3+6煤层综放工作面冲击地压事故进行了统计分析。研究结果表明：上覆煤柱是冲击地压显现的主要致灾因素，采掘扰动、采深、煤柱资源回采情况是冲击地压显现的影响因素。不同煤层综采和掘进工作面相向80 m、相错110 m时，采掘扰动影响较明显，相向0～30 m时微震频次达到峰值；B3+6煤层冲击地压事故集中分布在大洪沟煤矿小井工业广场煤柱和大洪沟煤矿工业广场煤柱区域，经过多分层开采后，上覆煤柱应力影响作用仍存在，且随煤层开采层数增加，冲击地压显现时工作面的位置与煤柱关系呈“进煤柱前-煤柱下-出煤柱后”规律性变化。发生冲击地压时综放工作面集中分布在距煤柱边界50 m范围内，随着上覆煤柱走向长度增加，冲击地压事故发生时综放工作面与煤柱边界的距离增大，同时煤柱附近区域冲击地压事故的概率和破坏强度也随之增加。

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煤炭科学技术

2019年第12期

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动载冲击地压巷道围岩稳定性多层次控制技术

作者(Author)：焦建康, 鞠文君, 吴拥政, 何杰

摘要：针对动载巷道易发生冲击地压的问题，以义马矿区动载冲击地压巷道为工程背景，采用现场实测、实验室试验、数值模拟相结合的方法，统计分析了动载冲击地压巷道冲击破坏特征和破坏原因，提出了动载冲击地压巷道围岩 “深部卸压-浅部强支-巷表防护”多层次控制技术。研究结果表明：义马矿区动载扰动冲击地压巷道冲击破坏特征主要表现为：①巷道围岩瞬时变形量大；②巷道底鼓严重；③变形破坏程度和震源能量正相关；④冲击破坏之前，巷道围岩缓慢变形严重；⑤锚杆支护体系严重失效。巷道冲击破坏的主要原因为：高原岩应力和采动应力叠加形成的高静载应力集中、坚硬顶板脆断形成的动载扰动、巷道围岩“外碎内脆”的结构特性以及锚杆支护参数不合理导致的巷道围岩承载能力低。大直径钻孔卸压可以降低应力集中程度和范围，减小冲击破坏释放的能量，减缓动载对巷道围岩的扰动，从而降低巷道围岩发生冲击破坏的风险；针对不同锚固围岩破坏模式，采用加长或全长高预应力锚固、超高强度锚杆以及全断面支护，辅以金属可缩性支架防护巷道空间，可以有效提高冲击地压巷道围岩的自身的抗冲击性能。经实践，监测区域巷道围岩未发生冲击破坏，巷道位移和锚杆（索）受力均在允许范围内，验证了控制技术的可行性。

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煤炭科学技术

2019年第12期

1097

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高冲击韧性锚杆吸能减冲原理及应用研究

作者(Author)：付玉凯, 鞠文君, 吴拥政, 何杰, 焦建康

摘要：为解决深部冲击地压巷道围岩冲击破坏难题，分析了冲击载荷下冲击地压巷道围岩破坏特征，揭示出冲击地压对支护结构破坏的本质是冲击载荷劣化锚杆杆体力学性能、撕裂护表金属网及降低锚固系统锚固性能。针对冲击地压巷道围岩失稳破坏机理，研发了600 MPa级高冲击韧性强力锚杆，高冲击韧性锚杆破断强度达到850 MPa，吸能能力和瞬时延伸率分别是普通锚杆的1.32倍和1.33倍。高韧性锚杆通过提高支护系统的强度、吸能特性使支护结构与围岩协调变形吸能减冲，大幅度提高支护系统抗冲击性能，通过支护系统吸收冲击地压释放的能量，降低剩余能量对巷道围岩的破坏效应。研究成果在义马矿区常村矿进行了井下试验，高冲击韧性锚杆支护系统经受多次大能量冲击载荷后，锚杆和锚索受力呈现锯齿状波动特征，支护结构有效控制了冲击地压巷道的变形破坏。

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煤炭科学技术

2019年第11期

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动压影响下断层构造应力场和能量场分布特征

作者(Author)：王宏伟, 王刚, 张越, 崔帅, 徐健

摘要：复杂地质构造尤其逆断层滑移失稳是诱发煤矿冲击地压的主要因素。为了深入研究冲击地压灾害的产生与断层属性之间的内在联系，以义马煤田F16逆冲断层为地质背景，结合千秋矿21221工作面概况，模拟了开采扰动对断层活化的影响规律，研究了断层落差、倾角和沿上下盘开采等因素对其滑移失稳的影响以及工作面开采过程中断层应力场和能量场的分布特征。研究结果表明：断层落差较小时，落差对断层的滑移影响可以忽略不计。但随着断层落差的增加，法向应力逐渐增大，切向应力先增大后减小，大落差断层比小落差断层更易发生滑移失稳；断层倾角的增加导致断层滑移量增大，法向应力先增大后减小，切向应力先减小后增大，断层倾角与断层滑移失稳呈正相关；工作面沿下盘开采更易诱发断层产生滑移甚至冲击地压。数值模拟结果显示，工作面过断层前，支承压力逐渐增加，过断层时保持平稳，过断层后先逐渐减小后逐渐增大；工作面前方能量场的应力集中区能量积聚现象明显，并与顶板能量积聚区始终贯通。由于卸压，采空区内能量降低较为明显，工作面上方的顶板应力得到释放，释放瞬间断层压力急剧增大，断层活化的可能性最大。研究为有效防治冲击地压灾害的发生提供了一定的参考价值。

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煤炭科学技术

2019年第10期

1095

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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

作者(Author)：齐庆新, 李一哲, 赵善坤, 张宁博, 郑伟钰, 李海涛, 李宏艳

摘要：文章系统全面地阐述了我国建国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，冲击地压有关法律法规从无到有，现已趋于完善。综合而言，我国煤矿冲击地压理论与技术体系已初步形成。应该看到，随着大数据、智能化与机器人时代的到来，在新的科学技术的推动下，冲击地压理论与技术将获得更大的发展。

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煤炭科学技术

2019年第09期

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回采速度对厚煤层综采工作面冲击显现的影响

作者(Author)：王朝引

摘要：为了确定蒙陕地区纳林河二号井31102工作面在防冲条件下的合理推采速度，通过理论分析、现场实测等方法，探讨了31102工作面回采速度与微震、煤体应力监测数据、冲击显现、上覆岩层运动规律的关系，结果表明：回采速度与微震事件总能量、频次存在正相关性；强推采速度造成覆岩能量积聚来不及释放，从而造成应力监测系统曲线出现突变，易出现动载；生产班内微震数量和能量明显高于非生产班，一般情况下生产班微震数量和能量是非生产班的3～5倍。应保证回采速度稳定，推进度最大变化量不应超过5刀/d；当回采速度保持在较快速度或变速时，采场上覆岩层运动呈现滞后性，当推采距离超过岩层垮落极限时，上覆岩层将发生大厚度整体回转下沉，导致采场围岩压力短时间内大幅度升高，容易诱发冲击。在推进度剧烈变化期，特别是在由高转低阶段，易出现冲击，滞后时间为1～3d。通过对31102工作面合理回采速度的研究，有效保障了工作面的安全回采。

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煤炭科学技术

2019年第08期

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