矿井冒顶与地压灾害防治技术_中国煤炭行业知识服务平台

矿井冒顶与地压灾害防治技术

来源：《煤炭科学技术》2015年第6期

“十二五”期间，国民经济保持较快增长，煤炭仍是主体能源，安全生产是煤矿的主旋律，矿井冒顶与地压灾害防治技术进步有力地促进了煤矿安全生产水平的提升，使得“十二五”期间全国煤矿顶板事故得到了有效的控制，事故起数和死亡人数逐年下降：2011年，全国煤矿发生顶板事故567起、死亡665人，分别占全国煤矿总事故起数和死亡人数47.2%和33.7%；2012年，全国煤矿发生顶板事故366起，死亡459人，分别占全国煤矿总事故起数和死亡人数的47.0%和33.2%；2013年，全国煤矿发生顶板事故274起、死亡325人，分别占全国煤矿总事故起数和死亡人数的45.4%和30.5%；2014年，全国煤矿发生顶板事故196起、死亡292人，分别占全国煤矿总事故起数和死亡人数的38.5%和31.2%。

虽然顶板事故起数和死亡人数逐年下降，安全形势得到了一定好转，但是顶板事故占全国煤矿总事故起数和死亡人数的比例仍然较大。煤矿顶板灾害是煤矿五大灾害之一，其中矿井冒顶与地压灾害仍是矿井顶板灾害的主要发生形式。顶板灾害防治仍是煤矿安全工作的重中之重，同时，矿井冒顶与地压灾害防治技术也是减少顶板灾害的关键。

为进一步提高煤矿安全生产水平，促进科技成果转化，《煤炭科学技术》编辑部以“十二五”国家科技支撑计划“深部及中小煤矿灾害防治关键技术研究与示范”项目第六课题“矿井冒顶与地压灾害防治技术及示范”(2012BAK04B06)为依托，针对矿井冒顶与地压灾害防治中的关键技术问题和难点，于2015年第6期组织了“矿井冒顶与地压灾害防治技术”专题，邀请许家林教授、杨俊哲教授级高级工程师、闫少宏研究员、谭云亮教授、李化敏教授、康红普研究员、马念杰教授、张农教授、窦林名教授分别从不同的角度撰写了我国煤矿采场冒顶的主要类型及防治对策、不同类型巷道失稳原因及支护对策、矿震及冲击灾害远程在线预警平台应用等方面的论文。专题集中报道近年来我国矿井冒顶与地压灾害防治技术的主要研究成果，旨在提高我国矿井冒顶与地压灾害防治技术装备水平和安全管理水平，减少顶板灾害事故和人员伤亡，为我国煤矿的安全高效生产提供重要技术支撑。

在此，衷心感谢各位撰稿专家对《煤炭科学技术》编辑部的支持！特别感谢中国矿业大学许家林教授对该专题在撰稿、组稿、审稿等方面给予的大力支持和帮助！

行业视野: 采矿
类别; 37个
关键词; 34位
专家; 9篇
论文; 13115IP
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采场大面积压架冒顶事故防治技术研究

作者(Author)：许家林, 朱卫兵, 鞠金峰, 王晓振

摘要：针对我国煤矿长壁工作面大面积压架冒顶事故时有发生,严重影响矿井安全高效生产的问题,通过案例调研、现场实测、模拟试验与理论分析,对我国采场大面积压架冒顶事故发生条件、发生机理及其防治对策进行深入系统的研究。结果表明:除坚硬顶板引起的大面积压架冒顶事故外,浅埋煤层开采、松散承压含水层下开采、特大采高开采等三类条件是我国煤矿近年来采场大面积压架冒顶事故的多(易)发条件;覆岩关键层破断结构因其上覆载荷过大而滑落失稳是造成上述三类条件下采场大面积压架冒顶的根源;根据具体开采条件下的覆岩关键层结构特征进行危险区域的预测是大面积压架冒顶灾害防治的前提,设计合理的支架工作阻力是防治压架冒顶的有效技术措施,但部分条件下单纯依靠提高支架工作阻力来防治大面积压架冒顶灾害仍难以实现,还需实施其他措施进行防范。

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2015年第06期

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浅埋近距离煤层过上覆采空区及煤柱动压防治技术

作者(Author)：杨俊哲

摘要：针对浅埋近距离综采工作面过上覆房采采空区和集中煤柱时易发生动压事故,并导致大面积切顶压架事故的问题,结合石圪台矿31号煤层综采工作面动压防治实践,分析可知采动影响导致上覆采空区集中煤柱失稳引发其上覆基岩关键块突然回转失稳,进而破坏下煤层基岩关键块的铰接结构,使其由回转失稳变为破坏性的滑落失稳,上下基岩层关键块体失稳产生的冲击载荷作用直接导致动压事故。结合顶板运动规律,提出了提前采取爆破集中煤柱、缩短工作面长度等技术,避免了上下煤层基岩失稳冲击叠加,减少了覆岩运动影响范围和程度,并在现场采用微震监测、地面钻孔多点位移计和地表下沉量观测等手段进行指导和验证,有效解决浅埋近距离综采工作面过上覆房采采空区和集中煤柱时易发生动压事故的问题。

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特厚煤层综放工作面大面积切顶压架原因分析

作者(Author)：闫少宏, 徐刚, 张学亮, 张震

摘要：基于"悬臂梁-铰接岩梁"岩层结构和Winkler地基理论,分析了该类事故的发生原因,并相应地给出防治对策。研究结果表明:大面积压架主要特征是工作面顶板在煤壁处切落,直接顶和基本顶失去横向平衡;切顶发生的原因在于初撑力和工作阻力较低,难以维系直接顶和基本顶平衡结构。通过提高支架初撑力,以增加支架对顶板的主动支撑能力,减少顶板下沉量,有利于直接顶和基本顶的平衡结构;基于"悬臂梁-铰接岩梁"岩层结构模型分析认为,崔木煤矿工作面支架工作阻力不足是导致大面积压架事故的主要原因,并经理论计算得出合理工作阻力为15 000 k N。

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顶板见方来压发生条件分析研究

作者(Author)：谭云亮, 胡善超

摘要：为科学认识和理解见方来压现象,能够有效防治顶板动力灾害,在分析坚硬岩层破断结构形成力学机理的基础上,讨论了顶板破断形式的主要影响因素、不同顶板初次破断形式及其转化规律,给出了顶板见方来压的实现条件。通过对全国部分煤矿坚硬岩层破断形式进行统计分析结果表明:顶板见方来压实现条件较为苛刻,其破断形式在统计结果中所占比例仅为4.54%左右。因此,在动力灾害防治工程中,不应不分条件过分强调见方来压现象,而是应该对不同类型顶板来压进行有效监测,并探索科学的顶板破断与来压预报方法。

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放顶煤液压支架承载特性及其适应性分析

作者(Author)：李化敏, 蒋东杰, SydSPeng, 冯军发

摘要：通过对两柱、四柱式放顶煤液压支架支架结构特征分析,研究了不同工作阻力两柱式放顶煤液压支架、相同工作阻力两柱和四柱式放顶煤液压支架承载特性和其影响因素,并对液压支架适应性进行分析。研究结果表明:液压支架的结构特性决定其承载特性,两柱式放顶煤液压支架平衡千斤顶机构决定其有效承载范围在顶梁柱窝附近,增大立柱和平衡千斤顶的工作阻力能增大其承载能力,但通过增大平衡千斤顶工作阻力改变支架承载能力有限;四柱式放顶煤液压支架两排立柱与顶梁铰接位置决定其有效承载范围与立柱排距相当,增大前柱工作阻力降低后柱工作阻力能提高支架顶梁前段支撑能力,使支架有效承载范围前移;液压支架承载特性决定其适应性。平衡千斤顶能适时调节两柱式放顶煤液压支架顶梁上顶板荷载作用的位置,使其能适应一般综放工作面,但特厚煤层大采高综放工作面顶板荷载受顶煤放出影响作用位置多变,易导致平衡千斤顶损坏,四柱式支架有效承载范围较宽,使其能适应特厚煤层大采高综放工作面。

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锚杆(索)和U型钢支架支护失效形式与控制技术

作者(Author)：张农, 阚甲广, 杨森

摘要：随矿井开采深度不断延伸,高应力、强采动导致U型钢支架与锚杆(索)支护破坏失效的问题越来越严重。通过理论分析与现场调研,将U型钢支架破坏失效划分为面内结构性受载破坏、搭接部位撕裂折损、卡缆失效破坏、拉杆和背板失效破坏、轴力错断型折损、纵向扭曲折损、综合性破坏等7类,将锚杆(索)支护失效形式划分为粘结失效型、围岩失效型、杆体破断失效型、护表构件失效型等4类。在此基础上,提出架型优选、壁后充填、薄弱点锚杆(索)强化等3项技术控制U型钢支架破坏失效,提出锚杆杆体强化、护表构件性能提升、树脂锚固剂性能改造、围岩滞后注浆等4项技术控制锚杆(索)支护破坏失效。

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矿震冲击灾害远程在线预警平台

作者(Author)：窦林名, 巩思园, 刘鹏, 丁恩杰, 华钢, 何江, 刘鹏

摘要：针对煤矿分析人员无法有效提升微震监测系统预警潜力的问题,基于多线程技术、ASP.NET技术,采用主从式(Client/Server)网络架构和浏览器/服务器(Browser/Server)模式,搭建了由集成服务器、客户端和Web浏览发布3部分组成的矿震冲击灾害远程预警平台,结合微震法的冲击危险定性和定量评价方法,建立了冲击危险专家诊断系统,实现了通过矿震冲击灾害远程在线预警平台防治冲击地压。在28个矿井应用结果表明该在线预警平台能准确预测矿震冲击灾害。

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煤巷冒顶成因分类方法及其支护对策研究

作者(Author)：马念杰, 冯吉成, 吕坤, 赵志强, 白毅, 刘国宝, 吉家驿

摘要：基于近200起煤巷冒顶事故,分析了围岩体客观存在的力学性质和结构特征,系统研究了巷道典型冒顶事故与围岩体环境之间关系,提出了以煤巷冒顶控制为目标的新的冒顶成因分类标准及方法,将煤巷冒顶分为"裂隙围岩体巷道顶板局部块体坠落型"、"弱黏结层状围岩体巷道复合顶板垮落型"、"蝶形塑性区碎裂围岩体巷道顶板冒落型"和"松散围岩体巷道顶板漏冒型"4大类。在此基础上,提出了以煤巷冒顶成因分类为基础,即普通锚杆控制局部块体坠落、常规冒顶防治方法锚索或索式树脂锚杆控制小变形层状复合顶板垮落、弹簧蓄能式锚索控制大变形蝶形塑性区碎裂顶板冒落、联合支护控制特殊条件松散顶板漏冒的冒顶控制技术体系。

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