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“煤矿冲击地压灾害治理”专题

来源：煤矿安全

专题来自于《煤矿安全》2023年07期，共13篇研究成果。

行业视野: 安全
类别; 54个
关键词; 54位
专家; 13篇
论文; 1421IP
点击量; 1128次
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中高位厚硬顶板长孔水力压裂防冲效果研究

作者(Author)：孙如达, 夏永学, 高家明

摘要：针对于门克庆煤矿3106工作面厚硬顶板卸压效果不足的问题，通过现场微震监测的微震高能事件活跃层位和理论分析确定了3106工作面顶板诱冲关键层，提出了长孔水力压裂技术并进行了现场应用，分析评判了压裂效果和卸压效果。结果表明：距离煤层平均高度59.33 m、厚度49.95 m的砂岩层为诱冲的关键层；实施水力压裂后，在关键层内预制了裂隙面，裂隙内含水量增加，视电阻率的连续性增强，出现了降阻现象；水力压裂削弱了关键层的整体性和强度，微震能量转为“高频低能”释放，大能量事件平均延米发生密度和延米释放能量分别降低了55%和79%，回采期间现场未发生大能量矿震等动力现象；工作面来压步距缩短，来压强度降低，动载系数整体显著减小，且呈逐渐下降趋势；工作面回采压裂区域后的地表沉降斜率增加，厚硬顶板垮落更充分。研究证实了长孔水力压裂技术在防冲工程中的有效性和可行性，实现了工作面的安全开采。

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煤矿安全

2023年第07期

105

66
基于多源信息融合的冲击地压风险预警与弱结构防治技术

作者(Author)：贺永亮, 王素萍, 付玉平, 曹雪芳, 孙大力

摘要：针对冲击地压的预警结果及预测位置离散性大等问题，研究了多源信息融合的冲击地压预警技术，建立了基于机器学习算法的多源信息融合深度预测模型。通过对冲击地压事件的分析，研究了冲击事故发生的主要原因、特点及影响因素；以煤岩的抗压强度、抗拉强度、弹性能和地应力为冲击地压预测的主要指标，建立了深度神经网络预测模型，确定不同预测指标的权重，通过大数据分析和有限数据验证，确定了模型的可应用型。以陕西某冲击地压矿井为例，对深度神经网络模型进行应用，通过现场实测验证了冲击地压预测模型的有效性和正确性，提出了构建巷道围岩弱结构防治技术吸收冲击地压能量。

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煤矿安全

2023年第07期

110

67
变直径卸压钻孔卸压参数模拟研究

作者(Author)：谢军, 李刚, 姜安琪

摘要：常规大直径卸压钻孔对巷道浅部围岩扰动较大，增加了支护成本。以变直径卸压钻孔为研究对象，采用理论分析、数值模拟的方法，分析了变直径卸压钻孔卸压机理，讨论了变直径钻孔损伤形状、卸压半径、钻孔布置方式和钻孔长度等因素，同时比较了不同钻孔方案的优劣。结果表明：变直径钻孔在围岩浅部使用小直径钻孔，可以减小浅部围岩变形，对浅部围岩扰动更小，在煤层深部采用大直径，可以为煤体提供更大的能量释放空间，卸压效果好；在垂直应力大于水平应力的情况下，钻孔损伤为“蝴蝶”型，因此采用双排三花布置效果最佳；小直径段长度不超过应力降低区，其长度为3 m，其总长度不超过应力集中区，为25 m；变直径卸压钻孔可以在有效卸压的同时减小对巷道浅部围岩的扰动。

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煤矿安全

2023年第07期

114

84
基于到时时空分布的微震震源定位算法

作者(Author)：李明虎, 陈卫, 蔡珣

摘要：为了提高微震震源定位精度和算法鲁棒性，研究了基于到时的定位算法的目标函数构建和时空区域信息使用。仿真实验基于Numpy，采用理想到时+随机扰动来模拟生产情况。结果表明：到时定位算法中常用的L1和L2目标函数对实际震源存在偏离且偏离现象非常普遍。为了减轻伪震源问题，使用到时偏差的似然函数作为基础函数，聚合时空邻域的单点基础函数作为目标函数；新构建的4维区域分布算法(Distribution of 4-Dimention Area Algorithm,D4DA)在2次标定炮定位中将定位误差分别降低了14%和26%。

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煤矿安全

2023年第07期

102

64
急倾斜水平分段放顶煤开采应力分布规律及冲击地压防治

作者(Author)：张锋刚, 杨文连

摘要：为了揭示急倾斜煤层水平分段放顶煤开采应力场分布特征及冲击地压显现规律，以王家山煤矿东一采区为工程背景；理论分析了急倾斜水平分段开采冲击地压显现特征，数值模拟分析了急倾斜煤层水平分段开采应力场演化规律；揭示了急倾斜煤层水平分段开采矿震动载扰动诱发底煤冲击地压显现的规律。结果表明：随着开采分段数增加，工作面采动应力持续增大，顶板巷应力集中程度高于底板巷，最大主应力由原水平方向分布转为沿垂直煤层倾向分布，导致顶板巷周围煤体水平应力集中程度高；工作面煤体水平应力场倾向方向呈现先增大再减小的趋势，且顶板侧水平应力明显高于底板侧水平应力，应力峰值与开采深度呈线性正相关关系，顶板巷冲击危险性明显较高。根据冲击地压发生规律，针对性制定了急倾斜水平分段开采冲击地压防治方案并进行了防治实践，监测表明防冲效果显著。

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煤矿安全

2023年第07期

107

77
深部巷道应变型冲击地压能量模型及近场围岩供能规律研究

作者(Author)：赵同彬, 姚金鹏, 郭磊, 郭伟耀, 张玉宝

摘要：近场围岩弹性变形能的积聚及突然释放是深部巷道应变型冲击地压发生的本质。为了进一步认识近场围岩能量对冲击地压灾害的作用机理，采用理论分析和数值模拟相结合的方法，建立应变型冲击地压“供能体-冲击体”模型，提出应变型冲击地压发生的能量分阶段作用过程，揭示了不同因素下应变型冲击地压能量源对冲击体的供能规律。结果表明：应变型冲击地压发生过程中，供能体能量占近场围岩系统总能比例与供能体-冲击体刚度比呈负相关；顶底板弹性模量越高，深部煤体供能占比越高，顶底板供能占比越低；冲击深度越大，对应深部煤体供能占比越低，顶底板供能占比越高；在顶底板岩层较硬的条件下，应变型冲击地压的防治在于降低深部煤体储能，减小深部煤体供能；在顶底板岩层较软条件下，应变型冲击地压的防治应加强顶板支护与底板卸压，减小顶底板供能；顶底板岩层是强应变型冲击地压的主要能量源，深部煤体能量对弱应变型冲击起到主导作用。

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煤矿安全

2023年第07期

118

162
考虑微震前兆特征的CNN-GRU冲击危险性分析模型

作者(Author)：李海涛, 张海宽, 齐庆新

摘要：微震数据对于冲击危险性分析极为重要，但一般情况下微震事件缺少危险与否的标签，同时模型设计较少考虑微震自身特征，由此导致了模型性能不足的问题。通过对某煤矿微震事件显现特征进行跟踪标定，获得了具有危险性标签的微震数据集，针对性提出了一种基于CNN-GRU模型的微震危险性分析方法，该方法考虑了微震前兆特征，利用微震监测数据的时间、地点和能量建立特征指标；将建立的初始数据集，在时间尺度上分为训练集、验证集和测试集，并对危险和非危险样本不平衡的问题进行处理；最后利用训练集对CNN-GRU模型进行训练，将在验证集上效果最好的模型用于测试，严格规范了模型的泛化能力。该方法在对某矿山的微震监测事件的危险性分析中取得了很好的效果，证明了在选取合适分析特征的基础上，利用深度学习方法对冲击危险状态进行分析是可靠的。

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煤矿安全

2023年第07期

210

67
特厚煤层地面L型水平井分段压裂技术应用研究

作者(Author)：门鸿, 赵华全, 窦桂东, 贾增林, 高永刚, 严斌, 谢非, 武亮

摘要：特厚煤层开采过程中，煤层上方坚硬顶板强度高、破断步距大、难垮落，特别是开采扰动范围广，大面积坚硬顶板岩层破断失稳，造成采场冲击动力显现更加强烈；井下大孔径卸压、煤层爆破卸压以及井下长钻孔水力压裂技术仅限于局部卸压和小范围顶板弱化，不能有效对煤层上方高位大面积坚硬岩层进行弱化改性。提出了地面L型水平井分段压裂技术，通过对岩层破断方向进行理论分析并综合岩层特性给出了压裂关键层位范围，结合井上下微震一体化联合监测技术，形成了地面水平井分段压裂控制技术体系，并进行了地面压裂工程实践。井下微震-地音联合监测表明：压裂期间微震监测总能量达到16.93×104J，地音监测总能量达到1.36×108J，压裂过程可对井下围岩的宏观破裂具有明显的诱发作用；地面压裂裂缝扩展范围广，2口压裂井裂缝扩展长度分别达到790、851 m，裂缝宽度最大达到380～390 m，裂缝高程达到375～450、390～410 m，裂缝扩展均可覆盖工作面及两巷道，并穿透目标层位。井下采场矿压监测表明：工作面周期来压期间，支架阻力降低32%，煤壁片帮率降低34%，工作面超前支护范围无底鼓、帮部收敛等现象，微震监测总频次及总能量均降低达到90%以上。因此，地面水平井分段压裂可有效减小采场上覆岩层的强矿压，进而降低工作面回采期间的冲击地压灾害。

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2023年第07期

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