“煤岩动力灾害防治理论研究与工程实践—Ⅰ. 冲击地压”虚拟专题

来源：煤田地质与勘探

我国煤炭地质条件复杂，冲击地压动力灾害呈现出突发性、继发性和严重性特点，长期以来一直制约着煤炭的安全高效开采。相关研究学者已从冲击地压（矿压）灾害发生机理、主控因素、发生发展条件及典型矿区的防治工程实践等方面开展了大量的研究工作，也取得了显著成效。为了交流共享相关研究认识和措施经验，有效防治煤岩冲击地压动力灾害，《煤田地质与勘探》编辑部整理出近5年发表的部分优秀论文，以促进相关研究领域的专家和学者交流。

行业视野: 安全
类别; 72个
关键词; 63位
专家; 16篇
论文; 5400IP
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基于垮落充填的坚硬顶板分段压裂弱化解危技术

作者(Author)：郑凯歌, 杨俊哲, 李彬刚, 李延军, 戴楠, 杨欢

摘要：坚硬顶板条件下采煤工作面容易诱发冲击地压、煤与瓦斯突出、矿震及采空区飓风等动力灾害，严重威胁矿井的安全生产。基于裸眼分段压裂超前弱化模式，结合“压裂垮落体+煤柱+承重岩层”协同支撑理念，提出坚硬顶板分段压裂超前弱化解危技术。综合采用理论分析、技术研发、工程应用等方法，探索顶板分段压裂超前弱化解危机理，研究形成稳定协同支撑系统的定量判定公式，并在河东煤田保德煤矿开展工程应用。结果表明：根据判定公式可优选压裂目标层位，顶板分段水力压裂弱化技术实施过程中，最高压力22.43 MPa，破裂压降最大达6.17 MPa，单个钻场3个钻孔累计出现3.0 MPa以上压力降167次；根据压裂前后工作面来压情况可知，压裂后顶板来压步距、动载系数、来压均值分别降低35.02%、14.29%、13.87%，巷道变形得到有效控制，验证分段压裂能够形成人造协同支撑系统，实现坚硬顶板动力灾害的弱化解危。研究实践可为同类地质条件下顶板强矿压灾害防治提供技术借鉴。

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煤田地质与勘探

2021年第05期

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综采工作面回撤巷强矿压显现机理及控制技术

作者(Author)：张寅, 赵毅, 李皓

摘要：为保障厚煤层综采工作面回撤巷的安全使用，以鄂尔多斯纳林河二号井31102工作面回撤巷强矿压显现为背景，通过现场监测与理论分析相结合的方法，对厚煤层综采工作面开采过程中回撤巷强矿压显现进行研究。结果表明：厚煤层综采工作面回撤巷强矿压显现，主要为工作面采动引起的超前支承压力、相邻采空悬顶引起的双向支承应力，以及回撤巷开掘引起的静载三者耦合作用的结果。根据强矿压发生机理，提出回撤巷道及相邻巷道钻孔卸压和补强支护相结合的控制方案，使其处于“强支、强卸”状态。在相邻31103工作面回撤巷实施强矿压控制技术，通过现场观测和数据分析，表明强矿压控制技术效果良好，可有效保障回撤巷的安全使用。

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煤田地质与勘探

2021年第02期

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98
冲击倾向性煤层注水对钻进中吸钻卡钻的影响及试验

作者(Author)：郝志勇, 李志伟, 潘一山

摘要：应用螺旋钻杆局部预测和评价冲击地压等动力灾害时易发生吸钻、卡钻等钻孔动力现象。为研究具有冲击倾向性煤层注水对吸钻、卡钻的影响规律，通过建立钻杆力学模型分析了吸钻、卡钻动力现象产生机理，探明煤体应力和钻屑量是影响吸钻、卡钻发生的重要影响因素，推导了注水煤体的钻杆推力、钻杆扭矩等钻削力学参数计算公式，分析了煤层注水后煤体应力重分布规律与钻屑量变化规律，并利用钻孔多参量测试系统，在井下对不同含水率煤体进行钻孔试验，从而研究钻杆推力、钻杆扭矩及钻屑量随煤体含水率的变化规律，并结合现场观测到的吸钻、卡钻动力现象，深入研究冲击倾向性煤层注水对煤体力学性质及吸钻、卡钻力学特性的影响。研究结果表明：吸钻时，钻杆推力值明显降低，卡钻时，钻杆扭矩值急剧升高；钻杆推力、钻杆扭矩均值增大幅度和钻屑量均值减小幅度随煤体含水率增大呈现先增大后减小的变化趋势；吸钻、卡钻点随煤体含水率的增大逐渐向煤壁深部转移；井下钻杆推力、钻杆扭矩及钻屑量的数据变化特征与煤体应力分布具有较好的对应关系。研究结果可为冲击地压预测和井下钻孔安全作业提供一定理论借鉴和工程指导。

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煤田地质与勘探

2020年第03期

505

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冲击地压煤层大直径卸压孔快速成孔关键技术

作者(Author)：魏宏超, 王毅, 王博

摘要：为了提高冲击地压矿井大直径卸压钻孔的成孔率和施工效率，通过对冲击地压矿井煤岩体应力特征、卸压孔孔壁扰动动力失稳特性及施工特点的分析，探讨了大直径卸压孔快速施工的关键点在于高效排渣、快速成孔提钻。采用具有1.25 m行程轨道、大通孔动力头的ZDY4000LR型钻机，优化了大直径卸压钻孔施工操作流程，形成了水介质螺旋宽翼片双动力排渣高效成孔工艺方法，并在河南义马矿区和陕西彬长矿区进行了现场试验。结果表明：该工艺技术能够安全、高效地施工大直径卸压钻孔，施工效率较大螺旋钻进技术提高了48.9%，成孔率可达到100%。研究成果对类似冲击地压矿区施工煤层卸压孔提供借鉴。

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煤田地质与勘探

2020年第02期

849

263
钻孔多参量指标预测冲击地压危险性的试验研究

作者(Author)：郝志勇, 王率领, 潘一山

摘要：为准确预测预报冲击地压危险性,提出一种通过监测钻孔过程中钻杆推力、钻杆扭矩与钻屑量等钻孔多参量指标变化规律来预测冲击危险性的方法。利用自主研制的钻孔多参量一体化测试装置,在实验环境下对不同煤体应力状态下的多参量指标进行测试分析,发现钻杆扭矩与钻屑量均随着煤体应力的增大而增大,钻杆推力随着钻进时间的增加呈现先增大再减小,并出现波谷随后增大最后减小的规律。在相同钻机及钻具条件下,进行井下原位钻孔试验,结果表明:随着钻进深度增大,钻杆扭矩与钻屑量变化规律呈现较好一致性,在5m深度前均先增大随后减小;钻杆推力在1～4 m内呈上升趋势,在5 m处下降至波谷位置,随后推力值再次上升,最后呈稳定趋势。对此区域应力分布带情况进行划分,可确定应力峰值点大致在孔深5m处,并利用SPSS数据分析软件初步确定此试验点钻杆推力临界指标为7.5kN,钻杆扭矩临界指标为50.0N·m。研究结果可为冲击地压等煤矿动力灾害危险性的预测预报提供理论基础与工程指导。

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煤田地质与勘探

2018年第06期

182

182
坚硬顶板孤岛工作面冲击地压机理及前兆判别

作者(Author)：张宏伟, 曹煜, 朱峰, 邵凌峰

摘要：以忻州窑矿8939工作面为工程背景,运用弹性板理论分析坚硬顶板破断期间释放的弹性能量值,并利用FLAC3D数值模拟划分工作面回采期间的高应力区域,同时根据分形理论分析微震事件的时间分布、空间分布与冲击地压的内部关联。研究结果表明:坚硬顶板断裂前,悬露顶板由于旋转下沉不断对工作面前方煤体缓慢加载,由于过程缓慢,应力与能量不断向煤岩体深部转移,不易发生冲击地压。当顶板断裂时,会瞬间释放大量的弯曲应变能,对工作面周围煤体产生强大的脉冲作用,若脉冲能量超过冲击地压的临界值,则发生冲击地压的可能性较大。且冲击地压发生之前,煤岩体处于非稳定状态,会与外界积极交换能量,此时微震事件处于活跃期,当微震能量超过一定数值或微震事件的分维值低于某临界值时,易发生冲击地压。

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煤田地质与勘探

2018年第02期

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矿井冲击危险电磁辐射连续监测及预测研究

作者(Author)：刘晓斐, 肖栋, 邵学峰, 李忠辉

摘要：煤岩电磁辐射监测技术可以预测、预报矿井冲击地压和煤与瓦斯突出等煤岩动力灾害。利用中国矿业大学自行研制和开发的KBD7煤岩电磁辐射连续监测系统及数据处理软件,在鹤岗矿业集团南山、峻德等有冲击危险的矿井成功地连续监测了煤矿煤岩电磁辐射。根据监测现场的实际情况,结合监测数据,分析了有冲击危险监测区域的电磁辐射连续监测规律,并提取了其中蕴含的冲击危险前兆信息,用于冲击地压的监测、预报。

煤田地质与勘探

2007年第06期

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华亭煤矿强矿压动力灾害防治技术分析

作者(Author)：赵峰, 齐俊德, 丁自伟

摘要：复杂地质条件下开采深度的增加极易导致强矿压动力灾害的发生。以华煤集团华亭煤矿250102综放工作面及其回采巷道为研究背景,通过SOS微震监测系统拾取回采工作面推进过程中微震(声发射)信号,获取强矿压动力灾害前兆信息特征规律,分析3种不同危险等级(R,O,Y)强矿压的分布规律且判定其危险区域。综合现场开采特征,确定工作面开切眼至400 m范围为危险区域,此期间20 m煤柱侧强矿压显现尤为严重。最终确定了采用"超前顶板深孔爆破+帮侧煤体卸压爆破+顶板煤层注水"相结合的解危措施来减轻和消除强矿压动力灾害现象,保障井下工作人员在工作期间的安全。

煤田地质与勘探

2015年第06期

232