大雁二矿深部煤矿动力灾害综合防治与生产实践

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作者 高峰 《河南科技》 2014年第1X期33-33,共1页

内蒙大雁矿业集团第二煤矿目前开采的三水平三段30#煤层综放工作面距地表垂深600米。自2010年2月份以来,工作面已连续发生7起较强烈的煤岩动力显现。动力灾害发生时工作面没有明显的宏观前兆,具有突发性、瞬时震动性、巨大破坏性的特征... 内蒙大雁矿业集团第二煤矿目前开采的三水平三段30#煤层综放工作面距地表垂深600米。自2010年2月份以来,工作面已连续发生7起较强烈的煤岩动力显现。动力灾害发生时工作面没有明显的宏观前兆,具有突发性、瞬时震动性、巨大破坏性的特征。第二煤矿通过采取"深孔预裂爆破"等综合防治手段,使动力灾害的强度得以明显减弱,保证了煤矿安全生产。 展开更多

关键词 深部煤矿动力灾害 动力型压力释放 深孔预裂爆破

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煤岩动力灾害结构场孕育演化及调控技术

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作者 张俊文 白旭阳 +3 位作者 董续凯 张杨 宋治祥 吴少康 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第1期82-95,共14页

冲击地压、煤与瓦斯突出等是煤矿深部开采中的主要灾害来源,其诱灾机理极为复杂,迄今为止,仍未形成煤矿动力灾害的一体化防控技术。鉴于此,阐述了现有应力场、渗流场及温度场调控动力灾害的机制及其利弊;从煤岩结构演化视角出发,定义了... 冲击地压、煤与瓦斯突出等是煤矿深部开采中的主要灾害来源,其诱灾机理极为复杂,迄今为止,仍未形成煤矿动力灾害的一体化防控技术。鉴于此,阐述了现有应力场、渗流场及温度场调控动力灾害的机制及其利弊;从煤岩结构演化视角出发,定义了结构场的概念,确定了煤矿动力灾害结构调控技术的内涵,揭示了煤矿动力灾害随结构场时空演化的孕育机制及作用机理,提出了煤矿动力灾害结构调控防治一体化技术,并详细分析了应力场、渗流场、裂隙场、温度场等与结构场之间的多场耦合关系,界定了结构场为一级主场,其余均为受结构场源头调控的二级分场;分析了结构调控技术具有主动性、定向性和综合性的特点,揭示了结构调控技术防治煤矿动力灾害的机理,提出了基于结构场演化规律和调控技术的动力灾害防治路径,此路径包括从采前结构设计、采中结构灾变防治到采后结构修复的全过程,实现动力灾害的高效防治。研究成果在内蒙古某典型冲击地压矿井进行工业性试验,结合现场实测数据和煤岩结构反演结果,发现结构调控技术能够有效改变上覆岩层的高低位致灾岩层结构,降低顶板的冲击危险性,减小巷道顶板及围岩的变形,验证了结构调控技术在冲击地压防治领域的高效性。同时在甘肃某突出矿井进行试验,发现盲目采取的钻孔抽采方案无法满足工程实际的需求,而经过结构调控视角设计的水力割缝技术实施后,工作面煤层中裂隙发育完全,贯通了瓦斯运移的通道,最终测定的瓦斯含量验证了上述结论的准确性。2种案例分别从冲击地压和煤与瓦斯突出灾害的视角验证了结构调控技术在煤矿动力灾害防治领域的科学性与合理性。 展开更多

关键词 结构调控技术 结构场 结构演化视角 结构反演 煤矿动力灾害

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2011—2022年煤矿热动力灾害事故特征及发生规律分析 被引量：3

3

作者 刘业娇 崔梦圆 +3 位作者 段泽宇 滕婷 刘洋 李焘 《矿业安全与环保》 CAS 北大核心 2024年第4期96-102,109,共8页

基于2011—2022年全国煤矿热动力灾害事故的统计结果,采用数据统计法,按照煤矿企业性质、事故类型、事故等级和发生地区等4个方面进行综合分析,通过趋势图、柱状图及百分比图对煤矿热动力灾害事故的规律和特点进行总结,并对煤矿热动力... 基于2011—2022年全国煤矿热动力灾害事故的统计结果,采用数据统计法,按照煤矿企业性质、事故类型、事故等级和发生地区等4个方面进行综合分析,通过趋势图、柱状图及百分比图对煤矿热动力灾害事故的规律和特点进行总结,并对煤矿热动力灾害发生的原因进行深入分析。分析结果表明:近12年我国煤矿热动力灾害事故逐渐减少,以瓦斯爆炸类型为主,多以较大事故和重大事故的形式发生;乡镇煤矿企业和国有煤矿企业伤亡损失严重,情况严峻;西南地区和东北地区为事故多发地区。根据分析结果,从政策、经济、监管、企业及技术层面提出了相应的预防措施。 展开更多

关键词 煤矿热动力灾害 瓦斯爆炸 事故特征 规律分析 预防措施

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煤矿典型动力灾害知识库建设现状及发展方向 被引量：10

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作者 高莹 侯凌燕 刘秀磊 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2018年第S1期209-216,共8页

实现煤矿灾害的准确预警和煤矿信息化管理主要在于知识库的建设。首先分析了国内多领域知识库研究现状,对比了不同知识库的建设方法。基于本体模型常作为知识库建设的理论基础,在分析国内外煤矿典型动力灾害领域知识存储方式的基础上,... 实现煤矿灾害的准确预警和煤矿信息化管理主要在于知识库的建设。首先分析了国内多领域知识库研究现状,对比了不同知识库的建设方法。基于本体模型常作为知识库建设的理论基础,在分析国内外煤矿典型动力灾害领域知识存储方式的基础上,对比分析了不同知识库的优缺点。通过分析国内外煤矿典型动力灾害知识库现状,本体理论及本体知识库建设方法,提出一种基于描述逻辑煤矿典型动力灾害OWL本体知识库的建设思路。最后对本体知识库建设存在的问题及未来的研究方向提出了建议。 展开更多

关键词 煤矿动力灾害 灾害预警 知识库 冲击地压 瓦斯

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煤矿典型动力灾害风险精准判识及监控预警关键技术研究进展 被引量：163

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作者 袁亮 姜耀东 +7 位作者 何学秋 窦林名 赵毅鑫 赵旭生 王凯 于庆 卢新明 李红臣 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期306-318,共13页

新一轮能源变革正在孕育,互联网+及智能化发展势头强劲,在总结我国煤矿典型动力灾害预防存在主要问题及思考煤矿监控预警如何面对新一轮科技创新的基础上,提出了煤矿典型动力灾害风险精准判识及监控预警新理念与关键技术。煤矿典型动力... 新一轮能源变革正在孕育,互联网+及智能化发展势头强劲,在总结我国煤矿典型动力灾害预防存在主要问题及思考煤矿监控预警如何面对新一轮科技创新的基础上,提出了煤矿典型动力灾害风险精准判识及监控预警新理念与关键技术。煤矿典型动力灾害风险精准判识及监控预警是在煤炭精准开采的理念指导下,基于多相多场耦合灾变孕育演化机理,利用灾害前兆信息采集传感与多网融合传输技术、多源海量前兆信息提取挖掘方法,能够实现煤矿典型动力灾害前兆信息深度感知、风险精准判识及监控预警的新模式新方法。该模式能够实现煤矿监控预警由传统的经验型、定性型向精准型、定量型转变,全面提升我国煤矿典型动力灾害风险判识及监控预警能力。凝练了煤矿典型动力灾害风险精准判识及监控预警的4个关键科学问题和8个主要研究方向,围绕基础理论研究、关键技术开发和预警平台搭建,重点阐述了12个方面的研究进展,为实现冲击地压、煤与瓦斯突出和煤岩瓦斯复合动力灾害隐患在线监测、智能判识、实时精准预警提供了技术路径。 展开更多

关键词 煤矿典型动力灾害 煤炭精准开采 多场耦合 风险精准判识 监控预警

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中国煤矿动力地质灾害的构造背景与风险区带划分 被引量：38

6

作者 曹代勇 占文锋 +3 位作者 李焕同 李小明 刘德民 魏迎春 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期2376-2388,共13页

煤与瓦斯突出、矿井突水、冲击地压、冒顶等煤矿动力地质灾害对煤炭安全生产构成严重威胁,加强煤矿动力地质灾害形成机理和分布规律研究是确保煤矿安全生产的前提条件和基础工作。煤矿动力地质灾害是静态地质环境与开采扰动耦合作用的结... 煤与瓦斯突出、矿井突水、冲击地压、冒顶等煤矿动力地质灾害对煤炭安全生产构成严重威胁,加强煤矿动力地质灾害形成机理和分布规律研究是确保煤矿安全生产的前提条件和基础工作。煤矿动力地质灾害是静态地质环境与开采扰动耦合作用的结果,区域构造背景通过构造变形产物、构造形成过程和构造应力场等方式决定煤矿床赋存方式和动力环境,从而影响煤矿动力地质灾害的发生。通过实例研究和理论分析,把致灾构造因素归纳为断层构造、褶皱构造、构造复杂程度、构造活动性、煤变形-变质特征、煤层赋存深度等六大类,各类构造因素对不同地质灾害的影响程度不同。研究表明,受煤田构造格局的控制,中国煤矿动力地质灾害具有东强西弱、北强南弱的基本特点;规模大、损失严重的煤矿动力地质灾害主要发生在东部煤田构造域,尤其是大兴安岭—太行山二级构造带以东的东北赋煤构造区中东部、华北赋煤构造区东部和华南赋煤构造区中部,以及受特提斯地球动力学体系与太平洋地球动力学体系复合作用控制的华南赋煤构造区西部。根据致灾构造因素和动力地质灾害特征,结合煤系赋存特点和煤炭开发现状,将基于区域构造背景控制的煤矿动力地质灾害风险等级分为Ⅰ级(低风险)、Ⅱ级(中风险)和Ⅲ级(高风险)等3个等级。从中国煤田构造格局的时空差异性出发,在中国赋煤构造单元框架内进行煤矿主要动力地质灾害风险区带划分,东北、华北、华南和西北四大赋煤构造区共划分煤矿动力地质灾害Ⅲ级区带11个、Ⅱ级区带7个,其余地区属于Ⅰ级区带或未评价区域。 展开更多

关键词 煤矿动力地质灾害 致灾构造因素 煤田构造 区域构造背景 风险区带划分

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煤矿开采动力灾害事故分析及防治对策研究 被引量：13

7

作者 甘林堂 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第12期74-80,共7页

为进一步研究煤矿开采动力灾害发生的机理,预防和减轻煤矿开采动力灾害事故,通过对3起煤矿瓦斯、煤岩动力灾害事故相关技术参数和现场勘察分析,结合张集矿1152(3)回风巷顶板应力转移测定结果,分析了煤岩层结构特征、断层构造带、多因素... 为进一步研究煤矿开采动力灾害发生的机理,预防和减轻煤矿开采动力灾害事故,通过对3起煤矿瓦斯、煤岩动力灾害事故相关技术参数和现场勘察分析,结合张集矿1152(3)回风巷顶板应力转移测定结果,分析了煤岩层结构特征、断层构造带、多因素耦合、采掘应力重新分布与动力灾害发生的关系。研究表明:原岩地应力和构造地应力的共同作用是产生能量积聚,地应力集中的主导因素,构造破坏带两侧一定范围弹性能富积,应力集中,特别容易发生动力灾害事故。坚硬顶板是应力传递转移的载体,完整顶板会加大集中应力的形成及加剧事故的扩大,掘进工作面前方5~10 m为采动应力集中区。在软硬交替煤岩结构条件下,局部地段软弱煤体受压变形弹性能积聚,加之煤体耦合富积瓦斯,降低了始突能量,采掘作业应力重新分布,易诱发煤岩或煤与瓦斯动力灾害事故,且大多数形成二次或多次集中应力(能量)卸放转移,造成能量扩展叠加,导致动力灾害范围或危害性扩大。做好地应力、瓦斯压力、钻屑指标法等冲击动力参数指标测定,通过开采保护层卸压或预裂爆破人工切断坚硬顶板,避免应力集中并切断应力传递途径,可达到减少冲击动力事故发生的目的。 展开更多

关键词 冲击地压 应力集中 断层构造带 煤矿动力灾害

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用于煤矿热动力灾害监测的一氧化碳传感器 被引量：6

8

作者 姜萌 冯文彬 +2 位作者 高慧 张蒙 孟祥宁 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第S02期793-799,共7页

煤矿热动力灾害主要分为瓦斯爆炸和煤自燃2种情况,在采空区2种灾害并非单独存在。煤自燃产生的一氧化碳含量较低,需要高灵敏度在线监测,而瓦斯爆炸预警需要满足快速响应和大量程。可调谐激光吸收光谱技术(TDLAS)采用窄线宽激光器,选择... 煤矿热动力灾害主要分为瓦斯爆炸和煤自燃2种情况,在采空区2种灾害并非单独存在。煤自燃产生的一氧化碳含量较低,需要高灵敏度在线监测,而瓦斯爆炸预警需要满足快速响应和大量程。可调谐激光吸收光谱技术(TDLAS)采用窄线宽激光器,选择性更好,因此适用于复杂的井下环境。但面对复合灾害监测,一氧化碳的特征吸收峰在近红外波段线强较弱,容易被其他井下背景气体(乙烷、乙烯、二氧化碳、水汽)谱线覆盖,造成误报警。因此选择2330 nm波段的一氧化碳吸收峰,该波段一氧化碳吸收峰强度高,可以实现高灵敏度检测,其次水汽在该波段的吸收峰较弱,只要识别甲烷和一氧化碳即可避免干扰。根据高分辨率分子透射吸收数据库HITRAN,可查询并计算该波段一氧化碳特征峰的吸收系数,及相邻的甲烷特征峰的吸收系数。基于可调谐激光吸收光谱技术TDLAS,采用2330 nm激光器,相应波段小型气室和锁相模块研制一氧化碳传感器。测试该传感器性能,结果表明,一氧化碳的1σ检测限为2.14×10_(-7),3σ检测限为6.4×10_(-7)。测试0~5×10_(-4)内的线性度优于2%。充入不同谐波信号气体,控制流速为10 mL/min,刷新时间2 s,测试响应时间T_(90)为6 s。为实现井下复杂背景下的一氧化碳准确检测,笔者提出一种组分智能识别方法。增加激光器波长扫描范围,扫描一氧化碳和其相邻的甲烷谱线,同时获得背景气的组分和谐波信号信息,甲烷检测限为1×10_(-6),与HITRAN数据库计算结果相符。充入混合气进行验证,测试结果表明,该方法可以实现一氧化碳和甲烷组分识别,避免井下复杂气体作为背景的交叉干扰,同时可以实现对一氧化碳气体的快速、高灵敏度测量,满足复合灾害监测的需求。 展开更多

关键词 煤矿热动力灾害监测 一氧化碳传感器 可调谐激光吸收光谱技术(TDLAS) 组分识别 混合气检测

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矿井动力灾害实时在线监测系统设计 被引量：2

9

作者 李祥和 《工矿自动化》 北大核心 2018年第7期91-95,共5页

针对目前煤矿深部动力灾害的监测主要依赖于在线采集装置,无法实现数据的并行和快速采样的缺点,设计了一套动力灾害实时在线监测系统。该系统利用声发射、瓦斯、应力等传感器实时监测矿井动力灾害发生过程中煤岩释放的应变能及瓦斯浓度... 针对目前煤矿深部动力灾害的监测主要依赖于在线采集装置,无法实现数据的并行和快速采样的缺点,设计了一套动力灾害实时在线监测系统。该系统利用声发射、瓦斯、应力等传感器实时监测矿井动力灾害发生过程中煤岩释放的应变能及瓦斯浓度、煤岩应力参数,利用监测站实时采集、处理各种传感器信号,通过上位机数据管理软件对特征参数指标变化规律进行有效分析、结果预警等,从而实现了对动力灾害的连续动态监测。实际应用结果证明了该系统的可靠性。 展开更多

关键词 煤炭开采 煤矿深部动力灾害 声发射 在线监测

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矿井张量电阻率法理论基础研究 被引量：8

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作者 岳建华 杨海燕 +4 位作者 苏本玉 李锋平 刘志新 姜志海 宋雷 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期2464-2471,共8页

煤矿采掘活动诱发的局部和微观电各向异性特征时空演变规律有望成为煤矿动力灾害预测预报的新机制。张量电阻率测量是掌握和认识电各向异性特征的重要方法途径,煤矿井下具有开展张量电阻率测量的独特优势。在岩石电各向异性物理机制分... 煤矿采掘活动诱发的局部和微观电各向异性特征时空演变规律有望成为煤矿动力灾害预测预报的新机制。张量电阻率测量是掌握和认识电各向异性特征的重要方法途径,煤矿井下具有开展张量电阻率测量的独特优势。在岩石电各向异性物理机制分析的基础上,结合煤矿井下实际,提出了适合煤矿井下条件的张量电阻率测量方法。以层状各向异性介质模型为例,采用模拟计算的方法对地层倾角、走向变化时的视电阻率方向特性进行了分析;建立了巷道底板岩溶发育全空间模型,从宏观电各向异性的角度分析和验证了电阻率测量所具有的方向性。研究结果表明,采动影响使煤岩体具有电各向异性特征,采动裂隙内的水气富集程度也对煤层横向和纵向电阻率产生明显影响;含水量越大,各向异性系数越高。受上覆和下伏地层电阻率影响,各向异性地层的张量电阻率幅值显示出层状地层的综合反映;其电阻率幅值与裂隙带倾角大小有关,不受地层走向影响,但视电阻率的椭圆分布会随地层走向而发生旋转,旋转的角度依赖于地层走向的变化。这说明采动岩体变形、破坏与流体运移必然会引起含煤地层电各向异性特征的规律性时空演变。通过实时动态测量煤岩体的张量电阻率,可以识别和发现因采掘活动、流体运移引起的局部、微观电各向异性特征。在应力峰值未到达之前,及时捕捉煤矿动力灾害孕育、发展的先兆信息,并在应力释放前的可逆阶段采取预防措施,可从源头上避免煤矿重大动力灾害的发生。 展开更多

关键词 矿井电阻率法 张量测量 各向异性 煤矿动力灾害

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循环载荷下煤样能量转化与碎块分布特征 被引量：33

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作者 李杨杨 张士川 +4 位作者 文志杰 赵仁乐 曹志国 伦庆忠 白景志 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1411-1420,共10页

煤矿开采中煤体常处于反复加卸载过程,研究煤体在不同加载速率重复载荷作用下的能量转化与破坏机制对认清煤矿动力灾害本质具有指导意义。利用MTS815.03伺服实验系统,通过单轴循环加卸载试验,结合能量和分形理论,获得了不同加载速率下... 煤矿开采中煤体常处于反复加卸载过程,研究煤体在不同加载速率重复载荷作用下的能量转化与破坏机制对认清煤矿动力灾害本质具有指导意义。利用MTS815.03伺服实验系统,通过单轴循环加卸载试验,结合能量和分形理论,获得了不同加载速率下煤样变形破坏各阶段能量积聚、耗散和释放的转化机制及其与煤样碎块块度分布规律的内在关系,为开展重复载荷作用下煤岩破裂响应及破坏机制的研究提供依据。试验结果表明:煤样能量转化具有明显的阶段性特征,可分为能量初始积累阶段、能量加速积累阶段和能量快速耗散阶段。煤样破坏前耗散能所占比例经历了高—低—高的过程,而弹性能则相反,加载后期弹性能比例下降或耗散能比例的升高,预示着煤样进入加速破坏阶段;能量集聚和释放与加载速率密切相关,随着加载速率的增大,峰值前弹性能所占比例逐渐增加,煤样破坏前更多的能量以弹性能形式储存在煤样体内,岩石破坏后,更多的能量被释放出来,煤样破坏越剧烈,其宏观破坏形态由剪切张拉和劈裂破坏向弹射破坏过渡;循环加卸载下煤样碎块分形特征具有明显的分段性,在小于尺寸阈值范围内具有较好的自相似性特征,不同加载速率下碎块分形维数为2~3,且随加载速率的增加成线性增长;加载速率越大碎块分形维数越大,煤样破碎程度越高,大块碎块所占比例越小,煤样碎块越破碎且单块碎块质量越小,煤样发生动力灾害的危险性越大。 展开更多

关键词 煤矿动力灾害 循环加卸载 能量转化 加载速率 分形

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面向煤炭精准开采的物联网架构及关键技术 被引量：48

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作者 袁亮 《工矿自动化》 北大核心 2017年第10期1-7,共7页

在剖析煤矿生产物流系统存在问题的基础上,围绕煤炭精准开采科学构想和矿山物联网发展现状,提出了面向煤炭精准开采的物联网概念及内涵,凝练出其5种关键技术,即多源信息智能感知、多网融合传输、多参量信息分析处理、基于云技术的灾害... 在剖析煤矿生产物流系统存在问题的基础上,围绕煤炭精准开采科学构想和矿山物联网发展现状,提出了面向煤炭精准开采的物联网概念及内涵,凝练出其5种关键技术,即多源信息智能感知、多网融合传输、多参量信息分析处理、基于云技术的灾害监控预警、矿井灾害应急救援;指出基于透明地球的煤炭精准开采和基于物联网的智能感知是实现未来无人矿山的两大技术体系,其中精准开采是技术核心,物联网是技术保障;以煤矿动力灾害精准预警物联网为例,阐述了其包含感知层、网络层、应用层和公共技术的体系架构,并介绍了其工程应用,为实现煤炭精准开采科学构想提出了技术路径。 展开更多

关键词 煤炭精准开采 矿山物联网 煤矿生产物流系统 煤矿动力灾害 智能感知 多网融合 精准预警 应急救援

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