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急倾斜巨厚煤层掘进巷道冲击危险时序及等级智能预测 被引量：2
1
作者 崔峰 宗程 +3 位作者 来兴平 何仕凤 张随林 贾冲 《煤炭学报》 北大核心 2025年第2期845-861,共17页
实现煤矿冲击地压智能预警对于保障矿井安全作业具有重要意义。以新疆某矿急倾斜巨厚煤层的掘进巷道冲击地压发生时序智能分级预测作为背景,分析了急倾斜巨厚煤层巷道掘进期间各微震信息指标的时空演化规律,利用遗传算法(Genetic Algori... 实现煤矿冲击地压智能预警对于保障矿井安全作业具有重要意义。以新疆某矿急倾斜巨厚煤层的掘进巷道冲击地压发生时序智能分级预测作为背景,分析了急倾斜巨厚煤层巷道掘进期间各微震信息指标的时空演化规律,利用遗传算法(Genetic Algorithm,GA)优化的随机森林(Random Forest,RF)对预测冲击发展趋势性能较高的多项指标进行了优选,基于相空间重构技术(Phase Space Reconstruction,PSR)将数据映射至高维空间进行重构,结合长短期记忆神经网络(Long Short-Term Memory,LSTM)训练学习高维度数据特征,构建了基于深度学习与多元混沌时序的急倾斜巨厚煤层冲击地压预测模型(PSR-LSTM),依据现场实际对模型的预测性能进行了评价。结果表明:急倾斜巨厚煤层巷道掘进下各微震信息指标对冲击预警的敏感性较强,彼此之间具有显著的相关性;优选出了预测冲击发展趋势性能较高的6项微震信息指标;多项指标的时间序列具有混沌特性,经过相空间重构后再进行LSTM学习训练,可有效增强模型的数据利用率与预测精度,所构建的PSR-LSTM模型在指定预测时长为1 d的情况下,预测准确率可达0.9135、F1值可达0.9116,均优于未经重构的LSTM模型。模型较好地预测了急倾斜巨厚煤层掘进巷道发生冲击危险的时序趋势及危险等级,研究方法可为急倾斜巨厚煤层掘进巷道冲击地压发生的智能预测预警提供借鉴与参考。 展开更多
关键词 急倾斜巨厚煤层 掘进巷道 冲击地压 多元混沌时序 相空间重构 深度学习
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倾斜厚煤层托顶煤掘进巷冲击地压机制与防冲布巷优化研究 被引量：2
2
作者 吕鹏飞 耿伊健 +3 位作者 孙宇霆 王永亮 刘洋 梁野 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2025年第2期106-120,共15页
为探究倾斜厚煤层掘进巷冲击地压机制及其有效的防治优化措施,以新疆某煤矿(4–5)06W胶带巷掘进发生顶板型冲击地压为背景,运用现场勘察、室内实验、力学建模及数值模拟等方法开展了研究,总结了倾斜厚煤层托顶实体煤掘进巷冲击地压显现... 为探究倾斜厚煤层掘进巷冲击地压机制及其有效的防治优化措施,以新疆某煤矿(4–5)06W胶带巷掘进发生顶板型冲击地压为背景,运用现场勘察、室内实验、力学建模及数值模拟等方法开展了研究,总结了倾斜厚煤层托顶实体煤掘进巷冲击地压显现特征,将冲击巷道破坏范围划分闭合区、严重破坏区及严重变形区,通过现场勘察确定了巷道顶煤是冲击主体,分析了煤层倾角、厚度及巷道煤岩组合对冲击地压发生的影响特征,数值反演了工程背景下的冲击动力现象,探讨了冲击地压发生的力学机制,并提出巷道继续掘进防冲优化布置及解危卸压方案。研究结果表明:(1)随煤层倾角的增大,正应力持续增大,但变化范围较小;顶板承受的切应力分为减小、缓慢增加和急速增加3个阶段;计算得出工程背景下半煤岩巷道掘进积聚的能量大于煤层巷道;(2)倾斜厚煤层托顶实体煤巷道掘进冲击机制包括3方面,①煤层倾角引发的顶板应力非均衡分布,②锚索过长导致不能充分发挥其悬吊组合作用,锚固效果较差,③倾斜下滑力与原水平应力共同作用易诱发巷道顶板煤体离层冒落;(3)提出了巷道继续掘进防冲优化方案,通过微震监测得出煤岩体积聚的能量由剧烈释放转为高频低能释放,巷道掘进冲击危险性显著降低,实现了(4–5)06W工作面剩余巷道的安全掘进。 展开更多
关键词 倾斜厚煤层 掘进巷道 冲击地压机制 防冲优化
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急倾斜巨厚煤层掘进巷道贯通期间冲击地压防治研究
3
作者 冯攀飞 朱红伟 +2 位作者 宗程 崔峰 刘江峰 《西安科技大学学报》 北大核心 2025年第3期512-523,共12页
掘进巷道贯通期间应力集中易诱发冲击地压灾害,保障巷道安全掘进贯通具有重要意义。以新疆乌东煤矿急倾斜巨厚煤层巷道的贯通掘进为背景,采用FLAC^(3D)数值模拟方法,分析了巷道贯通期间围岩应力和能量分布特征及演化规律;制定了急倾斜... 掘进巷道贯通期间应力集中易诱发冲击地压灾害,保障巷道安全掘进贯通具有重要意义。以新疆乌东煤矿急倾斜巨厚煤层巷道的贯通掘进为背景,采用FLAC^(3D)数值模拟方法,分析了巷道贯通期间围岩应力和能量分布特征及演化规律;制定了急倾斜巨厚煤层巷道贯通期间的冲击地压防控策略和方案;利用多项微震物理指标,分析了巷道贯通期间能量的时序变化特征,并对卸压效果进行了评估。结果表明:巷道垂直应力、水平应力、能量峰值随着贯通距离的逐渐减少均有增大的趋势,应力和能量集中区域主要出现在两掘进面之间;接近贯通位置50~120 m时,微震能量频次增加,b值出现骤降趋势,S值、EEM值出现逐渐递增趋势;巷道即将贯通时,微震频次有较大幅度的上下波动,能量出现少量异常高值,b值再次迅速下降,S值下降至低值,EEM值骤降至极小值;卸压后单日平均释放总能量下降了60.7%;单日总频次下降了62.8%;b值、S值、EEM值能很好地反映巷道掘进时煤岩的活动特征,在反掘段内均未偏离正常水平,卸压防控措施效果良好。研究结果可对急倾斜巨厚煤层掘进巷道贯通期间冲击地压的防治提供借鉴与参考。 展开更多
关键词 急倾斜巨厚煤层 巷道贯通 冲击地压 数值模拟 微震物理指标
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急倾斜特厚煤层冲击地压防治探索与总结 被引量：12
4
作者 窦林名 王永忠 +3 位作者 卢方舟 贺虎 何江 张强 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期84-94,共11页
急倾斜特厚煤层开采顶板破断运动复杂,应力和能量演化规律特殊,在深部“三高一扰动”影响下,冲击地压防治不容乐观。基于某矿2016年冲击地压事故后急倾斜特厚煤层水平分段开采冲击地压防治经验,从急倾斜特厚煤层水平分段开采冲击地压发... 急倾斜特厚煤层开采顶板破断运动复杂,应力和能量演化规律特殊,在深部“三高一扰动”影响下,冲击地压防治不容乐观。基于某矿2016年冲击地压事故后急倾斜特厚煤层水平分段开采冲击地压防治经验,从急倾斜特厚煤层水平分段开采冲击地压发生机理、瓦斯突出与冲击地压综合防治和冲击地压管理详细介绍了该矿7年来急倾斜特厚煤层冲击地压防治经验。冲击地压发生机理方面,建立了顶板岩层倾斜悬臂梁模型,揭示了顶、底板覆岩结构破断失稳演化过程,划分了夹持煤体受力状态分区,提出了急倾斜特厚煤层冲击“夹持理论”。瓦斯突出与冲击地压综合防治方面,基于冲击地压灾害控制解危技术的强度弱化减冲理论,结合原有防突措施体系,提出了既能防冲且对防突有利的解危措施,形成了某矿瓦斯/CO_(2)突出-冲击地压“双防”技术体系,建立了适用于某矿急倾斜特厚煤层水平分段开采的冲击地压防治体系,以钻屑量和瓦斯吸解值验证了瓦斯突出防治的强度保障,同时以加强实施卸压措施工作面的微震事件分布及各能级总频次和能量对比,论证说明了卸压方案防治效果的有效性。冲击地压管理方面,形成了预测评价、监测预警、治理预防、效果检验、安全防护和教育培训“六位一体”综合防治架构,基于《煤矿安全规程》和《防治煤矿冲击地压细则》等各项规定,制定了Q/YJMD-—FC 0104-2022《窑街煤电集团有限公司煤矿冲击地压防治第四部分:冲击地压防治技术规范》。 展开更多
关键词 冲击地压 急倾斜特厚煤层 冲击“夹持理论” 安全防控 水平分段开采
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急倾斜深埋巨厚煤层掘巷冲击地压前兆特征及其灾害防治 被引量：12
5
作者 来兴平 贾冲 +6 位作者 胥海东 崔峰 刘旭东 王昊 陆长亮 张随林 何仕凤 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期337-350,共14页
随着冲击地压矿井逐渐向深开采,其巷道掘进伴随的冲击显现愈发强烈。针对巷道掘进过程中的冲击地压有效防治问题,以新疆乌东煤矿急倾斜煤层矿井为例,运用微震监测对巷道掘进的冲击地压时空前兆特征加以分析。结合巷道掘进的应力与能量... 随着冲击地压矿井逐渐向深开采,其巷道掘进伴随的冲击显现愈发强烈。针对巷道掘进过程中的冲击地压有效防治问题,以新疆乌东煤矿急倾斜煤层矿井为例,运用微震监测对巷道掘进的冲击地压时空前兆特征加以分析。结合巷道掘进的应力与能量变化数值模拟分析,揭示巷道掘进的冲击地压发生机理,提出急倾斜巨厚煤层巷道冲击地压防治策略,并完成现场工程实践验证。研究结果表明:急倾斜巨厚煤层巷道掘进的冲击地压发生前第2~5天出现微震总能量极低值,或存在至少4 d的能量潜伏期;冲击地压发生前5 d普遍存在3 d以上的最大能量占比高频波动期。冲击地压发生前存在明显缺震现象,发生位置集中分布在距离掘进工作面较近的微震能量极小值区间范围内,或位于微震能量极值区间附近的微震频次极小值区间范围内,且冲击地压事件位于冲击变形能指数较高区域。急倾斜巨厚煤层水平分段综放开采的坚硬覆岩结构不易破断,使得巷道掘进存在上水平采空区两侧“双翼型”应力集中,掘进工作面前方与巷道底部受顶底板岩层相互挤压的应力集中分布且能量积聚显著,随着巷道掘进深度增加其应力集中与能量积聚进一步增强,容易诱发冲击地压等动力灾害。综合分析形成急倾斜巨厚煤层巷道掘进的工作面爆破卸压、巷道钻孔卸压与补强支护、复杂区域架蓬的冲击地压防治策略。结合冲击地压时空前兆异常为及时加强卸压力度提供时机。通过工作面与巷道卸压使得掘进期间未发生单日累计1×105 J以上微震能量,在对支护优化调整与复杂区域重点防护后,巷道掘进日均微震能量降至2.2 kJ,其1 kJ以上微震事件占比下降且巷道断面整体平整。研究结果为急倾斜巨厚煤层巷道安全掘进提供了科学依据。 展开更多
关键词 急倾斜巨厚煤层 巷道掘进 冲击地压 前兆特征 防治策略
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煤层厚度影响下大直径钻孔卸压释能机理 被引量：10
6
作者 张东晓 王翔宇 +5 位作者 郭伟耀 张悦颖 赵同彬 吴震 方恒宇 张骞 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期40-50,共11页
煤层厚度变化是影响大直径钻孔卸压效果的重要因素之一。基于等效弹性模量原理建立了大直径钻孔卸压弹性力学模型,以某矿不同工作面为工程背景,研究了不同煤层厚度条件下大直径钻孔卸压煤体应力分布特征和能量释放规律,探讨了煤层厚度... 煤层厚度变化是影响大直径钻孔卸压效果的重要因素之一。基于等效弹性模量原理建立了大直径钻孔卸压弹性力学模型,以某矿不同工作面为工程背景,研究了不同煤层厚度条件下大直径钻孔卸压煤体应力分布特征和能量释放规律,探讨了煤层厚度影响下大直径钻孔卸压释能机理。研究结果表明:当大直径钻孔卸压参数相同时,薄煤层中原岩应力、钻孔切向应力及其塑性区范围均大于厚煤层;大直径钻孔周边应力峰值随煤层厚度增加呈非线性减小趋势,当煤层厚度由1 m增加到9 m,应力峰值由23.2 MPa降低到20.2 MPa,降低12.9%;大直径钻孔卸压释能率随着煤层厚度增加呈减小趋势,当煤层厚度由1 m增加到9 m,大直径钻孔卸压释能率由68.7%降低到45.8%,即相同大直径钻孔卸压参数条件下薄煤层卸压效果更好;当大直径钻孔卸压参数相同时,钻孔切向应力随着煤层厚度增加而减小,导致煤体破碎区和塑性区范围以及存储弹性能释放量减小,即钻孔卸压释能率降低。某矿1208工作面和1203工作面煤层厚度分别为9.08、4.95 m,虽然两工作面采取了相同的大直径钻孔参数,但1208工作面巷道围岩变形破坏更为严重,对大直径卸压钻孔参数优化后,煤体平均钻屑量由2.48 kg/m下降到1.76 kg/m,表明随着煤层厚度增加,需采取减小钻孔间距、增大钻孔直径等措施来达到更好的卸压效果。 展开更多
关键词 冲击地压 大直径钻孔 煤层厚度 应力演化 卸压释能
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特厚煤层掘进巷道冲击地压机理及影响因素 被引量：4
7
作者 彭雨杰 王强 +6 位作者 曹安业 薛成春 吕国伟 郝琪 刘耀琪 白贤栖 李东 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期25-39,共15页
【目的】特厚煤层掘进巷道冲击地压灾害频发,已成为制约矿井安全生产的最主要问题,其冲击机理及影响因素研究对特厚煤层掘进巷道冲击地压灾害防控具有重要意义。【方法】基于甘肃某矿250107-1特厚煤层掘进巷道,建立特厚煤层掘进巷道冲... 【目的】特厚煤层掘进巷道冲击地压灾害频发,已成为制约矿井安全生产的最主要问题,其冲击机理及影响因素研究对特厚煤层掘进巷道冲击地压灾害防控具有重要意义。【方法】基于甘肃某矿250107-1特厚煤层掘进巷道,建立特厚煤层掘进巷道冲击失稳判别指标,采用FLAC^(3D)模拟特厚煤层掘进巷道围岩能量分布规律,提出特厚煤层掘进巷道围岩能量分区特征,揭示特厚煤层掘进巷道冲击机制,分析不同因素下特厚煤层掘进巷道围岩损伤程度及冲击地压发生潜在风险。【结果和结论】研究表明,特厚煤层掘进巷道围岩弹性应变能分为3个区域:能量积聚区、能量释放区、能量缓冲区,弹性应变能积聚区域是特厚煤层掘进巷道冲击危险主要来源,塑性耗散能积聚区域是围岩损伤主要区域。巷道开挖后受巷道开挖卸荷及掘进扰动作用影响,深部围岩弹性能量积聚程度增大,浅部围岩损伤程度增大,深部岩体积聚弹性能量大量释放并推动浅部损伤围岩瞬间位移,诱发冲击地压。巷道两帮冲击地压发生潜在风险随水平构造应力增大而增大,巷道顶底煤冲击地压发生潜在风险随开采扰动应力的增大先增大后减小,动载扰动对围岩损伤程度影响较大,冲击地压发生潜在风险区域逐渐向巷道两侧转移。提出了特厚煤层掘进巷道“卸压-降载-补强”协同防控思路,有效降低了掘进过程的冲击地压危险性,对特厚煤层掘进巷道冲击地压防治提供一定的借鉴经验。 展开更多
关键词 特厚煤层 掘进巷道 冲击地压 能量演化 影响因素
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弱化浅层岩体防治急倾斜特厚煤层冲击地压研究 被引量：7
8
作者 钟涛平 李振雷 +4 位作者 何学秋 宋大钊 胡旭聪 刘旭东 周超 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第3期16-29,共14页
急倾斜特厚煤层受其特殊的地质、应力和开采技术条件影响,冲击地压防治方法与一般煤层存在较大差异。将理论推导、数值模拟、现场监测等方法相结合,研究了急倾斜特厚煤层的岩层弯曲和煤层能量积聚特征,提出了弱化浅层岩体防治急倾斜特... 急倾斜特厚煤层受其特殊的地质、应力和开采技术条件影响,冲击地压防治方法与一般煤层存在较大差异。将理论推导、数值模拟、现场监测等方法相结合,研究了急倾斜特厚煤层的岩层弯曲和煤层能量积聚特征,提出了弱化浅层岩体防治急倾斜特厚煤层冲击地压的方法,得到了防冲关键参数,并进行了工程应用。研究结果表明,急倾斜特厚煤层岩层弯曲时内部岩体破裂释放能量是动载的主要来源,采空区两侧围岩转移、传递至煤层的水平集中应力是静载和能量积聚的主要来源;防治急倾斜特厚煤层冲击地压应弱化工作面浅层岩体的应力传递能力,来降低传递至工作面的动载扰动强度以及转移、传递至煤层的水平集中应力。基于此提出了通过浅孔爆破措施弱化急倾斜特厚煤层浅层岩体的防冲方法。现场工程应用表明,矿井补强浅孔爆破后,工作面微震事件总能量降低了42.38%、总数量增大了471.74%,说明工作面的能量释放由大能量剧烈释放逐渐转为小能量平缓释放,且未再发生过冲击显现,冲击地压危险得到有效控制。研究成果可为类似条件矿井防治冲击地压提供参考。 展开更多
关键词 急倾斜特厚煤层 冲击地压 应力传递 岩体爆破 微震能量
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近距离冲击地压煤层开采遗留煤柱与断层复合影响下冲击危险性研究 被引量：1
9
作者 冯美华 赵森 +3 位作者 闫耀东 郝电伟 李文帅 史庆稳 《中国矿业》 北大核心 2024年第6期174-182,共9页
我国主要冲击地压矿井往往同时赋存多层可采煤层,多煤层协同安全开采是事关我国能源安全的重要课题。近距离冲击地压煤层开采时,上部煤层留设的煤柱承载了较高的上覆岩层载荷,给下部煤层开采带来了较大的风险。当遗留煤柱下发育断层时,... 我国主要冲击地压矿井往往同时赋存多层可采煤层,多煤层协同安全开采是事关我国能源安全的重要课题。近距离冲击地压煤层开采时,上部煤层留设的煤柱承载了较高的上覆岩层载荷,给下部煤层开采带来了较大的风险。当遗留煤柱下发育断层时,该遗留煤柱导致的应力集中区与断层围岩附近的应力异常区产生的复合作用对工作面开采产生巨大影响。本文以陕西彬长大佛寺煤矿40201工作面为研究对象,理论分析了上煤层遗留煤柱和断层复合作用对下部冲击地压煤层开采时冲击危险性的影响,采用地震波层析成像技术和微震监测技术,分别探明了遗留煤柱和断层复合作用下工作面围岩静载荷、动载荷分布规律。研究结果表明:煤层中的断层破碎带在上覆遗留煤柱作用下产生的静载荷集中区域会向断层两盘远处转移,使得断层更易发生滑移失稳;在遗留煤柱和断层的复合作用下,工作面“见方”区域来压早于理论预测结果,且来压强度增大;工作面动载显现以遗留煤柱下区域为主,遗留煤柱的存在增大了工作面超前支承压力的影响范围。本文研究可对类似条件下的冲击地压煤层开采提供一些借鉴。 展开更多
关键词 近距离煤层 冲击地压 遗留煤柱 断层 地震波层析成像 微震监测
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基于机器学习的急倾斜巨厚煤层掘进巷道冲击地压预测方法 被引量：3
10
作者 蒋新军 刘旭东 +4 位作者 李军权 冯攀飞 宋炳霖 朱红伟 宗程 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第3期91-103,共13页
针对急倾斜巨厚煤层掘进巷道冲击地压前兆信息挖掘不充分的困境,以新疆乌东煤矿急倾斜巨厚煤层掘进巷道的冲击危险预警为背景,探究了多项物理指标的演化规律,采用BP神经网络、随机森林(RF)、支持向量机(SVM)、梯度提升决策树(GBDT)等4... 针对急倾斜巨厚煤层掘进巷道冲击地压前兆信息挖掘不充分的困境,以新疆乌东煤矿急倾斜巨厚煤层掘进巷道的冲击危险预警为背景,探究了多项物理指标的演化规律,采用BP神经网络、随机森林(RF)、支持向量机(SVM)、梯度提升决策树(GBDT)等4种机器学习算法,分别建立了急倾斜巨厚煤层掘进巷道冲击地压的预测模型,并对各模型预测性能进行了验证和实例分析,明确了掘进条件下神经网络算法对急倾斜巨厚煤层各指标的敏感性分布。研究结果表明:机器学习算法能够有效提取出各物理指标发展趋势中蕴含的冲击前兆特征其中BP神经网络算法的建模精度最高,相较于其他模型平均绝对误差分别降低了58.44%55.64%,26.37%;R^(2)分数分别提高了11.25%,8.37%,3.66%;依据BP神经网络算法得到的各物理指标敏感性排序分别为A(b)值、b值、矿震活动度S值、等效能级参数EEM值、缺震值、算法复杂性AC值;应用R值评分法对乌东煤矿急倾斜巨厚煤层掘进巷道的冲击预警进行了效能验证结果表明该模型预测准确率较好,总体预测准确率为90.65%,并成功预测了掘进期间的两次大能量事件,该方法适用于急倾斜巨厚煤层掘进巷道的防冲预警,建立的模型对于冲击地压危险的预测有着较好的潜力,研究结果可为类似条件下急倾斜煤层冲击危险的演化发展提供参考。 展开更多
关键词 急倾斜巨厚煤层 冲击地压 机器学习 BP神经网络
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厚煤层掘进工作面强震动诱发底煤卸压失效机理研究 被引量：1
11
作者 刘玉宾 朱斯陶 +5 位作者 张修峰 王绪友 李增强 周均忠 张斌 王高昂 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第5期104-115,共12页
针对厚煤层掘进工作面底煤爆破断底卸压后仍发生冲击地压的现象,以新疆硫磺沟煤矿厚煤层掘进工作面为工程背景,采用现场调研、理论分析、数值模拟等方法,对厚煤层掘进工作面强震动诱发底煤卸压失效机理进行研究。研究结果表明:由于掘进... 针对厚煤层掘进工作面底煤爆破断底卸压后仍发生冲击地压的现象,以新疆硫磺沟煤矿厚煤层掘进工作面为工程背景,采用现场调研、理论分析、数值模拟等方法,对厚煤层掘进工作面强震动诱发底煤卸压失效机理进行研究。研究结果表明:由于掘进导致围岩卸荷过程中煤体剪切破坏产生强烈震动,震动波能量主要被松散底煤吸收,最终导致底煤发生冲击;提出了强震动诱发底煤卸压失效的能量判据,基于此计算得到硫磺沟煤矿厚煤层掘进工作面底煤抛出高度=1.26 m,验证了理论分析的准确性,同时得到卸压底煤冲击的临界震源能量hc=13.7 k J;最后通过FLAC3D模拟了不同震源能量对卸压底煤的扰动效应,得到当震源总能量为22, 32, 42 k J时,底煤最大垂直速度分别为4.32, 6.91, 16.65 m/s,底煤最大位移量分别为0.11, 0.57, 1.40 m;底煤垂直速度随着震源总能量的增加不断增大,随着动载作用时间的增加呈现先迅速增大后迅速减小最后衰减为零的趋势;底煤位移随着震源总能量的增加而增大,随着动载作用时间的增加其增大趋势逐渐变缓,在动载作用时间为3/5个周期时达到最大值,辅助验证了理论分析的准确性。 展开更多
关键词 厚煤层 冲击地压 震动波 厚底煤 卸压失效 底煤冲击能量指数
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新巨龙煤矿煤层大巷冲击地压防治技术 被引量：4
12
作者 白光超 贾海宾 +1 位作者 卢绪涛 赵荣学 《煤炭工程》 北大核心 2024年第6期89-95,共7页
针对新巨龙煤矿3303工作面回采末期开采扰动对煤层大巷产生的冲击地压风险,采用微震监测分析了开采期间工作面超前煤岩体破裂的分布和演变规律,理论分析了大巷保护煤柱区应力分布形态,数值模拟分析了工作面开采前后大巷煤柱区应力分布... 针对新巨龙煤矿3303工作面回采末期开采扰动对煤层大巷产生的冲击地压风险,采用微震监测分析了开采期间工作面超前煤岩体破裂的分布和演变规律,理论分析了大巷保护煤柱区应力分布形态,数值模拟分析了工作面开采前后大巷煤柱区应力分布特征及煤层大巷在工作面采动影响下的应力分布及演变规律,阐述了新巨龙煤层大巷区域冲击地压发生机理。研究表明:大巷保护煤柱区域应力呈“马鞍形”分布,受工作面采动影响,应力与超前支承压力叠加逐渐增大。工作面回采末期,采空区连通范围增大也导致支承压力峰值增大。3303工作面超前支承压力影响范围约为180 m,工作面距大巷小于180 m时,受采动垂直应力影响较明显,巷道帮部冲击风险增强。此外,通过优化3303工作面终采线位置,采取巷道加强支护、巷道煤体卸压及顶板爆破卸压等针对性防治方案,工作面回采末期大巷区域矿震少且能量低,冲击地压防治效果显著。 展开更多
关键词 煤层大巷 冲击地压 微震监测 数值模拟 灾害防治
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近直立煤层顶底板爆破防冲方法数值模拟研究
13
作者 蒋新军 苗春光 +3 位作者 胡旭聪 钟涛平 刘旭东 李振雷 《煤炭工程》 北大核心 2024年第9期105-111,共7页
近直立煤层由于顶底板的挤压撬动作用,其冲击地压防治难度较大,本研究以乌东煤矿南采区为工程背景,进行了近直立煤层顶底板岩体爆破卸压防冲方法的研究。通过案例分析、数值模拟和现场验证等方法,分析了近直立煤层发生冲击地压期间采取... 近直立煤层由于顶底板的挤压撬动作用,其冲击地压防治难度较大,本研究以乌东煤矿南采区为工程背景,进行了近直立煤层顶底板岩体爆破卸压防冲方法的研究。通过案例分析、数值模拟和现场验证等方法,分析了近直立煤层发生冲击地压期间采取的深孔爆破措施卸压防冲效果。尽管深孔爆破能够减少顶底板的压撬作用产生的动载,但对工作面近场围岩的弱化及静载的降低效果不佳。针对这些不足,提出了深浅孔爆破卸压防冲方法,结合深孔与浅孔爆破,既弱化了压撬作用导致的动载又有效弱化工作面围岩并降低静载集中,具体方法包括深浅孔交替爆破和深浅孔同时爆破。相比于单一深孔爆破,这两种方法都能进一步降低巷道围岩水平应力峰值。深浅孔同时爆破的防冲效果优于交替爆破,但工程成本更高。在乌东煤矿南采区应用了深浅孔交替爆破防冲。微震监测结果显示,相较于深孔爆破实施深浅孔爆破后,104 J以上大能量事件的发生率从9.3%降至0.2%,微震能量以“低频高能”转变为“高频低能”平稳释放,有效降低了冲击地压危险。研究成果可为近直立煤层冲击地压的防治工作提供重要支撑。 展开更多
关键词 近直立煤层 冲击地压 爆破卸压 数值模拟
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近直立煤层群水平分段综放开采充填卸压防冲研究
14
作者 王子伟 程博源 +3 位作者 魏炜杰 孙文超 谢东恒 谢缅羽 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第9期82-89,共8页
目前近直立煤层开采冲击地压防治措施主要有爆破、水压致裂、建立保护层等,或破坏层间岩柱和顶底板,或难以解决大采深情况下的层间岩柱应力集中问题,且会导致较大的地表沉降。以乌东煤矿为工程背景,针对近直立煤层群水平分段综放开采方... 目前近直立煤层开采冲击地压防治措施主要有爆破、水压致裂、建立保护层等,或破坏层间岩柱和顶底板,或难以解决大采深情况下的层间岩柱应力集中问题,且会导致较大的地表沉降。以乌东煤矿为工程背景,针对近直立煤层群水平分段综放开采方法,提出了充填采空区技术,以支护层间岩柱及顶底板,降低开采分段周围煤岩体的应力集中现象。设计了3种充填方案:方案1为第一开采分段采空区使用高强度材料充填,其余分段采用普通材料充填;方案2为第一开采分段采空区使用高强度材料充填,其余分段交替采用高强度材料和普通材料充填;方案3为每一分段采空区均使用高强度材料充填。通过数值模拟研究了3种充填方案的卸压防冲效果,结果表明:与未充填相比,3种充填方案下层间岩柱最大垂直应力分别下降25.07%,26.57%,29.23%,下一分段煤体最大水平应力分别下降10.63%,10.79%,12.34%。综合考虑卸压效果和经济效益,优选间隔充填的方案3。指出可结合高应力区域实时智能监测技术,及时支撑层间岩柱,减少层间岩柱及下分段煤体的应力集中,防止冲击地压发生。 展开更多
关键词 综放开采 近直立煤层 冲击地压防治 充填开采 充填卸压 层间岩柱 应力分布
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巨厚砾岩与逆冲断层控制型特厚煤层冲击地压机理分析 被引量：107
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作者 姜福兴 魏全德 +5 位作者 王存文 姚顺利 张寅 韩荣军 魏向志 李泽成 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期1191-1196,共6页
以某典型冲击地压事故为背景,通过理论研究和现场勘查,研究了巨厚砾岩与逆冲断层控制下特厚煤层工作面冲击地压致灾机理和防治方法。通过对地层结构与开采形成覆岩空间结构的研究,建立了侧向静态支承压力估算模型,得到了21221工作面上... 以某典型冲击地压事故为背景,通过理论研究和现场勘查,研究了巨厚砾岩与逆冲断层控制下特厚煤层工作面冲击地压致灾机理和防治方法。通过对地层结构与开采形成覆岩空间结构的研究,建立了侧向静态支承压力估算模型,得到了21221工作面上覆岩层空间结构与应力分布规律;估算了巨厚砾岩传递应力、自重应力与F16逆冲断层及相变带构造应力的叠加总应力,该应力超过了该矿的临界冲击应力;特厚煤层在叠加应力作用下发生塑性滑移,逐渐形成滑移线场,并产生塑性膨胀,导致巷道围岩应力增加,在外部扰动应力作用下,煤体发生瞬间大范围滑移是发生冲击地压的主要原因。针对这类冲击地压的致灾机理,通过合理设计巷道平面位置以避开传递应力峰值区域、采用半煤岩巷道以减小滑移线场范围和合理设计煤层大直径卸压孔参数以改变煤体滑移方向等措施,有效治理了该类冲击地压。 展开更多
关键词 巨厚砾岩 逆冲断层 冲击地压 特厚煤层
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上解放层开采解放作用机理数值模拟研究 被引量：18
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作者 吕长国 窦林名 +2 位作者 徐长厚 张明伟 郑有雷 《煤矿开采》 北大核心 2011年第2期12-15,82,共5页
为实现大埋深冲击矿压煤层的安全高效回采,依据济三煤矿十二采区工作面地质条件及开采参数,对上解放层工作面开采过程中围岩的应力、变形规律进行数值分析及地应力的现场实测分析。研究结果表明:开采解放层会改变被解放层原岩应力分布状... 为实现大埋深冲击矿压煤层的安全高效回采,依据济三煤矿十二采区工作面地质条件及开采参数,对上解放层工作面开采过程中围岩的应力、变形规律进行数值分析及地应力的现场实测分析。研究结果表明:开采解放层会改变被解放层原岩应力分布状态;开采解放层破坏顶底板岩层结构,提前释放高位岩体弹性能,改善被解放层开采中能量积聚与释放的空间分布状况;随解放层工作面的推进,下方被解放层应力会经历采前应力升高、采后应力降低和应力逐渐稳定3个阶段;数值分析结果和现场测定卸压效果基本吻合。研究成果为工作面开采布置提供借鉴,具有一定的理论意义与实用价值。 展开更多
关键词 冲击矿压 解放层 数值模拟 解放作用机理
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瓦斯压力影响下煤岩力学性质与冲击能量指数演化规律及机制 被引量：5
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作者 丁鑫 肖晓春 潘一山 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期98-106,共9页
深部煤层冲击地压诱发瓦斯涌出、突出事故频繁发生,对井下安全生产带来了巨大威胁,厘清瓦斯对煤岩力学性质、冲击倾向性演化规律是建立有效防治手段的基础。运用物理试验方法,基于自主研发的可视化煤岩流−固耦合试验系统,研究瓦斯压力... 深部煤层冲击地压诱发瓦斯涌出、突出事故频繁发生,对井下安全生产带来了巨大威胁,厘清瓦斯对煤岩力学性质、冲击倾向性演化规律是建立有效防治手段的基础。运用物理试验方法,基于自主研发的可视化煤岩流−固耦合试验系统,研究瓦斯压力影响的煤岩吸附、力学性质及碎块分布规律,分析瓦斯影响的煤岩冲击能指数演化特征与机制。结果表明:具有强冲击倾向性煤岩的瓦斯等温吸附曲线符合Langmuir模型,随瓦斯压力升高,煤岩软化特性越发明显,弹性模量、软化模量均呈阶段性降低,瓦斯对二者在煤岩峰值前后具有不同的影响效果且存在临界压力,试样破坏形式呈“脆性张拉→剪切→张拉+塑性流动”过渡,冲击能指数与试样碎块尺度均呈先减小后增大的“V”形变化特征,破碎后具有更多盈余能;含瓦斯煤岩小尺度碎块是灾害发生的客观条件,瓦斯膨胀能为煤体动态失稳提供了额外的能量,增大了冲击地压发生过程的强动力性和破坏性,这种煤岩基质骨架与瓦斯运移的固−流耦合降低了冲击地压发生的临界指标且具有更高的致灾潜能。研究成果与启示为进一步判定深部高瓦斯煤层灾变倾向并建立行之有效的防治手段提供了试验基础和研究思路。 展开更多
关键词 煤岩力学性质 冲击能量指数 冲击地压 高瓦斯煤层 瓦斯吸附特征 分形维数
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薄煤层动静组合诱发冲击地压的机制 被引量：51
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作者 何江 窦林名 +2 位作者 蔡武 李振雷 丁言露 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期2177-2182,共6页
理论分析了动静组合诱发冲击地压的应力条件和能量转化过程,揭示了动静组合诱发冲击地压机制,数值计算分析了工作面应力分布特征与煤厚之间的关系,采用微震监测数据分析了卸压爆破产生的应力波传播规律,并分析研究了薄煤层动静载特征及... 理论分析了动静组合诱发冲击地压的应力条件和能量转化过程,揭示了动静组合诱发冲击地压机制,数值计算分析了工作面应力分布特征与煤厚之间的关系,采用微震监测数据分析了卸压爆破产生的应力波传播规律,并分析研究了薄煤层动静载特征及诱发冲击地压过程。结果表明:薄煤层工作面应力集中程度较厚煤层高,峰值应力区距离煤壁较近,应力梯度较大;采动动载直接与高应力叠加,且开采导致的应力降以及单位体积煤体释放的弹性变形能远高于厚煤层,在动静组合作用下,薄煤层工作面易于达到动静组合诱发冲击地压的应力和能量条件,显著符合动静组合诱冲机制。最后基于动静载组合诱发薄煤层冲击地压的机制,探讨了薄煤层冲击地压防治原则和技术方法。 展开更多
关键词 薄煤层 冲击地压 动静组合 动载 静载
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薄煤层冲击矿压特征及防治研究 被引量：29
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作者 何江 窦林名 陆菜平 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期1094-1098,共5页
统计了桃山矿薄煤层冲击矿压强度、显现位置、诱发因素等特征,试验研究了煤岩组合试样单轴抗压强度、冲击能指数与煤岩高度比的关系,分析了薄煤层应力分布及转移规律和冲击矿压机理,探讨了薄煤层工作面冲击矿压防治技术。研究表明:薄煤... 统计了桃山矿薄煤层冲击矿压强度、显现位置、诱发因素等特征,试验研究了煤岩组合试样单轴抗压强度、冲击能指数与煤岩高度比的关系,分析了薄煤层应力分布及转移规律和冲击矿压机理,探讨了薄煤层工作面冲击矿压防治技术。研究表明:薄煤层冲击矿压强度小,发生在工作面的比例高,工作面距上端头5 m附近冲击显现最为频繁,爆破、割煤等动力扰动是其主要诱因;随着煤岩高度比减小,组合煤岩单轴抗压强度、冲击能指数均增大,煤层越薄,煤体承载能力越强,越不容易产生应力转移,爆破、割煤等剥离或松动煤壁处煤体,引起峰值应力区垂直应力升高,水平应力对煤体约束减小,导致冲击矿压。薄煤层冲击矿压防治应使高应力区向煤体深部转移,使工作面前方有足够卸压保护带。 展开更多
关键词 薄煤层 冲击矿压 防治 诱发因素
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煤层巷道蝶型冲击地压发生机理猜想 被引量：25
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作者 赵志强 马念杰 +3 位作者 郭晓菲 赵希栋 夏永学 马振凯 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期2689-2697,共9页
根据巷道围岩蝶形塑性区理论,分析了巷道围岩蝶形塑性区蝶叶瞬时急剧扩展的突变特征,提出了煤层巷道蝶型冲击地压发生机理猜想,认为煤巷冲击地压是由于巷道围岩蝶形塑性区的蝶叶瞬时爆炸式扩展引起的,阐明了该类型冲击地压形成、演化及... 根据巷道围岩蝶形塑性区理论,分析了巷道围岩蝶形塑性区蝶叶瞬时急剧扩展的突变特征,提出了煤层巷道蝶型冲击地压发生机理猜想,认为煤巷冲击地压是由于巷道围岩蝶形塑性区的蝶叶瞬时爆炸式扩展引起的,阐明了该类型冲击地压形成、演化及发生的力学本质和物理过程。提出了蝶叶突变型冲击地压发生的必要与充分条件,建立了煤层巷道冲击地压判定准则,合理解释了巷道顶板冲击、底板冲击、煤帮冲击等不同类型的冲击地压发生机理。该猜想能够预见巷道冲击地压发生时必然产生至少1个、最多4个巨大的蝶叶塑性区的未知现象,可以获得煤巷冲击地压危险性评价和预测的关键指标和可测参量。 展开更多
关键词 煤巷 冲击地压 塑性区 蝶形 突变
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