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特厚煤层覆岩裂隙−渗流区域演化规律及工程应用
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作者 孔祥国 赵天烁 +7 位作者 林海飞 赵鹏翔 王旭 蔡雨初 季鹏飞 和递 李可 徐传玉 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第1期102-113,共12页
【目的和方法】覆岩结构对卸压瓦斯抽采有重要影响,为探究特厚煤层开采过程中上覆岩层瓦斯运移规律,采用物理相似性模拟实验方法分析覆岩裂隙形态和渗流能力演化规律,研究特厚煤层覆岩裂隙−渗流特征区域演化机理,提出特厚煤层覆岩裂隙−... 【目的和方法】覆岩结构对卸压瓦斯抽采有重要影响,为探究特厚煤层开采过程中上覆岩层瓦斯运移规律,采用物理相似性模拟实验方法分析覆岩裂隙形态和渗流能力演化规律,研究特厚煤层覆岩裂隙−渗流特征区域演化机理,提出特厚煤层覆岩裂隙−渗流特征区域识别方法,依据该识别方法在实验工作面进行定向钻孔抽采实践。【结果和结论】结果表明:(1)覆岩中间区域离层量和裂隙密度分别为两侧区域的47%和31%,呈现中间低两边高的分布模式。开采初期,覆岩的裂隙−渗流特征在空间分布具有同步性,随着工作面进一步推进,覆岩受到不同程度的采动影响,覆岩逐渐开始分区演化,中间区域裂隙−渗流特征明显小于四周,两侧区域则随着层位的增加而递减,裂隙率、裂隙熵、连通性系数和渗透率范围分别为1.0%~8.5%、0.15~0.90、0.10~0.65和6.34×10^(−9)~7.78×10^(−7) m^(2)。(2)基于覆岩裂隙和渗流能力对瓦斯运移的影响,将覆岩分为4个区域,分别是低位湍流区、中位压实区、中位过渡区和高位恒流区,基于裂隙率、裂隙熵、连通性系数和渗透率在不同区域的时空演化规律,建立特厚煤层覆岩裂隙−渗流特征区域演化模型和判定流程。(3)根据覆岩裂隙−渗流特征区域演化模型,分析中位过渡区和高位恒流区为抽采优势层位,设计钻孔垂距为6~25 m,将钻孔抽采纯量随时间的变化过程分为初始波动阶段、快速增长阶段和缓慢下降阶段,回采期间工作面甲烷体积分数均小于1%,工程实践效果良好,验证了方法的可行性和定向钻孔布置的合理性。研究结果为瓦斯抽采钻孔参数的优化和煤层瓦斯治理提供一定的理论指导。 展开更多
关键词 特厚煤层 上覆岩层 裂隙−渗流特征 钻孔布置 瓦斯治理
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氟石膏-熟料-矿渣三元复合胶凝材料水化机理研究
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作者 苏岳威 张玉露 +2 位作者 曲效成 张克含 高永涛 《金属矿山》 北大核心 2025年第2期256-262,共7页
为解决水泥胶结尾矿砂充填性能不足、材料成本高等工程应用问题,研究旨在开发一种新型氟石膏-熟料-矿渣粉三元复合型尾砂胶结充填胶凝材料(FCSCM),有效提升充填体性能和经济性的同时,促进工业固废在金属矿山充填领域的资源化利用。通过F... 为解决水泥胶结尾矿砂充填性能不足、材料成本高等工程应用问题,研究旨在开发一种新型氟石膏-熟料-矿渣粉三元复合型尾砂胶结充填胶凝材料(FCSCM),有效提升充填体性能和经济性的同时,促进工业固废在金属矿山充填领域的资源化利用。通过FCSCM胶结尾砂充填体抗压强度、FCSCM净浆水化产物种类及形貌分析,揭示了氟石膏对FCSCM胶结强度发展及水化产物特性的影响。试验结果表明:在矿渣粉比例一定时,随着氟石膏比例的增加,FCSCM胶结充填体强度呈现先增加后降低的趋势;当氟石膏掺量为15%时,相比无石膏组,充填体3、28 d强度分别提高104.3%和63.6%。微观分析结果表明:氟石膏的加入有利于促进矿渣中的活性Al_(2)O_(3)反应,生成针棒状钙矾石(AFt),抑制Al_(2)O_(3)向C-(A)-S-H转化;针棒状AFt与C-(A)-S-H互相包裹搭接,形成致密的立体空间结构,促进了FCSCM早期强度的快速发展。研究结果为氟石膏在矿渣基胶凝材料中的应用提供了理论依据,为制备新型低碳尾砂胶结充填材料提供了新的方案。 展开更多
关键词 氟石膏 熟料 尾砂胶结充填 水化机理 钙矾石
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基于围岩应力差异梯度控制的深部煤巷防冲机制与技术
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作者 刘国磊 王泽东 +4 位作者 张修峰 曲效成 崔嵛 马秋峰 李玉霞 《煤炭学报》 CSCD 北大核心 2024年第S2期674-693,共20页
针对深部煤巷冲击地压灾害,以聚焦围岩垂向应力与径向水平应力差异的“煤巷围岩应力差异梯度致冲机理”为基础,探究其致冲机制,研发防冲关键技术。采用数值模拟、理论分析、现场实践等方法,从应力差异角度,分析单元体、围岩的稳定性及... 针对深部煤巷冲击地压灾害,以聚焦围岩垂向应力与径向水平应力差异的“煤巷围岩应力差异梯度致冲机理”为基础,探究其致冲机制,研发防冲关键技术。采用数值模拟、理论分析、现场实践等方法,从应力差异角度,分析单元体、围岩的稳定性及破坏特征,分析基于应力差异控制的防冲机制;基于D_(gc)区域和局部联合控制的思路,提出煤巷围岩三级改造防冲技术方案,结合母杜柴登井田30202工作面现场三级改造工程案例进行分析。结果表明:强冲击倾向性煤体能承载更高的应力差异,为补偿过高的应力差异需要更高的能量释放强度,应力差异驱动煤体偏向于脆性剪切破裂;具有冲击倾向性的煤巷围岩易因高D_(gc)驱动而发生失稳,强冲击倾向性煤层D_(gc)更大,冲击风险激增;单一强支护提升围岩强度,也导致Dg在帮部集中,D_(gc)更加接近冲击临界条件,增强围岩D_(g)升高区阻抗、降低D_(gmax)是防冲着力点,主动支护和被动支护以及煤层改造需要协同作用才能有效降低围岩冲击风险;经微震事件、管路压力、排出煤粉量等指标及开采实践验证,三级改造防冲技术方案相较于传统卸压技术方法具有更强的减冲效果,适用于高应力差异区的煤层改造防冲需求,一级区域压裂改构和二级区域注水改性显著降低煤巷围岩的应力差异程度,巷道冲击危险等级降低,三级卸压钻孔间距可适当增加,降低工程量。 展开更多
关键词 深部煤巷围岩 应力差异梯度 梯度控制 防冲机制
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深部大采高综采面厚硬岩层-煤柱结构失稳诱冲机理研究 被引量:4
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作者 张翔 朱斯陶 +7 位作者 姜福兴 刘金海 朱权洁 史先锋 韩刚 魏晓虎 曹京龙 曲效成 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期2570-2579,共10页
厚硬岩层-煤柱结构失稳诱发型冲击地压是鄂尔多斯深部矿区典型的冲击地压模式,其发生机理尚不清晰,以鄂尔多斯深部矿区某矿30202工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场实测等方法,研究了深部大采高综采面厚硬岩层-煤柱结构失... 厚硬岩层-煤柱结构失稳诱发型冲击地压是鄂尔多斯深部矿区典型的冲击地压模式,其发生机理尚不清晰,以鄂尔多斯深部矿区某矿30202工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场实测等方法,研究了深部大采高综采面厚硬岩层-煤柱结构失稳诱冲机理,得出结论:探讨了深部大采高综采面厚硬岩层-煤柱结构的空间运动特征,建立了厚硬岩层-煤柱结构的力学模型并推导了其失稳诱冲的工程判据。揭示了厚硬岩层-煤柱结构失稳诱冲机理:区段煤柱承载基础应力来源于面内厚硬岩层组和临侧采空区铰接加载岩层自重,当面内厚硬岩层达到强度极限时发生“W”型破断并传递附加应力,区段煤柱承载的叠加应力超过其破坏阈值后发生局部甚至整体失稳冲击。数值模拟发现区段煤柱承载应力随厚硬岩层组的破断运动发生阶段性突增现象,厚硬岩层组“W”型两次破断运动传递的载荷是工作面附近区段煤柱失稳冲击的主要应力来源,其中二次破断释放的能量远高于初次破断。设计并实施了深部大采高综采面厚硬岩层-煤柱结构失稳诱冲的控制体系,包括承载煤柱强卸载、扰动区域强支护和推进速度强管控,效果评价验证了防冲体系能够保障工作面安全回采。 展开更多
关键词 冲击地压 厚硬岩层 区段煤柱 微震监测
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深井高应力大巷煤柱释能改性防冲机理及应用 被引量:2
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作者 朱斯陶 张翔 +8 位作者 姜福兴 马俊鹏 张修峰 夏开文 王超 李士栋 刘金海 朱权洁 曲效成 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3711-3727,共17页
针对当前我国深井高应力大巷煤柱频繁发生冲击地压的现状,采用现场调查、理论分析、数值模拟和工程试验等方法,研究了我国大巷煤柱冲击地压发生类型与机理,提出了一种高应力大巷煤柱释能改性防治冲击地压的新方法,基于该方法开展了防冲... 针对当前我国深井高应力大巷煤柱频繁发生冲击地压的现状,采用现场调查、理论分析、数值模拟和工程试验等方法,研究了我国大巷煤柱冲击地压发生类型与机理,提出了一种高应力大巷煤柱释能改性防治冲击地压的新方法,基于该方法开展了防冲原理研究、技术体系设计、井下工业试验等一系列研究工作,得到:基于大巷煤柱冲击地压的主导力源类型,结合多起冲击地压典型案例,将我国大巷煤柱冲击地压划分为基础应力叠加型、附加应力诱发型和自身蠕变失稳型3类,分别建立并推导了3类大巷煤柱冲击地压发生机理的力学模型与工程判据,揭示了3类大巷煤柱冲击地压的发生机制。提出一种深井高应力大巷煤柱压裂−注浆协同防治冲击地压的方法,其防冲原理体现在“释能”和“改性”2个方面,井下工业试验发现弹核煤体起裂压力约40 MPa,整体最大压裂宽度达19.5 m,现场监测验证该方法能够降低大巷煤柱能量积聚水平,提高大巷煤柱整体冲击阈值。设计了深井高应力大巷煤柱释能改性防冲成套技术体系,包括孤立煤体冲击危险“评估−检验−校核”方法、弹性核水力压裂增缝释能技术和整体注浆加固改性技术。研发了大巷煤柱弹性核压裂“震动−应力−位移”三场监测设备和PS-Z-A/B型无机双组份速凝整体注浆改性材料。 展开更多
关键词 大巷煤柱 冲击地压 深部开采 释能改性 压裂释能 注浆改性
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窄煤柱沿空掘巷迎头区贯通阶段矿压显现规律及防治技术研究 被引量:5
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作者 陈国华 王颜亮 +4 位作者 王朝引 韩刚 吕玉磊 周林 王海 《中国矿业》 北大核心 2024年第3期219-225,共7页
对于存在冲击地压危险的沿空掘巷工作面,由于其应力环境的复杂性,大大增加了巷道贯通阶段防冲工作的难度。基于如何避免掘进工作面迎头区冲击地压频发的问题,确保工作面安全科学贯通,以纳林河二号矿井31120沿空掘进工作面为工程背景,展... 对于存在冲击地压危险的沿空掘巷工作面,由于其应力环境的复杂性,大大增加了巷道贯通阶段防冲工作的难度。基于如何避免掘进工作面迎头区冲击地压频发的问题,确保工作面安全科学贯通,以纳林河二号矿井31120沿空掘进工作面为工程背景,展开理论分析和实践探索。通过理论分析,对掘进工作面迎头区冲击地压的发生机理展开初步探讨;进一步采用地音监测的方法,分析了掘进贯通期间迎头滞后区域地音事件突增的范围,进而确定该范围为掘进贯通影响区域。为了消除冲击地压隐患,设计了掘进贯通期间的多轮循环大直径钻孔卸压措施,并通过现场实测数据分析得到卸压效果良好的结论。本文研究对于提高纳林河二号矿井31120沿空掘进工作面的安全性与稳定性具有重要意义,同时也为类似工程提供了有益的参考和借鉴。 展开更多
关键词 沿空掘巷 掘进贯通 地音监测 冲击地压 防治技术
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基于深部煤体应力监测的采动应力集中区域范围分析研究
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作者 李士栋 夏方迁 +2 位作者 袁腾飞 吴震 曹洪义 《中国矿业》 北大核心 2024年第9期147-157,共11页
现阶段煤体应力监测位置单一且固定,导致煤体应力监测数据缺少多样性,为获得采动过程中煤体深部应力数据,得到采动影响下的深部煤体应力集中区域范围,以赵楼煤矿7303工作面为工程实验现场,通过在工作面两顺槽布置深部应力监测测点的方... 现阶段煤体应力监测位置单一且固定,导致煤体应力监测数据缺少多样性,为获得采动过程中煤体深部应力数据,得到采动影响下的深部煤体应力集中区域范围,以赵楼煤矿7303工作面为工程实验现场,通过在工作面两顺槽布置深部应力监测测点的方式获得采动影响下深部应力数据,同时通过深部应力监测钻孔应力计实验室安装性能试验、FLAC^(3D)数值模拟及现场被动CT反演对比分析,对煤体深部应力采动影响过程中的应力集中范围进行分析研究,得出以下结论:深部应力监测补偿系数K的取值规律为:20m监测时K取1.02,30m监测时K取1.03,50m监测时K取1.05,70m监测时K取1.07;通过数值模拟分析得出,以赵楼煤矿工作面岩石力学参数为基础,采动影响下深部煤体应力监测峰值位置在20~30m之间,且在25m左右达到峰值位置,且峰值应力约为23.6MPa,随着监测布置深度增大,垂直应力逐渐降低;通过被动CT反演数据,对比现场实测的深部应力监测数据分析,得出布置在20m深部应力监测范围内的测点,能更好地反映采动影响下煤体应力变化的结论。 展开更多
关键词 深部应力监测 数值模拟 CT反演 监测灵敏度 超前支承压力
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煤矿复合动力灾害危险性实时预警平台研究与展望 被引量:53
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作者 姜福兴 杨光宇 +3 位作者 魏全德 王存文 曲效成 朱斯陶 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期333-339,共7页
为解决复合动力灾害危险性实时预警的难题,通过研究煤矿复合动力灾害发生机理和发生前兆的关联性,将复合动力灾害发生前兆分为共性和个性两类,并与监测参数类型相对应,提出了针对复合动力灾害危险性的临场预警、中期预警以及远期预警的... 为解决复合动力灾害危险性实时预警的难题,通过研究煤矿复合动力灾害发生机理和发生前兆的关联性,将复合动力灾害发生前兆分为共性和个性两类,并与监测参数类型相对应,提出了针对复合动力灾害危险性的临场预警、中期预警以及远期预警的关键监测参数。复合动力灾害危险性实时预警平台的构成主要包含监测硬件、分析软件及预警方法 3个部分,硬件主要指动力灾害监测系统及平台监控室硬件;软件主要指平台采集及分析软件;预警方法指标包括复合动力灾害危险性联合预警方法和单参数与多参数联合预警方法。在河南、山东等存在复合动力灾害的矿井进行了预警试验和基础研究,预警了矿井的复合动力灾害。同时,展望了复合动力灾害危险性实时预警平台的发展趋势。 展开更多
关键词 复合动力灾害 危险性预警 实时预警平台
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率效应影响下煤的冲击特性评价方法及应用 被引量:15
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作者 李海涛 宋力 +2 位作者 周宏伟 姜耀东 王宏伟 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期2763-2771,共9页
加载速率的变化能够影响煤的强度表现,进而影响煤的冲击特性。选取属性相近(出自同一煤块)煤样进行多加载速率力学试验,得到试样的部分冲击特性评价指标(单轴抗压强度和冲击能量指数)随加载速率的变化规律,结果表明,上述指标随加载速率... 加载速率的变化能够影响煤的强度表现,进而影响煤的冲击特性。选取属性相近(出自同一煤块)煤样进行多加载速率力学试验,得到试样的部分冲击特性评价指标(单轴抗压强度和冲击能量指数)随加载速率的变化规律,结果表明,上述指标随加载速率的增加先升高后降低,即存在临界加载速率,其冲击倾向性评价结果出现从无到强的全部可能性,且临界加载速率对应最强冲击可能性,提出描述该特性的"加载速率敏感度"指标和避免临界加载速率的方法,基于现场监测设计工作面推进速度与试验室加载速率的转换流程,实现了试验室结论向现场的应用,应用表明该方法具有较好的适用性。 展开更多
关键词 率效应 冲击特性 单轴抗压强度 冲击能量指数 加载速率敏感度
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基于云计算的煤矿冲击地压监控预警技术研究 被引量:43
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作者 姜福兴 曲效成 +4 位作者 王颜亮 魏全德 刘军 赵庆民 刘维信 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2018年第1期199-206,244,共9页
为研究冲击地压各监测参量之间的相互关系,提高冲击地压监测预警的准确性,通过对冲击地压发生机理、各监测手段的监测原理进行分析,运用大数据分析方法和云平台技术,开发了一种多参量联合监测的冲击地压监控预警平台。研究结果表明:该... 为研究冲击地压各监测参量之间的相互关系,提高冲击地压监测预警的准确性,通过对冲击地压发生机理、各监测手段的监测原理进行分析,运用大数据分析方法和云平台技术,开发了一种多参量联合监测的冲击地压监控预警平台。研究结果表明:该平台提高了各监测参量的兼容性和同步性,实现监测数据深度挖掘和远程分析;平台可对矿井进行分区分级预警,对回采工作面、掘进工作面、无明显采动扰动区域采用不同的监测方法和预警指标,提高预警的针对性和准确性;预警算法中各指标、各参量所占比重,均可根据冲击地压类型、影响因素、监测指标活跃程度等调整,提高预警算法对采掘和地质复杂环境的适应性,经10余个矿井现场应用表明,该系统能有效提高监测数据对安全生产的指导作用。 展开更多
关键词 冲击地压 多参量 监控预警平台 大数据分析 云平台
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煤层水力压裂过程中的微震活动规律及其时频特征 被引量:5
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作者 朱权洁 肖术 +2 位作者 王博 魏全德 刘金海 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2018年第7期33-40,共8页
为了研究煤层水力压裂过程中的微震活动规律及特征,以山东某深部矿井煤层水力压裂试验数据为基础,提出基于奇异值分解SVD法的微震信号去噪方法,并结合煤层应力监测、管内压力监测等手段,利用短时傅里叶变换STFT法研究了典型水力压裂微... 为了研究煤层水力压裂过程中的微震活动规律及特征,以山东某深部矿井煤层水力压裂试验数据为基础,提出基于奇异值分解SVD法的微震信号去噪方法,并结合煤层应力监测、管内压力监测等手段,利用短时傅里叶变换STFT法研究了典型水力压裂微震信号的时频特征,最后初步尝试了基于微震指标的水力压裂效果表征。结果表明,伴随水力压裂"注水-起裂-扩展-结束"过程的开展,微震信号特征呈现出规律性变化:信号的振幅值先增后减(由6.64 m V迅速跃升至97.51 m V,后回落至30.61 m V);信号频率普遍分布在30~250 Hz,呈现出缓增趋势(由64.0 Hz升高至109.5 Hz,并短暂维持在105.3 Hz)。最后利用微震事件的空间分布和能量分布,初步表征了水力压裂影响范围及煤层应力迁移规律。上述研究成果为后期利用微震数据解译、评价水力压裂效果提供了参考。 展开更多
关键词 水力压裂 微震监测 奇异值分解 快速傅里叶变换 冲击地压
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厚硬岩层控制下不规则断层煤柱冲击危险性研究 被引量:7
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作者 韩亮 辛崇伟 +3 位作者 梁开山 程刚 夏方迁 王颜亮 《煤炭工程》 北大核心 2018年第9期79-82,共4页
根据矿压理论构建了断层构造应力及采空区转移支承压力计算模型,以典型冲击地压矿井为例,将二者耦合叠加得到了厚硬岩层控制下不规则断层煤柱应力分布情况,进而分析了冲击危险性。结果表明:应力峰值距采空区133m,达到62MPa;西侧距采空区... 根据矿压理论构建了断层构造应力及采空区转移支承压力计算模型,以典型冲击地压矿井为例,将二者耦合叠加得到了厚硬岩层控制下不规则断层煤柱应力分布情况,进而分析了冲击危险性。结果表明:应力峰值距采空区133m,达到62MPa;西侧距采空区75~239m为冲击危险区,东侧距采空区60~239m为冲击危险区,高位关键层未充分断裂是导致支承压力升高的主要原因。通过现场监测数据对计算结果进行了验证,该结果可作为冲击危险防治的理论依据。 展开更多
关键词 厚硬岩层 断层 煤柱 冲击危险性 支承压力
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矿内-矿间微震监测技术研究 被引量:14
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作者 辛崇伟 姜福兴 +2 位作者 樊硕 魏向志 张立明 《煤炭工程》 北大核心 2021年第6期107-112,共6页
我国煤炭行业微震监测系统普遍应用于冲击地压矿井,但各矿井的微震监测系统仅对本井田内部进行监测,而对井田边界区域的定位能力和精度均较低。随着我国煤矿开采深度及强度的增加,矿间开采扰动引起的动力显现增多。研发了矿内-矿间微震... 我国煤炭行业微震监测系统普遍应用于冲击地压矿井,但各矿井的微震监测系统仅对本井田内部进行监测,而对井田边界区域的定位能力和精度均较低。随着我国煤矿开采深度及强度的增加,矿间开采扰动引起的动力显现增多。研发了矿内-矿间微震监测系统,旨在实现煤矿微震监测系统之间的协作,提高井田边界的监测水平,并安装于义马煤田。该系统现场测试效果良好,主要表现为:微震系统有效监测范围增加,尤其对于井田边界区域;矿间微震使井田边界区域由台网外转移台网内,定位精度提高。矿间微震对义煤集团井田边界高位覆岩运动监测发现,井田边界附近岩体破裂范围集中在21220采空区后方,且出现较多的大能量事件。 展开更多
关键词 冲击地压 微震监测 台网布设 定位精度 监测预警
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低透气性煤层工作面煤与瓦斯突出灾害中心体致灾机理 被引量:4
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作者 刘国磊 王泽东 +2 位作者 曲效成 崔嵛 尹永明 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第10期76-85,共10页
为有效揭示低透气性煤层回采工作面煤与瓦斯突出机理,提高监测和防治的针对性与有效性,基于瓦斯赋存状态和开采扰动等因素建立了突出灾害中心体力学模型,通过理论分析、相似模拟试验和现场试验的方法,验证了该理论假设,揭示了中心体致... 为有效揭示低透气性煤层回采工作面煤与瓦斯突出机理,提高监测和防治的针对性与有效性,基于瓦斯赋存状态和开采扰动等因素建立了突出灾害中心体力学模型,通过理论分析、相似模拟试验和现场试验的方法,验证了该理论假设,揭示了中心体致灾机理,并验证了微震与突出危险的关联性。相似模拟试验结果显示:在煤壁距中心体60~20 m时中心体逐渐孕育和发展,至20~10 m时中心体突出风险急剧升高,该范围即宏观的中心体突出临界区域,是重点防治时期和位置,该结论在寺家庄矿15112回采工作面基于钻屑瓦斯解吸指标K_(1)值的试验中得到验证,突出灾害中心体致灾机理假设也得到验证。结果表明:吸附瓦斯在节理、裂隙等非均质性的孔洞中由于局部煤体破碎且渗透性升高而大量解吸为游离瓦斯,与煤粉混合成具有高能量的气固两相流体,形成突出灾害中心体;中心体在低透气性煤层中是客观性存在的,且赋存于多个位置,采动效应提供了外在动力,导致煤层应力环境和瓦斯状态发生变化,易诱发中心体突出;从中心体致灾的角度得到微震与突出危险间具有较良好的拟合关系,说明微震是有效的突出危险监测手段,为进一步提高突出监测及防治的针对性和有效性提供了方向。 展开更多
关键词 低透气性煤层 煤与瓦斯突出 突出灾害中心体 致灾机理
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大倾角煤层无人工作面深孔爆破落煤参数设计 被引量:5
15
作者 韩亮 曲效成 +1 位作者 刘聚友 彭瑞 《爆破》 CSCD 北大核心 2020年第2期30-34,共5页
为解决大倾角煤层的安全高效开采难题,提出大倾角煤层无人工作面开采工艺,并引入深孔爆破技术实现工作面落煤。根据现场情况开展了深孔爆破落煤试验,以装药量平衡原理为基础,对爆破参数进行了设计。爆破效果表明:爆堆分布集中,大部分煤... 为解决大倾角煤层的安全高效开采难题,提出大倾角煤层无人工作面开采工艺,并引入深孔爆破技术实现工作面落煤。根据现场情况开展了深孔爆破落煤试验,以装药量平衡原理为基础,对爆破参数进行了设计。爆破效果表明:爆堆分布集中,大部分煤体抛掷距离不超过1 m;爆破块度较均匀,基本分布在100~300 mm,验证了爆破参数的合理性。设计成果可为后续生产积累重要的实践经验,也可供其他项目参考借鉴。 展开更多
关键词 大倾角煤层 深孔爆破 落煤 爆破参数 爆破效果
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白云鄂博东矿微震监测系统及应用 被引量:3
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作者 张院生 李振华 +2 位作者 吴庆良 包德荣 柴金飞 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2016年第3期42-47,共6页
白云鄂博铁矿是包钢的主要原料基地,是举世闻名的稀土之乡,其采场边坡监测对矿山生产及安全而言极为重要。介绍了白云鄂博东矿的微震监测系统,通过各平台检波器的布置、主分站的安装、无线设备的安装,实现了对A,B,D区域的边坡微震监测... 白云鄂博铁矿是包钢的主要原料基地,是举世闻名的稀土之乡,其采场边坡监测对矿山生产及安全而言极为重要。介绍了白云鄂博东矿的微震监测系统,通过各平台检波器的布置、主分站的安装、无线设备的安装,实现了对A,B,D区域的边坡微震监测。微震监测系统采集分析监测数据,能在边坡内部精确定位,并通过三维展示软件,直观地呈现岩体破裂点的位置、能量大小,实现采场边坡的实时监测。应用结果表明:目前监测时间内,边坡B,D区与C区相邻的范围较其它区域事件个数较多,微震事件较为活跃,为相对危险区域,应重点采取防止措施。微震监测系统实现了对采场边坡的实时监测,该系统对指导安全生产和边坡加固具有极其重要的意义。 展开更多
关键词 露天矿 微震监测 边坡 定位 三维展示
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基于防冲的孤岛工作面分类及应用研究 被引量:6
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作者 杨伟利 魏全德 +2 位作者 曲效成 刘维信 张假妮 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2018年第12期107-113,共7页
针对目前煤矿孤岛工作面冲击地压类型复杂且治理缺乏针对性的问题,提出了"分类防治"的思路,围绕导致孤岛工作面冲击的高应力这一本质原因,并综合考虑覆岩运动、地质构造、开采、空间等因素,基于防冲对孤岛工作面进行分类;将... 针对目前煤矿孤岛工作面冲击地压类型复杂且治理缺乏针对性的问题,提出了"分类防治"的思路,围绕导致孤岛工作面冲击的高应力这一本质原因,并综合考虑覆岩运动、地质构造、开采、空间等因素,基于防冲对孤岛工作面进行分类;将孤岛工作面分为充分采动、非充分采动、充分-非充分采动、立体、"隐性"和复合型6种类型;将该分类方法应用于孤岛工作面采前冲击危险性评估,并根据评估结果对孤岛工作面冲击地压实施分类防治。研究结果表明:该分类方法可有效控制孤岛工作面冲击地压灾害。 展开更多
关键词 防冲 孤岛工作面 分类 高集中应力
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柔性钻孔应力计设计及实验应用研究 被引量:4
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作者 夏方迁 魏全德 +1 位作者 郭延淼 张立明 《煤炭工程》 北大核心 2020年第4期161-165,共5页
针对钻孔应力计监测方向单一、耦合性差的问题,设计了一种新型柔性应力计,并通过力学建模分析了其工作原理。对新型应力计的线性度、灵敏度、耐久性、温度特性等进行了实验室测试,结果表明:①柔性钻孔应力计具有较好的线性度,应力计的... 针对钻孔应力计监测方向单一、耦合性差的问题,设计了一种新型柔性应力计,并通过力学建模分析了其工作原理。对新型应力计的线性度、灵敏度、耐久性、温度特性等进行了实验室测试,结果表明:①柔性钻孔应力计具有较好的线性度,应力计的灵敏度约0.29;②应力计的长期稳定性较高,初压稳定期约2.5~3d;③柔性钻孔应力计受温度变化影响明显,在温度变化较小的条件下使用,可以保证监测效果,若在温度变化较大的条件下使用,需通过环境温度监测进行数据修正。经现场实践,柔性钻孔应力计与充液膨胀枕式应力计相比,监测精度有所提高。 展开更多
关键词 柔性钻孔应力计 应力监测 线性度 灵敏度
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我国煤矿顶板运动型矿震及诱发灾害分类、预测与防控 被引量:51
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作者 朱斯陶 刘金海 +8 位作者 姜福兴 尚晓光 孙希奎 张修峰 宋大钊 张明 王爱文 谢华东 曲效成 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期807-816,共10页
针对我国煤矿顶板运动型矿震及诱发灾害频发的现状,采用现场调查、理论分析、现场监测等方法,对顶板运动型矿震及诱发灾害发生机制、预测和工程分类技术进行了研究,得到以下主要结论:(1)基于关键层运动模式将顶板运动型矿震分为关键层... 针对我国煤矿顶板运动型矿震及诱发灾害频发的现状,采用现场调查、理论分析、现场监测等方法,对顶板运动型矿震及诱发灾害发生机制、预测和工程分类技术进行了研究,得到以下主要结论:(1)基于关键层运动模式将顶板运动型矿震分为关键层断裂型、关键层回转型和关键层滑移型3类矿震,建立了基于“关键层运动状态”的顶板运动型矿震的能量预测模型,分别提出了3类顶板运动型矿震能量的计算方法;(2)基于顶板运动型矿震诱发井下和地面灾害机制,建立了顶板运动型矿震诱发井下冲击地压和地面建筑物震动损害的一体化力学模型和评估方法,为煤矿顶板运动型矿震诱发灾害的预测提供了基础;(3)提出了分类防控、源头减震、吸能抗震协同防控顶板运动型矿震的理念,形成了以低矿震能量、低围岩密度和高抗震能力为基础的煤矿顶板运动型矿震及诱发灾害防控体系,开展了地面直井压裂源头防控顶板运动型矿震的技术试验研究;(4)根据工作面在压裂区开采期间的矿压显现和相似材料模拟试验结果,大范围压裂措施能够降低大能量矿震发生频次,但也可能改变关键层运动模式,甚至增大井下矿压显现强度。 展开更多
关键词 坚硬顶板 矿震 冲击地压 矿震分类 矿震预测 地面震动损害 地面压裂
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我国煤矿整体失稳型冲击地压类型、发生机理及防治 被引量:63
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作者 朱斯陶 姜福兴 +6 位作者 刘金海 马玉镇 孟祥军 张修峰 姜亦武 曲效成 王保齐 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期3667-3677,共11页
整体失稳型冲击地压是近年我国深部煤矿开采过程中发生的一种新的冲击地压类型,其释放能量和破坏性远大于常见的局部冲击地压。采用现场调查、理论分析、现场监测等方法,对我国煤矿3起典型整体失稳型冲击地压事故的工程特征和冲击显现... 整体失稳型冲击地压是近年我国深部煤矿开采过程中发生的一种新的冲击地压类型,其释放能量和破坏性远大于常见的局部冲击地压。采用现场调查、理论分析、现场监测等方法,对我国煤矿3起典型整体失稳型冲击地压事故的工程特征和冲击显现特征进行分析,将当前我国整体失稳型冲击地压分为孤岛工作面整体失稳型冲击地压、大巷煤柱整体失稳型冲击地压和底煤整体滑移失稳型冲击地压3类。分别建立了3类整体失稳型冲击地压发生机理的力学模型,提出了3类整体失稳型冲击危险的评估方法和防治对策,揭示了3类整体失稳型冲击地压的发生机理。其中孤岛工作面整体失稳型冲击地压的发生机理为孤岛工作面上覆岩层自重和两侧采空区转移载荷叠加形成的总应力超过了孤岛工作面整体承载能力时,孤岛工作面中部弹性整体失稳破坏诱发冲击地压灾害;底煤整体滑移失稳型冲击地压发生机理为工作面超前支承压力超过底煤发生冲击和滑移的临界应力时,底煤冲击和滑移同时发生,形成底煤整体滑移失稳型冲击地压;大巷煤柱整体失稳型冲击地压发生机理为大巷煤柱在自重应力、构造应力和巷道开挖、卸压转移应力等叠加作用下应力高度集中,当应力集中程度超过煤柱整体承载能力时,煤柱中部弹性核发生整体失稳冲击,导致煤柱两侧大巷均发生严重冲击破坏。由于我国深部矿井开采条件复杂,实际生产过程中还会遇到很多具有隐蔽性的整体失稳型冲击类型,因此在现场冲击地压防治工作中,需要加强对这些隐蔽性整体失稳型冲击风险的判识和防治工作。 展开更多
关键词 整体失稳型冲击地压 孤岛工作面 底煤 大巷煤柱
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