构造应力复杂顶板变形演化特征

采用平面物理模拟实验,运用数字化声发射( Acoustic Emission,AE)技术对构造应力复杂煤层顶板在开采扰动中的局部损伤、变形及破裂过程进行了实时监测分析,对微裂隙结构及其与之对应的声发射动态参数进行了深入研究定量揭示了工作面不同开采技术条件下构造复杂顶板覆岩介质局部化损伤-破裂-失稳规律,为类似地质环境下工作面开采过程中矿山压力预警与围岩动力灾害控制提供有益借鉴     

微震监测技术在煤矿动力灾害防治中的应用

煤矿中发生的岩爆、煤和瓦斯突出、突水等地质灾害,与煤岩体中的微地震现象有着必然的联系。开展高精度微震监测工作．通过判识潜在的煤矿动力灾害活动规律,进而实现时煤矿动力灾害实现预测预警。     

压剪破坏条件下型煤的声发射特征研究

为了给煤炭开采活动中煤岩体和巷道压剪破坏的预报预测提供一定的依据,采用微机控制试验机进行了型煤试块的压剪破坏试验,研究了压剪破坏条件下的声发射特征及压剪应力状态的影响.试验结果表明:声发射伴随于整个型煤压剪破坏的始终,压密阶段之后,声发射事件随应力的增减而增减;当压应力等于剪应力时,声发射事件与试样应力曲线变化趋势最为接近;随着型煤试样剪切破坏强度的下降,声发射事件的峰值也呈现逐渐减小的趋势;低剪切角条件下声发射事件高于高剪切角条件下声发射事件.     

掘进工作面瓦斯异常涌出的微震前兆特征分析与验证

为了探索煤与瓦斯突出的微震监测可行性,在贵州某矿11112掘进工作面开展了巷道掘进过程中瓦斯异常涌出的微震响应规律研究,寻求了微震、声发射、电磁辐射三者与敏感指标瓦斯浓度之间的内在关联特征。通过分析煤与瓦斯突出的微震监测预警机制,结合该掘进工作面的实测数据进行统计分析,得到如下结论:(1)微震技术内因(瓦斯压力)、外因(地应力等)的联合监测机制是瓦斯突出预警的前提和基础;(2)瓦斯异常涌出是煤与瓦斯突出的直接征兆,瓦斯涌出变化伴随有较明显的微震响应;(3)微震的震动频次、能量(震级)、分布规律等指标与瓦斯异常涌出之间存在关联规律;(4)以掘进工作面瓦斯涌出异常为参照,对比验证了震、声、电参量与瓦斯数据的内在联系。本文研究初步探索了基于微震监测的煤与瓦斯突出前兆特征挖掘及预警方法,对煤与瓦斯突出灾害的监测预警具有一定参考意义。     

开采扰动区断层采动活化诱发岩体动态变形模型实验

开采扰动区断层采动活化是诱发动力学灾害的典型难题之一。断层采动活化诱发岩体动态变形规律研究是揭示煤岩体结构、应力与力学行为对灾害控制作用的基础前提。通过对物理相似模型实验和声发射、应力与变形指标监测,揭示开采扰动区断层下盘、断层附近及断层上盘随工作面推进覆岩运移和矿压显现规律。实验研究表明:断层存在破坏了煤层顶板及上覆岩层的整体连续性,工作面矿压及上覆岩层垮落规律表现异常,断层极易活化,滑移现象明显;断层活化诱发上覆岩层发生整体切落,对工作面前方煤体产生很高的集中应力载荷,易诱发动力灾害。这为采动岩体动态断裂失稳和突水等灾害预报与调控提供理论依据。     

邢台显德汪煤矿瓦斯地质分析及瓦斯预测

分析了矿井瓦斯赋存规律，研究了瓦斯涌出特点，采用瓦斯涌出量与瓦斯含量比值法及瓦斯地质相关因素分析法，对矿井瓦斯涌出量进行了预测，为矿井深部的开采和灾害防治提供了科学依据。     

预抽瓦斯与深孔注水在动力灾害中的技术实践

为了解决某矿121305工作面动力灾害频发这一问题,本文提出建立开采动力灾害区域预测预防体系,首先从瓦斯地质、掘进预测指标及工作面开采应力集中角度进行区域危险性预测,并结合工作面实际情况确定危险区域位置,然后对危险区域实施预抽瓦斯与深孔注水技术,最后对该技术的实际效果进行了分析。结果表明:对重点防范区域实施预抽瓦斯与深孔注水技术后,煤体的残余瓦斯含量降至3 m3/t以下,煤体含水量增量达到3%以上,使危险区域的动力现象得到缓解,成功的确保工作面安全、高效回采。     

鹤煤集团六矿水力冲孔卸压增透消突技术应用研究

随着采掘深度不断增加,地应力与瓦斯压力不断加大,煤炭开采的地质条件和技术条件也日趋复杂,瓦斯灾害矿井的数目增多,解决矿井瓦斯灾害问题已经迫在眉睫。对于无保护层开采的低透气性煤层,通常在煤层底板（顶板）布置岩中巷,打穿层钻孔预抽采掘工作面的瓦斯,起到消突的目的。     

深井回采工作面覆岩运动及煤体应力分布规律

为保证深部开采矿井安全高效生产,根据东海煤矿32#右十一回采工作面地质资料,采用RFPA、ANSYS软件对深部回采工作面覆岩关键层运动规律及煤体内的应力变化情况进行数值模拟。结果表明,开采深度越大工作面覆岩关键层的破断距离越小,顶板周期来压步距越短;该工作面的周期来压步距为30 m左右,数值模拟与现场实测结果吻合;随着回采工作面的推进,高应力区向远离工作面的煤体内部移动,且煤柱上的高应力分布带移动量大于煤体上的移动量。该研究为矿井深部开采超前支护及冲击矿压防治提供了参考。     

基于WebGIS煤矿瓦斯监测预警系统的设计

本文根据煤矿开采中容易出现瓦斯灾害的实际情况,提出基于WebGIS结合WSN技术的瓦斯监测预警系统的构建思路,并分析本系统在矿井灾害预警中的优缺点。     

电磁辐射技术在煤岩动力灾害监测预警中的应用

为了有效准确预测煤岩动力灾害,基于煤岩电磁辐射产生机理、特征和规律的深入研究,提出了煤岩动力灾害电磁辐射监测及预警方法,研制了KBD5型和KBD7型电磁辐射监测仪,并将电磁辐射技术广泛应用于煤岩动力灾害监测及预报,包括煤与瓦斯突出和冲击地压灾害的预测、采空区顶板稳定性监测、围岩应力分布及矿压观测、卸压带宽度确定等.     

三面采空综放采场采动阶段动力灾害机理

三面采空综放采场采动阶段受到高应力作用容易引发冲击地压、顶板大面积来压等动力灾害,通过研究岩层运动与矿压关系,孤岛工作面掘进、回采过程中覆岩空间结构形式及其运动规律,揭示工作面开采初期和开采期间岩层运动诱发动力灾害机理.结合工程实践,基于微震定位监测结果验证三面采空综放采场采动阶段诱发动力灾害规律,揭示应力分布、变化,为治理矿压动力灾害提供理论基础和技术手段.     

不同温度下含瓦斯煤岩体的多场耦合数值模拟

考虑地温变化对煤矿深部开采岩石变形破坏的影响,利用COMSOL软件建立含瓦斯煤岩体热-流-固耦合数值模型,并对掘进面进行数值模拟,研究不同温度条件下瓦斯压力、瓦斯渗流速度、煤岩体位移的变化情况。结果表明:温度变化不大的情况下,掘进工作面的瓦斯浓度随温度变化不明显;煤壁工作面附近的瓦斯压力梯度增大。其他条件不变的情况下,随着温度升高,渗流速度不会发生明显变化。该研究为含瓦斯煤岩体动力灾害预测提供了参考。     

深部开采灾害及防治研究进展

随着浅部矿物资源日益减少,越来越多的矿井开采向深部推进。开采深度不断增加所引起的软岩大变形、岩爆、高矿压、热害、瓦斯突出和强扰动等工程灾害为深部采矿工程带来了极大的挑战,严重威胁着矿井的生产安全。国内外学者针对深部资源开采面临的工程问题进行了大量的理论与试验研究并取得了一定的成果。本文阐述了引起深部工程灾害的主控因素,总结了深部复杂地质环境灾害现象物理力学机制的研究进展,介绍了深部开采工程实践中防治各类灾害事故的技术装备和理论构想的发展现状,最后提出了未来深部岩体力学理论研究与灾害控制措施研究面临的挑战。     

煤矿采掘工作面瓦斯涌出不均衡系数研究

本文根据湖南煤矿开采技术条件,利用煤矿安全监控系统连续监测和传统人工检测相结合,选择具有代表性的不同瓦斯等级矿井,进行采掘工作面瓦斯涌出不均衡系数的研究。提出在湖南煤矿开采技术条件和现有检测技术条件下的采掘工作面瓦斯涌出不均衡系数,揭示出煤矿瓦斯涌出的复杂性和传统人工检测方法在采掘工作面瓦斯涌出规律研究中的局限性,启示人们在矿井瓦斯灾害预防与控制方面应采取新的更可靠的对策措施。     

钱家营7煤工作面周期来压期间瓦斯涌出规律

为了预防钱家营矿7煤工作面开采时瓦斯异常涌出现象,采用FLAC数值模拟分析和现场监测的方法,确定周期来压前后工作面瓦斯涌出量峰值大小及其变化规律.研究表明:周期来压时工作面瓦斯涌出量的增大是采空区老顶垮落和工作面超前支承压力变化共同作用的结果.确定7煤层工作面周期来压步距15 m,来压时期平均瓦斯涌出量为正常时期的2.9倍左右.这将有助于提高采煤工作面周期来压期间瓦斯异常涌出的预测精度,并采取综合防治措施,减小来压对工作面瓦斯涌出的影响,预防瓦斯异常涌出和瓦斯灾害的发生,保障矿井安全生产.     

深部开采工作面矿压监测方法及监测设备适用性研究

基于现场条件合理选用监测系统,并运用各系统对工作面各项矿压参数进行实时在线监测.以工作面某次压力异常期间各系统预警情况为研究对象,通过对预警信息和现场情况进行分析,及时采取了大直径钻孔卸压、爆破解危、煤层注水卸压等解危卸压措施,成功将工作面高应力区域进行了深部转移,保护了作业空间的安全.研究表明,各监测设备运行情况稳定,在深部煤层回采工作面矿压规律研究、灾害预测预报及指导现场工程等工作中各监测设备适用性良好,可以满足相关需求.     

微地震监测系统在冲击地压预测预报中的应用

微地震是一种小型的地震,在地下矿井深部开采过程中不可避免的发生岩石破裂和地震活动。冲击地压是采矿诱发的矿井地震,严重威胁着煤矿的安全生产。微地震监测技术是一种新的地球物理探测技术,利用微地震监测系统是预测预报冲击地压的有效手段,分析微地震事件的分区性,指出应力积聚区域及冲击地压危险区域,成功预测了该工作面的冲击地压。     

煤岩瓦斯动力灾害主控地质体理论及地质作用机理

为研究煤岩瓦斯动力灾害地质作用机理,初次提出了控制煤岩瓦斯动力灾害的"主控地质体"的概念,并进行了定义及分类,采用理论分析、实验室实验、现场实测及现场考察等手段进行了相关研究。研究认为:煤系地层区域沉积体系、地层层序位置决定着煤层厚度、顶底板岩性及粒度、煤层赋存状况等,越靠近海(湖)侵体系域最大海(湖)泛面位置,煤层瓦斯赋存量越大(顶底板石灰岩煤层除外)、煤层煤岩瓦斯动力灾害危险性越大,解释了煤层群中不同煤层煤岩瓦斯动力灾害程度差异;煤岩瓦斯动力灾害地质作用机理为地层沉积埋藏作用、地质构造作用、热作用、生烃作用等时空配置控制着煤层的改造程度、瓦斯的生成、保存及逸散程度,以及自重应力、构造应力的分布情况,进而控制煤岩瓦斯动力灾害区域分布及灾害程度;初步建立了主控地质体理论、分析方法及判识依据。研究成果在水城矿区进行了应用,验证了该方法的合理性和适用性。     

开采扰动区(EDZ)内层状围岩变尺度损伤及失稳预计实验及综合分析

在地下开采中常遇到层裂影响围岩力学行为,考虑到安全支护载荷及衍生动力灾害的可能性及工程应用,基于现场工程调查和室内多尺度煤岩动力破坏规律实验观察,建立了物理相似模型,完成了基于声发射(AE)的采空区覆岩变尺度损伤与断裂的模拟实验,对开采扰动区工作面周期来压(4个阶段)、围岩破裂与损伤的声发射特征参数(总事件与能率以及隐含的临界敏感性)等多元信息进行了综合比较,获得了老顶来压强度及支护阻力的定量化指标,这为工程现场EDZ内顶板大范围破断、围岩稳定性、破碎岩体失稳垮落等监测与控制提供依据。