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实用矿山压力控制理论研究进展与突破的重点
1
作者 宋振骐 郝建 +2 位作者 蒋宇静 李恩来 边华 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2026年第1期1-26,共26页
与岩层运动有关的重大灾害在煤矿事故灾害中占主导地位,建立并完善矿山压力控制理论是控制相关灾害的基础。在回顾矿山压力理论发展历程的基础上,总结凝练了以上覆岩层运动为中心的“实用矿山压力控制理论”的内涵,从理论、技术、装备... 与岩层运动有关的重大灾害在煤矿事故灾害中占主导地位,建立并完善矿山压力控制理论是控制相关灾害的基础。在回顾矿山压力理论发展历程的基础上,总结凝练了以上覆岩层运动为中心的“实用矿山压力控制理论”的内涵,从理论、技术、装备方面总结了实用矿山压力控制理论的突破。在理论方面:构建了显示覆岩运动和支承压力分布发展变化规律的采场动态结构力学模型,确定不同采动条件下模型的动态发展规律;建立了两个应力场理论,揭示了内应力场实现的条件;构建了以位态方程为核心的工作面顶板控制力学模型,建立了工作面顶板控制(支架受力)与岩梁位态之间的关系。在装备方面:研发了三维相似材料模拟试验台、矿压机械模拟试验台等装备,实现了矿山岩层运动规律和支承压力分布规律反演模拟;研制了大量程(200~300 mm)、高精度(0.01 mm)顶板动态仪等监测仪器,形成了岩层动态成套监测装备和平台;搭建了覆岩运动仿真模拟系统,将力学模型以计算机的形式进行展示,实现了矿山压力的仿真与决策。在技术方面:提出了井下岩层动态观测技术,实现了基本顶来压预测预报;提出小煤柱沿空掘巷技术,将回采巷道布置在稳定的内应力场中,成功控制了传统大煤柱护巷诱发的冲击地压、瓦斯突出等动力灾害。最后,凝练了该理论的思维内核,兼具哲学战略性、功能导向性、效果实用性及风险回避性,并指出理论应重点突破的五大前沿方向为采动条件极端化、岩层运动调控化、采动应力调控化、矿山压力利用化与无为化。 展开更多
关键词 矿山压力 岩层运动 支承压力 顶板控制 位态
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采场应力演化特征的数字化和可视化研究及应用
2
作者 王宏伟 王泽亮 +3 位作者 朱战斌 祝捷 曾宪涛 姜耀东 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2026年第1期222-245,共24页
研究煤矿工作面采场应力的时空分布规律及演化特征,是建立灾害预警指标和实施有效防控的关键。笔者结合研究团队近年在煤矿数字化建模和智能化开采等方向的研究进展,开展了工作面采场应力数据库构筑及其演化特征可视化输出研究。以工作... 研究煤矿工作面采场应力的时空分布规律及演化特征,是建立灾害预警指标和实施有效防控的关键。笔者结合研究团队近年在煤矿数字化建模和智能化开采等方向的研究进展,开展了工作面采场应力数据库构筑及其演化特征可视化输出研究。以工作面应力多源数据为基础,通过数据采集、保真、传输与归一化处理,提出了采场应力数字化重构方法,构建了多源数据融合与高效存储数据库,开发了数据库智能检索、信息化输出和云平台查询等功能。针对采场应力数据库数据离散性等问题,提出了一种基于微元分段傅立叶变换的数据插值方法,开发了“点连成线、线连成面、面连成体”三维插值算法,实现了多源离散数据的连续性表达,构建了基于关键点和关键区域确定的线性、多项式和指数3种采场应力反演模型,开发了采动应力演化三维可视化输出反演算法。开展了煤矿采场应力演化特征的物理试验研究,在实验室尺度实施了采场应力多源数据库构筑及其演化特征的可视化输出。以北京昊华能源集团大安山煤矿典型构造和内蒙古鄂尔多斯马泰壕煤矿3105工作面为工程地质背景,开展了原位应力场精细化插值和基于微震定位和液压支架载荷的采动应力可视化反演,在现场尺度实现了采场应力的动态可视化输出。研究结果表明,通过多源数据缺失填补、重复消除、数据降噪和格式转换,实现了采场数据的采集保真、有效融合和分类入库,并依据检索条件对采场数据进行精确快速查询和定位;基于傅立叶变换的采场应力插值算法分别在一维、二维和三维应力连续性表达中,达到了88%、82%和74%的精度提升;通过对工作面支架压力和微震数据的获取与分析,在现场尺度再现了工作面采动应力的动态演化过程,多源监测数据与反演结果的分布吻合较好,验证了反演结果的准确性。 展开更多
关键词 工作面采场 多源数据 数字化 可视化 断层构造
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不同粒径煤岩块体超低摩擦滑动规律研究
3
作者 李利萍 宋旭冬 +2 位作者 潘一山 胡学锦 齐桐 《自然灾害学报》 北大核心 2026年第1期205-215,共11页
煤岩颗粒粒径影响界面粗糙度和微裂隙萌生与扩展是超低摩擦滑动重要影响因素。为探究不同粒径煤岩块体对超低摩擦滑动影响规律,利用颗粒流方法建立超低摩擦数值模型,在垂直扰动作用下对工作块体分别施加瞬时和持续水平冲击,以工作块体... 煤岩颗粒粒径影响界面粗糙度和微裂隙萌生与扩展是超低摩擦滑动重要影响因素。为探究不同粒径煤岩块体对超低摩擦滑动影响规律,利用颗粒流方法建立超低摩擦数值模型,在垂直扰动作用下对工作块体分别施加瞬时和持续水平冲击,以工作块体水平位移和煤岩界面摩擦力为超低摩擦效应强度表征参数,分析不同粒径煤岩块体接触力链、微裂隙分布以及宏观裂隙演化,得到了不同粒径煤岩块体超低摩擦滑动规律。研究结果表明,瞬时水平冲击作用下,工作块体水平位移最大值和稳定值随煤岩粒径比增大呈先增大后减小趋势。粒径比为1.0时界面粗糙度较小,超低摩擦效应强度较大。煤岩块体产生微裂隙主要分布在煤岩界面,颗粒粒径相差越大,产生微裂隙数目越多,工作块体损伤程度越高,煤岩界面细小颗粒对工作块体滑动有润滑作用,导致界面摩擦力由波峰值到波谷值的降幅近80%。持续水平冲击作用下,煤岩粒径比为0.6、0.8、1.0时,工作块体易产生由煤岩界面向内部延伸的贯穿型张拉裂隙,煤岩界面摩擦力显著降低,易发生超低摩擦滑移。煤岩粒径比为1.2、1.4时,煤岩界面易发生超低摩擦自锁现象。 展开更多
关键词 冲击地压 超低摩擦 粒径比 煤岩界面 裂隙演化 摩擦力
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自燃性煤体承压致裂产生CO的电磁场激发效应探讨
4
作者 魏引尚 梁玮 +3 位作者 包若羽 董丁稳 李安全 李义 《中国煤炭》 北大核心 2026年第1期1-8,共8页
基于煤岩在裂变过程中所形成的电磁现象,结合冲击地压防治领域的现场监测与实验研究成果,提出裂缝电磁场激发煤表面活性基团并促使O_(2)分子在磁场反应释放CO的假设,为此探讨了承压煤体破裂过程中电磁场的形成机制及其对煤表面活性基团... 基于煤岩在裂变过程中所形成的电磁现象,结合冲击地压防治领域的现场监测与实验研究成果,提出裂缝电磁场激发煤表面活性基团并促使O_(2)分子在磁场反应释放CO的假设,为此探讨了承压煤体破裂过程中电磁场的形成机制及其对煤表面活性基团的激发效应。首先分析了煤岩表面裂隙扩展、电荷迁移等关键物理过程及其对煤表面电磁场产生的影响,煤体在受载破裂过程中形成的动态电磁场与裂纹扩展密切相关;其次,根据煤岩电磁辐射有关实验文献成果,估算出在微米尺度的煤体裂缝磁场能级大小,其场强概率意义上普遍大于煤分子表面基团氧化活化能,足以激发暴露煤表面活性基团,使其发生极化呈荷电性,与距离最近的O_(2)分子发生反应,从而促成CO产生;最后,探讨了上述电磁场的短时性及其对CO生成率的影响,裂隙空间加大使电磁效应难以维持,导致局部CO无法持续生成。揭示了承压煤体在破裂过程中诱发电磁场促进CO生成的场致激活机制,为煤低温氧化CO释放提供新的解释路径。 展开更多
关键词 煤低温氧化 煤岩电磁辐射 煤体承压致裂 裂缝电磁场 激发效应
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复杂地质条件下连采连充式采煤防冲理论分析
5
作者 王雁冰 王健龙 +5 位作者 任文涛 李国营 李增强 周均忠 梅洪嘉 陈忠凯 《工程科学学报》 北大核心 2026年第3期477-491,共15页
为探究厚煤层、断层构造下综采与连采连充工艺的差异化力学响应机制,厘清扰动效应下连采连充式采煤防冲机理,本文以古城煤矿1301工作面为工程背景,运用理论推导研究扰动作用下两工艺底煤稳定性和断层滑移特性,分别建立了底煤、断层两类... 为探究厚煤层、断层构造下综采与连采连充工艺的差异化力学响应机制,厘清扰动效应下连采连充式采煤防冲机理,本文以古城煤矿1301工作面为工程背景,运用理论推导研究扰动作用下两工艺底煤稳定性和断层滑移特性,分别建立了底煤、断层两类力学模型并揭示了各自致灾机理,提出了底煤冲击危险系数η、断层失稳评价指标I,对比其在两工艺下的变化特征并揭示了内在差异本质,最后通过微震实测结果进行验证.研究表明:冲击危险系数η与底煤厚度呈负相关性,厚底煤条件下两工艺冲击危险性差异不显著,风险差值随底煤厚度减小及回采长度增加呈指数级飙升;失稳评价指标I随断层倾角增大而显著增强,两工艺风险差值在高倾角断层邻近区域急剧增加;回采初期各支巷单次微震平均能量仅小幅上涨,断层近场阶段微震频次较远场明显升高,但未呈现高能级事件阶跃式增长,微震事件以“高频低能”形式渐进释放,体现了复杂地质条件下连采连充工艺对动载传递与能量聚集的抑制作用. 展开更多
关键词 连采连充 综采技术 冲击地压 底煤失稳 断层构造
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多重条件下钻孔围岩应力及损伤演化规律
6
作者 刘军 邹思聪 +1 位作者 刘志宽 杨兴龙 《煤炭技术》 2026年第1期31-37,共7页
针对多次扩孔施工引发的钻孔围岩多重损伤问题,通过理论分析与COMSOL数值模拟,分析了不同直径钻孔煤体应力分布和损伤演化规律。基于Mohr-Coulomb强度准则和弹塑性力学方程,推导破碎区与塑性区半径的理论解。结合寺家庄煤矿15115工作面... 针对多次扩孔施工引发的钻孔围岩多重损伤问题,通过理论分析与COMSOL数值模拟,分析了不同直径钻孔煤体应力分布和损伤演化规律。基于Mohr-Coulomb强度准则和弹塑性力学方程,推导破碎区与塑性区半径的理论解。结合寺家庄煤矿15115工作面地质参数,构建单次成孔与多级扩孔条件下钻孔开挖模型。研究表明:单次成孔直径由113 mm增至400 mm,塑性区面积扩大6.6倍,径向应力峰值点外移。多级扩孔施工中,前期钻孔扰动导致后续扩孔应力集中区显著扩展,终孔直径400 mm时,应力集中区范围增大7.31%,塑性区面积扩大10.8倍,应力峰值由11.68 MPa升至11.91 MPa。研究成果为钻孔设计提供理论依据。 展开更多
关键词 瓦斯抽采 多重损伤 COMSOL 裂隙演化 应力集中
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内蒙古矿区矿震发生特点及防控对策与实践
7
作者 曹安业 杨耀 +6 位作者 陈凡 王常彬 白贤栖 顾颖诗 马祥 秦续峰 丁国利 《煤炭科学技术》 北大核心 2026年第1期130-149,共20页
我国煤炭资源开发重心已向西部矿区优势资源快速转移,期间大规模、高强度开采诱使2.0级及以上矿震活动频发。2024年内蒙古原煤产量跃居全国第一,但矿震灾害尤为突出。为有效遏制内蒙古矿区矿震突增势头,统计了内蒙古矿震频发矿井地质沉... 我国煤炭资源开发重心已向西部矿区优势资源快速转移,期间大规模、高强度开采诱使2.0级及以上矿震活动频发。2024年内蒙古原煤产量跃居全国第一,但矿震灾害尤为突出。为有效遏制内蒙古矿区矿震突增势头,统计了内蒙古矿震频发矿井地质沉积特征,梳理了自2020年以来发生的26起2.0级及以上矿震案例,总结了矿震发生特点及发展趋势,结合地表岩移监测与覆岩离层观测结果,初步揭示了复杂沉积地层破断活动特征对频发矿震活动影响的特殊性,明确了矿震发生原因,提出了以主动卸压、减沉降载和生产布局优化为指导的矿震防控思路,并在受矿震严重制约生产的矿井开展了防控工业性试验。结果表明:内蒙古频发矿震矿区白垩系地层经历河流与风化沉积且发生大规模碳酸胶结作用,与下伏侏罗系地层形成重大不整合面,整体赋存形态和力学属性均表现出“骤变型”空间展布特征,造成了内蒙古煤矿矿震发生规律与机理的独特性;矿震多发生在邻空开采期间,震源位于采空区,对井上下几乎没有影响,发生过矿震的工作面复产期间降速开采甚至停产仍会再次发生矿震,凸显了矿区内覆岩断裂诱发矿震的复杂性;对矿震起控制作用的岩层动态变化,矿震发生后,地表快速下沉呈“阶梯式”,引起矿震的岩层及其上覆岩层内部裂隙快速扩展,裂隙扩展范围的所有岩层错动失稳均可能诱发矿震,这是内蒙古煤矿矿震难以有效防控的主要原因;矿震防控工程实施后,白垩系地层积聚能量稳步释放,地表沉降得到有效控制,减震效果显著;通过优化开采布局,降低了高强度开采带来的不利影响,实现源头防控矿震的同时,也促进了内蒙古煤矿矿震与冲击地压协同主动调控技术升级,对于后续矿井产能稳步释放具有重要意义。研究成果可促进对内蒙古矿区矿震的理性认识,并可为矿震有效防控提供宝贵思路。 展开更多
关键词 内蒙古矿区 矿震 沉积环境 巨厚覆岩 矿震防控 覆岩隔离注浆 开采布局优化
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浸水深度对煤岩力学损伤行为的影响及多尺度失稳机制研究
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作者 陈光波 郑绍黄 +8 位作者 张俊文 李谭 王二雨 王创业 刘业娇 曹健 张国华 唐薇 高宁 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2026年第1期121-143,共23页
大水矿山或富水开采条件下,不同浸水深度环境中煤岩体力学性质严重劣化,影响着煤岩系统的安全稳定。为探讨在不同浸水深度下煤岩力学性质及损伤特征,以典型的煤、砂岩和页岩为研究对象,开展0、20、40、60、80、100 mm等6种不同浸水深度... 大水矿山或富水开采条件下,不同浸水深度环境中煤岩体力学性质严重劣化,影响着煤岩系统的安全稳定。为探讨在不同浸水深度下煤岩力学性质及损伤特征,以典型的煤、砂岩和页岩为研究对象,开展0、20、40、60、80、100 mm等6种不同浸水深度下的轴向压缩和声发射试验,分析其力学损伤及失稳机制。研究结果表明:①随浸水深度的增加,煤岩弹性模量、损伤应力和抗压强度逐渐降低,煤岩弹性模量、抗压强度劣化度显著增加,在浸水0~20 mm阶段劣化效应最大。②随浸水深度的增加,声发射累计振铃计数和峰值振铃计数逐渐减少;累计能量受浸水深度影响逐渐降低。③基于声发射RA-AF,不同浸水深度砂岩试样张拉裂纹与剪切裂纹共存,随浸水深度的增加,张拉裂纹占比逐渐增大,剪切裂纹占比逐渐减小。④基于声发射构建煤岩损伤演化模型,从应力–应变曲线、损伤效应、抗压强度三方面进行损伤模型合理性验证。煤岩损伤演化过程可划分为损伤初始阶段、损伤发展阶段和损伤加速阶段,随浸水深度的增加,煤岩损伤变量增加。⑤从“微观–细观–宏观”阐明浸水煤岩多尺度失稳破坏机制:浸水作用下煤岩内部矿物颗粒被溶蚀,矿物颗粒体积减小,载荷作用下矿物颗粒发生微断裂、大断裂、全断裂,煤岩内部萌生新的裂纹并扩展、贯通,宏观上出现裂纹,煤岩失稳破坏。该研究可为浸水深度影响下工程煤岩体的安全稳定、防治及评价提供有益参考。 展开更多
关键词 浸水深度 力学行为 声发射 损伤模型 失稳机制
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深部非对称采空区煤层大巷冲击机理及防控
9
作者 鲁喜辉 赵卫卫 +4 位作者 郝英豪 曹安业 苏士杰 吕国伟 白刚 《煤田地质与勘探》 北大核心 2026年第2期14-26,共13页
【目的】随着煤层大巷使用频率的增加,煤层大巷冲击地压灾害发生频率日益递增,特定条件下煤层大巷冲击地压发生机理和差异化防控措施的研究,对深部煤炭安全开采具有重要意义。【方法】基于内蒙古某矿强冲击煤层大巷,采用现场实测、理论... 【目的】随着煤层大巷使用频率的增加,煤层大巷冲击地压灾害发生频率日益递增,特定条件下煤层大巷冲击地压发生机理和差异化防控措施的研究,对深部煤炭安全开采具有重要意义。【方法】基于内蒙古某矿强冲击煤层大巷,采用现场实测、理论分析、FLAC~(3D)模拟等方法研究了煤层大巷两侧非对称采空区结构演变过程中巷道围岩应力和覆岩结构演化规律,构建了大巷冲击风险判别指标,揭示了大巷冲击失稳机制,提出了针对性防控思路。【结果和结论】采空区面积和覆岩结构演化是影响煤层大巷区域冲击风险的主要因素,且非对称采空区结构形成会进一步其冲击风险。非对称采空区结构演化过程中垂直应力逐步演变为最大主应力,并在大巷煤柱区呈“双峰”分布;随着大巷西侧采空区面积的增大,大巷围岩垂直应力持续增大,应力增量先增大后减小,其中回风大巷一直位于西侧应力峰值区,峰值应力38.7 MPa;大巷煤柱区覆岩空间结构由“非对称T”形逐步转变为“对称T”形,大巷两侧岩层活动的互馈效应增强。煤层大巷受两侧采空区结构变化影响,大巷围岩应力集中、围岩损伤增大,大巷局部围岩应力超过其临界破坏载荷后向巷道内部瞬间位移,诱发冲击地压。煤层大巷顶、底板冲击破坏临界载荷分别为32.8、24.7 MPa,潜在冲击风险区域随非对称采空区演化逐渐增大。制定了以回风大巷位置优化、顶板深孔爆破等为主的区域与局部一体的“降载-卸压-支护”协同防控方案,经检验可以有效降低冲击风险。研究结果可对类似开采条件下煤层大巷冲击地压防治提供有益借鉴。 展开更多
关键词 非对称采空区 煤层大巷 冲击地压 覆岩结构演化 失稳机制 协同防控
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兖州矿区冲击地压发生主控因素和防治方法
10
作者 孙航 龚天蕾 +4 位作者 李炳宏 张泉 高伟明 李培健 陈大勇 《中国矿业》 北大核心 2026年第1期198-210,共13页
兖州矿区是鲁西大型煤炭基地的核心区,对华东能源稳定供应具有重要战略意义。随着开采深度增加,冲击地压已成为制约该矿区煤炭资源安全高效开采的主要动力灾害。本文以东滩煤矿、鲍店煤矿、南屯煤矿、兴隆庄煤矿、济二煤矿、济三煤矿等... 兖州矿区是鲁西大型煤炭基地的核心区,对华东能源稳定供应具有重要战略意义。随着开采深度增加,冲击地压已成为制约该矿区煤炭资源安全高效开采的主要动力灾害。本文以东滩煤矿、鲍店煤矿、南屯煤矿、兴隆庄煤矿、济二煤矿、济三煤矿等为研究对象,系统分析地质条件、开采条件和冲击地压事件的相关性,厘清主控因素并划分冲击矿井类型;总结现有监测预警技术的适用性及局限性,综述冲击地压防治技术及发展趋势。研究结果表明,应力环境和煤层赋存特征是兖州矿区冲击地压发生的共性根本内因,但不同矿井的主导诱因存在差异:东滩煤矿、鲍店煤矿受厚硬顶板破断影响,南屯煤矿、兴隆庄煤矿主要受构造应力控制,济二煤矿、济三煤矿以煤柱应力集中诱发为主;顶板关键层的厚度、岩性及其与煤层的空间关系对能量释放方式具有重要影响。基于此,将矿井冲击地压划分为厚硬顶板型、构造应力控制型和煤柱型三类。监测预警方面,微震监测法、应力监测法和钻屑法等方法均具有较好效果,但也存在不同程度局限:微震能量与震级缺乏统一理论与标准,导致解释结果存在不确定性;煤层应力监测精度不足、误报率较高;钻屑法的准确性和适用范围有限。防治方面,提出“区域源头控制与局部卸压相结合”的控制思路:区域层面通过优化开采布局和保护层开采削减应力集中,局部层面通过钻孔卸压、超深孔爆破、煤层注水等措施实现能量释放与冲击危险削弱。但目前对于防治措施仍缺乏及时、精准的评估手段,实际成效难以量化。研究成果为兖州矿区冲击地压防治提供了理论依据与工程实践支撑,并对类似条件深部矿井的动力灾害防治提供参考。 展开更多
关键词 兖州矿区 冲击地压 深部开采 厚硬顶板 超深孔爆破
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断层煤柱耦合型冲击失稳机理及防治
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作者 王辉 谢宜顺 +2 位作者 顾倩悦 曹安业 冯中君 《中国矿业》 北大核心 2026年第2期175-184,共10页
断层构造是冲击地压的重要诱因之一,破坏性最强,易引起煤矿覆岩破坏及地表沉陷等一系列问题,严重制约了煤矿断层构造区的安全生产。为解决断层构造区断层煤柱耦合造成冲击失稳的问题,采用微震监测技术,搜集实际现场数据结合理论力学模... 断层构造是冲击地压的重要诱因之一,破坏性最强,易引起煤矿覆岩破坏及地表沉陷等一系列问题,严重制约了煤矿断层构造区的安全生产。为解决断层构造区断层煤柱耦合造成冲击失稳的问题,采用微震监测技术,搜集实际现场数据结合理论力学模型分析了断层活化失稳致冲机制,揭示了两类活化失稳致灾类型(分别为断层失稳型及煤柱失稳型),以此为基础建立了数值模型分析了地质构造区域工作面回采至不同阶段时,断层情况对工作面回采应力分布特征的影响,结合现场微震事件分布情况,制定了断层构造区冲击地压防治方案。研究结果表明,工作面回采至断层区域时,与断层之间易形成断层煤柱区,同时受到采动应力及坚硬顶底板破裂的影响,动应力在水平方向上呈现卸载,在垂直方向上体现为加载,断层的最大主应力减小导致失稳临界值降低,工作面应力集中程度升高,因此,在接近断层时易发生断层活化失稳,增加断层构造区冲击风险,多断层交叉区域应力集中程度较单一断层影响区域更大;根据现场实际地质开采条件制定断层构造区顶板深孔爆破、大直径钻孔卸压及煤层爆破卸压的降载释能防冲方案,基于微震监测及震动波CT反演结果发现同时段同区域微震频次及能量均下降了67%,断层构造区煤岩体应力集中区域明显减小,有效避免了断层构造区冲击地压的发生。 展开更多
关键词 断层构造 冲击地压 煤柱失稳 应力分布 微震监测
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断层与煤柱复合影响下孤岛工作面冲击危险性研究
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作者 孙铄寒 靳泽 +2 位作者 陈理强 王文杰 王迪 《矿业科学学报》 北大核心 2026年第1期159-170,共12页
针对某矿3_(上)215工作面受大落差断层、不规则三角形煤柱、孤岛、厚硬顶板等因素影响,存在高冲击危险性的问题,采用理论分析、数值模拟与现场应用相结合的方法,分析工作面回采过程中的变形破坏情况、应力分布特征及能量演化特征,提出... 针对某矿3_(上)215工作面受大落差断层、不规则三角形煤柱、孤岛、厚硬顶板等因素影响,存在高冲击危险性的问题,采用理论分析、数值模拟与现场应用相结合的方法,分析工作面回采过程中的变形破坏情况、应力分布特征及能量演化特征,提出了针对煤柱和工作面顶底板的卸压防治方案。结果表明:不规则煤柱宽度约10 m时,在采空和断层1影响下遗留煤柱区域的垂直应力集中系数峰值相比无煤柱区域增加了69%,且煤柱塑性区与采空区塑性区贯通;回采至一次见方期间,超前支承压力与采空侧向支承压力叠加后达59.93 MPa,应力集中系数达3.55,不规则遗留煤柱和2处断层也出现了弹性能的积聚。对比分析模拟数据可知,实施卸压后工作面应力大幅度降低,积聚的弹性能量得到释放,证明了卸压方案的可行性。在工程现场实施断顶和煤层卸压后有效降低了复合影响区域的冲击危险,实现安全回采。 展开更多
关键词 冲击地压 不规则煤柱 孤岛工作面 断层 数值模拟
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不规则断层煤柱区孤岛工作面应力演化特征和矿震活动规律
13
作者 刘振江 刘永先 +2 位作者 卢雪松 陶振鹏 陈仲 《陕西煤炭》 2026年第2期1-6,共6页
【目的】针对不规则断层煤柱区孤岛工作面冲击地压高发问题,【方法】以三河尖煤矿7439孤岛工作面为工程依托,基于FLAC3D数值模拟、现场微震监测等方法,对工作面开采过程中围岩应力演化特征和矿震活动规律进行研究,以更好指导冲击地压灾... 【目的】针对不规则断层煤柱区孤岛工作面冲击地压高发问题,【方法】以三河尖煤矿7439孤岛工作面为工程依托,基于FLAC3D数值模拟、现场微震监测等方法,对工作面开采过程中围岩应力演化特征和矿震活动规律进行研究,以更好指导冲击地压灾害防治实践。【结果】结果表明,7439工作面处于多侧临空状态,且靠近不规则断层煤柱区,冲击危险性整体较高;工作面回采期间轨道巷邻近F7断层煤柱区、工作面与运输巷相交直角区、停采线附近大巷保护煤柱区应力集中显著,为冲击地压重点防控区域;数值模拟和微震监测具有良好的一致性。【结论】研究成果为类似条件下矿井动力灾害防治提供了强有力的科学技术支撑。 展开更多
关键词 不规则煤柱 断层构造 孤岛工作面 应力演化 矿震活动 冲击地压
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深部强采动工作面卸压瓦斯全生命周期分阶段精准治理方法
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作者 孙宝强 龚选平 +5 位作者 范晓刚 成小雨 杨鹏 肖露 程成 马兴莹 《工矿自动化》 北大核心 2026年第1期10-20,共11页
深部强采动条件下综放工作面卸压瓦斯涌出时空演化规律不明,传统高抽巷施工成本高、抽采效率低,目前针对从开切眼至终采的全时间尺度(即全生命周期)内,基于采动覆岩动态演化与瓦斯涌出阶段耦合关系的瓦斯分阶段精准治理研究尚显不足。... 深部强采动条件下综放工作面卸压瓦斯涌出时空演化规律不明,传统高抽巷施工成本高、抽采效率低,目前针对从开切眼至终采的全时间尺度(即全生命周期)内,基于采动覆岩动态演化与瓦斯涌出阶段耦合关系的瓦斯分阶段精准治理研究尚显不足。针对上述问题,以王家岭矿307工作面为工程背景,对采用不同层位高位定向长钻孔替代高抽巷进行卸压瓦斯抽采的可行性进行验证,并提出了“分阶段、差异化”精准治理方法。①建立了深部采动裂隙场“贯通−纵向−水平”三区渗透率分布模型,明确了水平渗透区为卸压瓦斯优势运移与富集区域。②提出了采动卸压瓦斯涌出的全生命周期概念,依据顶板来压特征与瓦斯涌出动态耦合关系,将其划分为发生期、突发期、波动期和稳定期4个阶段,并明确了各阶段瓦斯来源构成、涌出特征及占比,为分阶段瓦斯精准治理提供了理论依据。③针对初采阶段(发生期和突发期)设计了“弓型”定向钻孔轨迹,实现对瓦斯升浮路径的精准拦截;针对正常回采阶段(波动期)构建了“高−中−低”多层水平定向长钻孔优化布置模式,从而对采动覆岩空间内的卸压瓦斯储运区实现全面覆盖。现场试验结果表明,该方法使工作面瓦斯抽采体积分数提升至8%以上,回风流瓦斯体积分数稳定控制在0.4%以下,有效解决了回风隅角瓦斯超限问题,实现了瓦斯抽采的精准可控。 展开更多
关键词 综放工作面 深部强采动 瓦斯抽采 定向钻孔 采动裂隙场 卸压瓦斯 全生命周期 瓦斯分阶段治理
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基于“载荷三带”理论的掘进工作面冲击地压防治技术研究
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作者 孔贺 谭花文 +2 位作者 谭国龙 田国庆 张泽辉 《煤炭工程》 北大核心 2026年第1期101-107,共7页
针对大采深、断层构造与采空区侧向应力耦合作用下掘进工作面冲击地压防治的难题,采用理论分析、现场实测与工程反演相结合的方法,系统探究掘进工作面矿压显现规律,提出“钻-爆结合+反向掘进+定点补强支护”的冲击地压综合防治措施,实... 针对大采深、断层构造与采空区侧向应力耦合作用下掘进工作面冲击地压防治的难题,采用理论分析、现场实测与工程反演相结合的方法,系统探究掘进工作面矿压显现规律,提出“钻-爆结合+反向掘进+定点补强支护”的冲击地压综合防治措施,实现了耦合高应力集中区的安全掘进。研究结果表明:基于“载荷三带”理论估算,掘进工作面最大静载荷为45.67 MPa,采空区侧向支承压力峰值距采空区60 m;微震监测数据显示,微震事件主要集中在顶底板30 m范围内,其中煤层顶板30 m范围内微震事件能量占比40%、频次占比38%,该层位范围主要为煤层顶板23.6 m处13.4 m厚的中砂岩,可为以关键层为导向的断顶施工参数优化提供依据;微震数据反演结果表明,在距3下101采空区55~80 m处存在应力积聚,与载荷三带理论计算的60 m峰值位置基本吻合。 展开更多
关键词 载荷三带 冲击地压 掘进工作面 耦合叠加 微震监测 钻-爆结合 千米深井
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岩爆烈度分级方法综述与展望
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作者 宫凤强 雷炎 代金豪 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2026年第1期61-91,共31页
随着采矿、交通、水电等地下工程向深部推进,深部工程建设过程中遭遇的岩爆灾害发生频次和烈度等级显著提高,准确预判岩爆烈度等级对岩爆灾害防治显得愈发重要。本文综述了国内外23种岩爆烈度分级方法,系统比较了分级方法中用到的8个定... 随着采矿、交通、水电等地下工程向深部推进,深部工程建设过程中遭遇的岩爆灾害发生频次和烈度等级显著提高,准确预判岩爆烈度等级对岩爆灾害防治显得愈发重要。本文综述了国内外23种岩爆烈度分级方法,系统比较了分级方法中用到的8个定性分级指标和7个定量分级指标的特点。定性指标多集中于宏观表象特征的识别,如声响特征、运动特征、时效特征、工程影响等,受主观经验影响较大;定量指标如强度应力比和岩爆坑深度,主要通过实测数据寻求其与岩爆烈度等级的映射关系,其科学性还需进一步研究。重点介绍了强度&应力耦合判据和岩爆坑深度计算方法的最新研究进展,为岩爆烈度分级方法提供了更加科学合理的定量指标。在此基础上,展望了未来岩爆烈度分级方法的发展趋势,其中包括:研发AI驱动的岩爆定量指标智能化无人化测取技术、岩爆定性指标量化处理及自动化分析技术,以此减少人工测取数据导致的误差及安全问题;基于测取数据构建科学全面的岩爆数据库,并建立基于多源指标的岩爆烈度智能分级模型;开发岩爆烈度智能分级平台,实现岩爆灾害评估的全流程自动化;在深部工程拱底岩爆和掘进工作面岩爆频发的背景下,探索构建拱底岩爆和掘进工作面岩爆的烈度分级方法及岩爆坑深度计算方法。 展开更多
关键词 深部采矿 岩爆 岩爆烈度 分级方法 人工智能
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深部开采煤矿典型动力灾害孕灾主控因素与机制研究进展 被引量：18
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作者 杨科 郭鹏慧 +4 位作者 袁亮 曹安业 张永将 马衍坤 李家卓 《煤炭学报》 北大核心 2025年第7期3466-3487,共22页
煤炭资源的开采逐渐进入深部开采阶段,煤岩的非线性行为、大范围高能级灾害、多物理场耦合等现象加剧,冲击地压和煤与瓦斯突出二者相互诱导、相互激励,煤矿典型动力灾害危险性和危害性渐趋严重,已成为制约我国深部煤炭资源安全高效生产... 煤炭资源的开采逐渐进入深部开采阶段,煤岩的非线性行为、大范围高能级灾害、多物理场耦合等现象加剧,冲击地压和煤与瓦斯突出二者相互诱导、相互激励,煤矿典型动力灾害危险性和危害性渐趋严重,已成为制约我国深部煤炭资源安全高效生产的绊脚石,防治煤矿典型动力灾害的前提和基础是深入研究其发生机理。因此,需要掌握我国煤矿冲击地压、煤与瓦斯突出和煤岩瓦斯复合动力灾害机理研究领域的整体进展以及孕灾主控因素与机制。文中总结了前人及研究团队已有研究成果,利用CiteSpace软件梳理文献,并通过关键词共现和突现知识图谱分析,阐述了煤矿典型动力灾害领域发展历程中每个阶段的研究热点以及未来的发展态势;厘清了不同孕灾条件对煤与瓦斯突出和冲击地压影响的差异性;探讨了煤矿典型动力灾害孕育的“五效应”机制。分析认为,围绕煤矿典型动力灾害领域的研究均以其发生机理及孕灾因素为基点,其中孕灾因素以天然地质条件为主、开采技术条件为辅,不同的孕灾环境形成的典型动力灾害表现形式不同,典型动力灾害孕育机制包括物质内在效应、应力超载效应、能量驱动效应、结构异变效应和煤岩体时变效应,五者相互作用、相互影响。根据当前深部开采面临的问题和亟需攻克的关键难题提出了研究展望,亟待深入研究煤矿典型动力灾害全生命周期孕育特征、演化特征、致灾机理,深部强扰动作用下煤矿典型动力灾害前兆信息智能辨识、预警指标融合,以及多灾种链生灾害联防联控体系,从而有效保障深部煤炭资源安全高效开采。 展开更多
关键词 深部开采 煤与瓦斯突出 冲击地压 煤岩瓦斯复合动力灾害 孕灾机制
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金矿开采中深部岩体稳定性控制技术研究
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作者 王啸天 《世界有色金属》 2026年第1期100-102,共3页
本研究选取三山岛金矿,分析金矿开采时深部岩体的稳定性控制技术。运用深部工程地质勘查手段与岩体动态监测系统,评估矿区深部岩体的变形特征与力学响应规律。研究发现,深部地应力变化、开采工程扰动及地质构造差异,对岩体稳定性存在关... 本研究选取三山岛金矿,分析金矿开采时深部岩体的稳定性控制技术。运用深部工程地质勘查手段与岩体动态监测系统,评估矿区深部岩体的变形特征与力学响应规律。研究发现,深部地应力变化、开采工程扰动及地质构造差异,对岩体稳定性存在关键影响。矿区实施开采方案优化、岩体支护加固、多技术协同治理及智能预警等综合控制措施,有效降低深部岩体变形风险,提升开采过程中岩体整体稳定性。研究结果显示,这套融合勘查、优化、加固、监测的综合控制技术,在保障金矿深部岩体稳定性方面效果显著。 展开更多
关键词 金矿开采 深部岩体 岩体稳定性 控制技术 动态监测
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采空区积水条件下煤柱等效宽度及稳定性研究
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作者 石建祥 《晋控科学技术》 2026年第1期10-15,20,共7页
采空区积水与采掘扰动易诱发煤柱损伤失稳,为明确浸水损伤煤柱等效宽度及稳定性规律,以某矿区段煤柱为研究对象,采用室内试验、理论分析、数值模拟与工程实践相结合的方法展开研究。结果表明:①理论分析显示,35.85 m浸水煤柱与30.09 m... 采空区积水与采掘扰动易诱发煤柱损伤失稳,为明确浸水损伤煤柱等效宽度及稳定性规律,以某矿区段煤柱为研究对象,采用室内试验、理论分析、数值模拟与工程实践相结合的方法展开研究。结果表明:①理论分析显示,35.85 m浸水煤柱与30.09 m未浸水煤柱承载能力等效,浸水使煤柱等效宽度减损约5.76 m,揭示了浸水对煤柱有效承载宽度的弱化机制;②基于Fish语言与力学模型研发流固耦合软化数值计算程序,实现渗透率、孔隙率随煤柱屈服状态及应力分布的动态演化模拟;③采空区积水显著弱化煤柱承载能力,36 m浸水煤柱与30 m未浸水煤柱的峰值应力特征及弹性核区宽度基本一致,现场应力监测验证了二者承载等效性。研究成果为富水煤层隔水煤柱合理留设提供重要理论与工程支撑。 展开更多
关键词 浸水煤柱 等效宽度 稳定性 水岩作用 流固耦合
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冻结法在西部地区富水软岩立井施工中的应用
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作者 陈和平 晁海杰 郭爱江 《能源科技》 2026年第1期34-38,49,共6页
针对西部地区富水软岩地层立井施工中面临的围岩破碎、涌水量大、软岩难支护等技术难题,以鹰骏一号煤矿主立井为工程背景,开展人工冻结法应用研究。通过主冻结孔结合防片帮孔的布孔设计,采用12台双级螺杆制冷机组形成冻结壁。研究结果表... 针对西部地区富水软岩地层立井施工中面临的围岩破碎、涌水量大、软岩难支护等技术难题,以鹰骏一号煤矿主立井为工程背景,开展人工冻结法应用研究。通过主冻结孔结合防片帮孔的布孔设计,采用12台双级螺杆制冷机组形成冻结壁。研究结果表明:冻结壁平均温度≤-10℃,冻土扩展速度达17 mm/d,冻土进荒深度为0.5~1.3 m,有效封堵含水层涌水。施工中通过动态调控冻结参数,实现了井帮零涌水、零片帮,井筒月进度提升至80~90 m。工程实践验证了人工冻结法在深部富水软岩立井施工中的安全性和高效性,为类似地质条件矿井建设提供了技术参考。 展开更多
关键词 人工冻结法 富水软岩 立井施工 冻结壁 冻土进荒
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