摘要：实体煤掘进冲击矿压受覆岩运动影响较小是其典型特点,其冲击机理缺乏系统研究。本文从实体煤掘进围岩力学行为入手,展开其冲击机理及防控研究。首先,运用数值模拟方法得到煤巷掘进围岩应力路径具有"竖向加载-倾向卸载-走向固定"的三轴加卸载特征;然后展开三轴加卸载路径下的煤样力学和冲击特征试验;最后用试验结果指导实体煤掘进冲击防控设计。试验揭示了煤样峰值点的加卸载侧应力不仅受初始加载侧应力和初始卸载侧应力影响,而且与卸载速率和加载速率比值(简称"卸加比")呈指数型降低,但是受初始固定侧应力影响较小。发现实验室煤样需要满足高应变速率和高应力2个条件才能形成冲击,非冲击煤样和冲击煤样分别呈现层裂式和爆裂式破坏特征,前者对应的声发射能量值比后者小2个数量级。根据加卸载下煤样破裂特征及冲击形成条件,制定相应的实体煤掘进冲击防控设计方案。现场实践表明,所设计的实体煤巷道掘进冲击防控方案有效降低了大能级矿震和冲击矿压的发生概率。

摘要：震动波波速与应力的正相关关系说明利用矿山CT技术反演震动波波速可大范围研究采掘区域的应力分布特征,从而划分冲击危险区域。在此背景下,综合采用理论研究、数值计算和现场实测数据分析相结合的研究方法,设计了己15#-24080工作面矿山CT技术现场实施方案,建立了沿直接顶传播的滑行波和沿煤层传播至接收点的直达波波速的二维求解模型,求解了己15#-24080工作面区域的煤岩震动波波速分布图,最后基于冲击矿压机理提出的正异常危险性评价指标,分级确定了5个冲击危险区域及其范围。现场动力显现表明该技术能够准确探测冲击危险区域。

摘要：强矿震发生前的大量矿震信号是评价冲击矿压危险的重要信息源。本文以平十一矿安装的SOS高精度微震监测为基础,利用主成分分析技术构建了震源集中程度指标值,与震源能量和震动频次的现场统计研究结果表明:1)强矿震主要集中在煤层群多工作面停采线包围的煤柱叠加群内;2)强矿震发生前,震源能量首先经历1个震动活跃期,之后出现较明显的下降阶段,当震动频次维持在较高水平时,具有强矿震危险性;3)震动次数越多,震源集中程度指标值越小,发生强矿震的可能性就越大。基于3个参量的前兆规律,针对平十一矿建立了冲击危险性打分标准,并利用累加法进行冲击危险的整体评价,结果表明该评价体系能够及时指导现场防治降低冲击危险性。

摘要：为解决孤岛工作面回采末期在冲击危险影响下其护巷煤柱宽度、停采线位置及卸压设计的难题,以彬县煤矿303孤岛工作面为例,分析该工作面回采期间诱发冲击危险的主控因素,采用理论计算确定了工作面回采末期护巷煤柱宽度应大于41.44 m。通过数值模拟分析得出,303孤岛工作面回采末期停采线与采区轨道上山之间距离越大,工作面内部峰值应力值和高应力集中范围越大,峰值应力区远离采区上山,减小了其巷道围岩及煤柱的受力,综合考虑下确定停采线与采区轨道上山应不小于250 m;工作面回采末期随着卸压范围的增大,超前峰值应力位置向前移动,且峰值应力大小逐渐降低,确定停采线前后卸压范围不小于25 m。

摘要：在分析冲击矿压发生和锚网索支护防冲机制的基础上,从支护构件柔性吸能和能量平衡的角度,对某工作面巷道支护的防冲能力进行计算。结合"SOS"微震监测系统长期监测获得的冲击和强矿震数据,考虑微震系统的定位误差,引入防冲支护设计可靠度参数P(x),将工作面现有支护条件在不同P(x)时的计算可抵御震源能量与冲击时实际的震源能量进行比较分析,探讨微震反求支护参数方法的可行性。结果表明:强矿震在一定条件下可以转化为冲击,锚网索支护的"柔性吸能功能"能够吸收传递到锚固围岩上的大部分或部分冲击能量,保持锚固围岩的整体性和稳定性,对巷道内部围岩起到有效的支撑,避免巷道围岩的进一步破坏失稳,是有效控制冲击矿压的重要因素。结合可靠度参数P(x)的理论计算结果与历次冲击和强矿震数据具有较好的可比性,历次冲击时支护的计算可抵御震源能量随着P(x)的减小均存在从小于到大于实际震源能量的转折点,而强矿震的计算结果也和实际情况相符,说明结合P(x)的微震反求方法具有较好的可行性。

摘要：煤矿冲击矿压现象日益严峻,作为矿山动力灾害的主要监测手段,微震监测系统已在许多矿井广泛使用,为保证矿震定位和能量计算的准确,提高预测预报煤矿冲击矿压的可行性,应建立一套台网布设优化及评价系统.应用微震定位和D值优化设计理论,结合煤矿实际条件研究了影响矿震定位精度的主要因素和不利条件,并提出了采用综合指数法确定煤矿高微震活动区域和区域内矿震发生的概率,制定了台站候选点和监测区域确定的一般原则.通过理论分析震中和震源标准差反映台网定位能力的不足,建立基于数值仿真实验方法的震中与震源误差期望值模型,最终形成台网布设优化及评价系统.实验和现场应用结果表明,该系统能够快速确定台网最优布设方案,准确评价台网定位能力,满足煤矿微震监测的需要.

摘要：提出了微震监测网络优化设计的5条一般性原则和运用Powell算法求解定位误差的方法。以平顶山十一矿SOS微震台网的优化布置方案为例,进行了定位误差数值计算,结果表明,定位误差保持在小于50m的水平,能够较准确地提供震源的基本信息和确定冲击危险的局部重点监测区域,表明对该矿微震监测台网的设计能够满足当前开采布局的要求,为下一步矿震活动规律监测和冲击危险的预测预报奠定了基础。

摘要：为解决矿井内工作面向采空区推进期间冲击危险的难题,分析采场侧向支承应力以及采空区的冲击危险影响程度,采用数值模拟方法建立数值模型,分别对工作面开采前邻近采空区的应力分布特征、工作面开采时向采空区推进不同距离下应力分布及演化规律进行分析。研究结果表明,工作面向采空区推进距离大于175 m时,停采线两侧的应力峰值降低且趋于稳定,冲击危险程度降低。为提高煤炭回收率,在采取有效的冲击地压监测及防治的基础上,可将175 m作为工作面回采末期布置设计停采线的参考距离。

摘要：针对现场存在的冲击地压实时准确监测预警和与防治措施之间缺乏互馈的难题,设计了基于Socket和WebServices技术的各类冲击地压监测数据的实时传输系统,提出了多参量预警前兆指标权重的计算方法,据此建立了冲击地压危险的综合预警模型。为进一步实现预警结果与防治措施的互馈效应,在SuperMap GIS云服务技术支持下,设计了WEB端各种防治措施、监测预警结果的显示方式,形成了指导防冲措施设计与实施的互馈体系。在某矿的应用结果表明,该平台可实时准确预警冲击地压危险,能够及时指导现场有效实施防冲卸压措施。

摘要：针对现有矿山工程信息系统缺乏安全生产相关运行模式的系统性设计,梳理分析了当前监测监控、工业总线、无线通信、生产控制和物联网等矿山信息技术领域存在的问题,从信息物理系统的角度,阐述了矿山工程信息物理系统(Mine Cyber-Physical Systems,MCPS)体系结构及主要问题;将矿山生产活动过程从单一设备、单一系统运行状态控制上升到全系统过程协同,提出多源信息感知、时空信息融合交互、异构网络统一传输、协同控制和工程标准化等MCPS技术挑战,构建"深度嵌入、泛在互联、智能感知和交互协同"的矿山工程信息物理系统。