摘要：针对汾西矿业集团贺西矿3413工作面易发生悬顶现状,综合运用现场调研、矿压观测、理论分析等研究手段,对3413工作面的矿压显现现状及机理进行分析,在此基础上,设计了“水力压裂切顶”和“施工切顶眼”的综合强制放顶方案,经过具体的切顶试验后,对水压致裂前后的矿压显现特征进行对比,工作面来压强度整体降幅明显,且在整个工作面范围内分布更为均衡,有效防止因上隅角悬顶造成的瓦斯积聚风险,实现了预期的安全及技术目的,具有一定的推广应用价值。

摘要：为有效控制玉溪煤矿1302综放工作面初次初放阶段工作面来压,设计采用初采切顶工程,通过理论计算、工程类比、现场观测等方法进行切顶方案设计及应用研究,结果表明:工作面垮落带高度为14.4 m,设计采用双向聚能爆破技术进行切顶,设计炮孔深度12 m、间距500 m等关键参数,切顶处理后,1302工作面顶板表现为分层分段垮落特征,初次来压未对支架造成损害,取得理想卸压效果。

摘要：为解决4101工作面厚层坚硬顶板条件下采空区悬顶现象突出、工作面矿压显现强烈的技术难题,根据工作面具体地质生产条件及强矿压显现现状,在分析水力压裂技术原理及具体工艺的基础上,设计了4101工作面水力压裂顶板弱化方案及具体的施工工艺流程,在工作面1 075~2 072 m共计约1 000 m的推采范围实施了水力压裂施工。矿压观测数据表明,实施水力压裂后工作面的周期来压步距、最大工作阻力、动载系数等矿压指数均得到显著降低,工作面来压强度整体降幅明显,实现了预期研究目标。

摘要：基于坚硬顶板长壁工作面初次跨落步距大、周期断裂悬顶长,对采场安全危害严重的特点,系统研究工作面顶板初次断裂的3种控制放顶方式和周期断裂的合理悬顶长度。通过建立两端固支岩梁力学模型,分析并比较采用循环浅孔拉槽、中部拉槽和端部拉槽等3种爆破控制放顶方式缩短坚硬顶板工作面初次断裂步距的拉槽深度与爆破工程量。结果表明,就爆破工程量而言,端部拉槽最小,中部拉槽次之,循环浅孔拉槽最大。通过顶板周期断裂悬臂岩梁力学模型的建立及其分析,基于工作面支架的设计工作阻力,推导顶板周期断裂的合理悬顶长度与工作面支架设计支护阻力,以及上覆岩层荷载和工作面控顶距之间的关系式。研究结果在晋城七岭煤矿15102工作面成功应用,可以为相应条件下坚硬顶板控制放顶提供理论依据与应用指导。

摘要：为研究坚硬顶板遗留煤层条件下综放工作面冲击地压发生机理,以宽沟煤矿坚硬顶板遗留煤层下I010203工作面易发生高能量事件的临空巷道为工程背景,通过理论分析、现场监测、数值模拟和工程验证相结合的方法,分析了B_(4)、B_(2)煤层开采过程中覆岩结构特征及演化过程,模拟了不同结构形态下煤岩体应力分布规律,并通过钻孔实测、微震监测和PASAT M探测多种方法进行了验证。研究表明:B_(4)与B_(2)煤层开采后,低位覆岩结构Ⅰ以侧向悬臂的形式加载临空巷道,悬顶长度为18.5~37.5 m,造成临空巷道煤岩体形成应力升高区;随着开采范围增大,覆岩活动空间向上发展,微震事件向上聚集,采空空间逐渐增大,当B_(4)与B_(2)煤层采空区导通后,波及高位覆岩结构Ⅱ,r_(2)岩层运动下沉造成实体侧煤体应力升高区范围扩大、转移,应力集中系数再增大,最终r_(2)岩层破断失稳,结构Ⅰ与结构Ⅱ积聚的弹性能瞬间释放,动静载共同作用达到冲击地压发生的临界条件,造成临空巷道冲击显现。

摘要：针对坚硬顶板强动压巷道围岩变形破坏难控制的问题,以寺家庄15119回风巷为工程背景,采用理论分析、现场实测、数值模拟与工业试验的综合研究方法,研究了坚硬顶板回采巷道远近应力场演化规律及调控技术。研究表明:15119回风巷在留设25 m煤柱时由于坚硬顶板难垮落造成远场应力集中,且在演化过程中加剧了巷道围岩近场应力环境恶化,这是致使该类巷道围岩变形破坏的问题所在。巷道围岩远近应力场存在紧密的相互作用关系,远场的应力能够引起近场应力范围和大小的变化,从而对巷道围岩的变形与破坏时效及范围产生影响。基于此,提出了巷道围岩的远场与近场应力场调控原理,即在通过工程干预手段有效地调控远近应力场的分布、传导途径及其相互作用,以此实现围岩应力环境的优化和巷道稳定性的增强。依据该原理,提出了“无煤柱留墙掘巷+切顶卸压+强力支护”远近应力场调控技术方案,新方案先调整15119回风巷至邻近15117工作面1.5 m处的低应力区,然后在15117进风巷顶板水压裂预制裂缝卸压调控远场应力分布与传播途径,最后强化15119回风巷围岩支护,优化近场应力环境。工业性试验表明:新方案能够有效减弱远场应力对近场应力的叠加作用,新方案中压裂对应的15119回风巷顶底板移近量最大460 mm,两帮收缩量最大为430 mm,断面收缩率降低了26.1%。巷道围岩远近场应力调控方案取得了良好的控制效果,可为类似巷道提供理论依据与技术参考。

摘要：峰峰矿区九龙矿4号煤层顶板为厚3.5 m的坚硬野青灰岩,煤层底板岩层组合为“厚隔水层夹薄层灰岩+奥陶系灰岩”,九龙矿开采4号野青煤以来,发生多起底板奥灰突水事故。针对煤层底板存在厚隔水层且传统井下底板加固甚至区域治理仍无法完全消除奥灰突水的现状,笔者基于零位破坏理论,建立了考虑顶板压力传递的煤层底板采动破坏力学模型,分析了顶板压力传递和承压导升作用下的底板突水致灾机理,提出底板水害“采前−采中−采后”全周期治理技术并通过井下底板验证孔−工作面涌水量−奥灰水位动态变化“三位一体”立体化监测对治理效果进行评价。研究结果表明:①坚硬顶板条件下,采空区悬露面积大,周期来压强烈,导致底板破坏深度增加,在煤层底板导水构造阶梯式导升作用下容易发生滞后突水;②通过采前区域治理对煤层底板进行全面加固消除致灾因素,采中对煤层底板微震事件多发、构造发育区域进行重点加固达到减水开采,采后补强加固实现保水开采,创建了工作面底板奥灰水害全周期治理模式;③治理后,工作面底板薄层灰岩与奥灰无水力联系,奥灰水位与工作面底板涌水量随工作面来压发生变化,但变化幅度较小,工作面涌水量仅为0.46~1.12 m^(3)/min,治理效果较好。研究结果对华北型煤田坚硬顶板厚隔水层条件下煤层开采底板奥灰水害防治具有一定借鉴意义。

摘要：我国大部分冲击地压发生与煤层上覆坚硬顶板密切相关,为了提高坚硬顶板预裂卸压效果,提出一种坚硬顶板水射流预制缝槽定向预裂卸压防冲方法。针对砂岩顶板,通过室内高压水射流切割岩石,测定不同水力化参数下岩石破坏深度、宽度以及冲蚀体积等缝槽特征指数值的变化规律,并进行现场试验。结果表明,单因素切缝特征试验时,岩石缝槽的特征指数深度、宽度、冲蚀体积与射流压力、喷嘴直径、重复切割次数呈正相关关系;与喷嘴横移速度呈负相关关系,岩石缝槽的特征指数随着靶距的增加呈现先增加后减小的趋势,切割效率最优靶距在5d处;五因素四水平正交试验时,影响缝槽卸压最优化的5个关键因素主次关系分别为喷嘴移动速度、重复切割次数、射流压力、喷嘴直径以及靶距;基于实验室研究规律,选择参数,对顶板高压水射流割缝进行井下试验研究。对于单轴抗压强度68 MPa顶板岩层,切缝半径相比传统刀具式切缝提高了10倍,并降低了压裂时裂缝起裂压力,顶板岩层水射流预制缝的聚能引导下,单次压裂半径最大可达15 m,防冲卸压效果良好。

摘要：蒙陕矿区矿井多采用留宽煤柱双巷掘进工艺,造成工作面沿空巷道受多次采掘扰动,受采空区顶板、煤柱尺寸等影响,回采巷道围岩应力演化过程中出现多次集中现象,甚至诱发冲击显现,严重制约了工作面的安全高效生产。以蒙陕矿区葫芦素煤矿21103工作面为例,通过对沿空巷道冲击显现特征分析,采用数值模拟对巷道形成之后在上区段21102工作面回采时、回采后及本工作面回采时的3次高强度开采扰动进行分析,研究了沿空巷道围岩应力的演化过程;利用现场微震监测和采动应力监测,对煤柱内应力变化情况和开采扰动下的围岩活动特征进行了研究;提出了基于厚硬顶板、宽煤柱条件下沿空巷道冲击地压防治技术方案。研究结果表明:(1)在上区段工作面及本工作面回采扰动下,宽煤柱内应力逐次升高,形成应力集中,具有较高的静载荷水平;(2)采空区上覆顶板弯曲下沉、滞后垮冒等对沿空巷道带来强烈扰动,造成沿空巷道冲击危险性急剧增加;(3)煤柱内布置的联络巷加剧了巷道围岩形成的高应力集中,在顶板断裂等强动载作用下,易达到冲击载荷并诱发冲击;(4)采取厚硬顶板“钻-切-压”措施能够降低顶板带来的集中静载并弱化其动载作用,对煤柱内高应力区实施大直径钻孔降低高应力区的应力集中程度。通过防冲方案的实施,现场工程显示沿空巷道围岩应力增加值得到控制,易诱发冲击的大能量事件大幅减少,为指导多次扰动条件下的宽煤柱沿空巷道冲击地压防治提供借鉴。

摘要：为了提高坚硬顶板的预裂卸压效果,开发了孔内磨砂射流轴线切顶压裂防冲新技术,即施工完顶板钻孔后,在预设位置操作钻杆匀速前进/后退,同时,采用磨砂射流系统对钻孔孔壁进行定向切割,使孔壁形成一定深度的轴线裂缝,再采用封隔器封孔后压裂,在高压水的作用下,人造裂缝沿着预设方向定向扩展,从而达到精准切顶卸压的目的。现场切缝试验表明,在射流压力为50 MPa,切缝速度为0.1 m/min的条件下,孔内切缝半径可达300~500 mm。通过切缝后压裂试验表明,预制裂缝具有较好的导向作用,裂缝扩展主要沿着预制裂缝深度方向,试验泵压为40 MPa,压裂时间为20 min,裂缝扩展距离可达22 m以上。该技术可提高水力压裂裂缝方向的可控性,使裂缝沿着最佳切顶方向扩展,从而提高卸压效果。