神东布尔台煤矿矿压监测及治理手段现状与展望
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道安设微震监测检波器 (拾震器)对回采工作面回
采过程中 煤 岩 体 破 断 产 生 的 微 震 事 件 进 行 实 时 监
测
上就是改变煤岩体的应力状态或控制高应力区的出
,掌握应力集中、异常变化区域与微震事件分
[
６]
布两者之间的规律.
１
４ 多参量智能化矿压监测
依托已安装的应力监测系统、顶板离层监测系
面被迫停产,回撤通道在工作面末采贯通期间受超
前支承压裂的影响,锚杆、锚索因受力急剧增加而
破断,回撤通道煤柱会发生变形失稳,为保证综放
压裂钻孔对综放工作面顶板开展预裂弱化,避免超
前应力过于集中造成工作面贯通时回撤通道围岩大
回采工作面开切眼形成之后,工作面安装前对
开切眼内实煤体侧进行浅孔水力压裂作业,在回采
之前提前弱化顶板岩层的整体性和稳定性,将顶板
上方厚硬岩层通过水力压裂扩展形成新的裂隙,降
低顶板岩层整体强度,工作面开始回采后可自行及
时、分层逐步垮落,避免工作面初采期间形成大面
积悬顶,保证工作面安全初采.布尔台煤矿 １２上３０１
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度,通过微 震 事 件 的 定 位 分 析 上 覆 岩 层 的 运 动 规
律,对工作面超前支护距离及辅运巷道二次防护范
围提供技术指导意见 [５].
现,以保证煤岩体不足以发生失稳破坏或者非稳定
破坏 [８],布尔台煤矿针对以上问题多措并举,开展
综合矿压治理工程.
２
１ 优化巷道支护
引进 Φ２８
６ mm (
卸压 钻 孔 具 体 参 数 为: 正 帮 孔 深 ２０ m, 副 帮 孔
深 １０ m, 距 底 板 高 度 １
３~１
５ m, 倾 角 ０
°~３
°,
孔径 １５３ mm,垂直煤壁施 工.大 直 径 卸 压 钻 孔 设
计如图 ３ 所示.
Copyright©博看网. All Rights Reserved.
摘 要 对国家能源集团神东煤炭集团有限责任公司布尔台煤矿矿压监测现状进行了介绍,
重点阐述了该矿在治理矿压动力灾害中的具体举措及取得的效果,结合智能矿井建设,针对监测
预警技术体系进行了分析,进一步提升矿压监测预警中减人提效的成效性,并对矿压监测治理先
进技术进行了展望,以期形成可借鉴参考的、地域特征显著的智能化矿压防治技术库.
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煤炭是我国最早大规模开采的一次性能源,也
是我国目前能源行业的重要支柱,但是伴随煤矿机
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,Ordos,InnerMongol
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合监测水平低的问题与困难,开发应用的布尔台煤
矿灾害预警平台,实现了矿压监测数据全覆盖,完
善了 “以计算机智能预警为主、人工预警为辅”的
预警处理机制,全面提升了多参量实时监测预警水
平.若多参量权重 预 警 等 级 达 中 等 冲 击 地 压 危 险,
系统会给出综 合 预 警 提 示, 通 过 单 系 统 预 警 状 态,
静压水转化为高压水注入制定压裂区域,在高压水
的作用下,钻孔周围将产生裂隙,随着裂隙进一步
发育,顶板岩层完整性和强度遭到削弱,同时注入
的高压水会对顶板岩层进一步弱化,进而达到减小
周期来压 步 距 及 周 期 来 压 强 度 的 目 的 [１０]. 水 力 压
裂工艺过程如图 ４ 所示.
２
３
１ 水力压裂初次放顶技术
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分析系统给出的预警详细信息,可以分析判断危险
区域,以指导现场严格控制预警区域人员数量,危
险区域制 定 大 直 径 卸 压 钻 孔 卸 压 或 支 护 等 措 施 卸
压,或是在降低开采强度的同时加强监测预警关注
度 [７].布尔台煤矿灾害预警平台如图 ２ 所示.
２ 矿压治理现状
图 １ 十字布点法示意
技术进行展望 [３].
１ 矿压监测现状
由 于 布 尔 台 煤 矿 浅 部 埋 深 煤 层 资 源 逐 渐 枯 竭,
警、治理技术等多维度矿压研究技术体系,是未来
后期新设计盘区、煤层埋深变大,赋存条件更为复
以国家能源集团神东煤炭集团有限责任公司布
一步加强部分煤矿冲击地压防治工作的通知»(鄂煤
煤炭行业重点研究内容 [２].
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神东布尔台煤矿矿压监测及治理手段现状与展望
杨 真,任建慧,张寒寒
(国家能源集团神东煤炭集团有限责任公司布尔台煤矿,内蒙古自治区鄂尔多斯市,０１７２０９)
实现矿井分 区 域、分 级 别、多 参 量 综 合 预 警 功 能,
１
１ 单一矿压观测
在硐室联巷 口、 开 切 眼、 机 头 硐 室 等 大 断 面、
可展示不同区域当前综合预警指数、近期危险指数
大跨距区域均安设机械式顶板离层仪
,安设要求
[
４]
深孔 ８
１m、浅孔 ２
１m 并将深孔浅孔安装预设值
矿压监测数据 的 自 动 采 集、 二 三 维 集 中 联 合 展 示,
走势曲线.同 时,矿 压 监 测 数 据 与 神 东 煤 炭 集 团、
鄂尔多斯市能源局平台数据同步联动,实现了矿压
数据的共享与联动分析.布尔台煤矿克服了各监测
系统监测参量单一且独立,监测数据多为人工定时
分析、实时共享性、联合分析时效性差、多参量联
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６４〕号)的相关要求,鄂尔多斯市内未鉴定为
冲击地压的矿井统 一 比 照 冲 击 地 压 矿 井 进 行 治 理,
尔台煤矿灾害 (矿压)预警平台,实现布尔台煤矿
布尔台煤矿逐渐丰富了矿压监测手段,形成监测预
直观掌握监测 设 备 运 行 状 态、 区 域 整 体 危 险 情 况;
警体系并在进一步完善.
关键词 矿压监测预警;防治技术体系;技术展望;布尔台煤矿
中图分类号 TD３２６ 文献标志码 A
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工作面末采顺利贯通,在主回撤通道施工浅孔水力
表 １ 开切眼水力压裂钻孔技术参数
序号
钻孔
名称
１
２
３
钻孔 －L
钻孔 －S
钻孔 －J
钻孔数量
/个
１８
３３
１４
钻孔长度
/m
４０
３７
２８
钻孔角度
/(
°)
１５
３５
５５
２
３
２ 回撤通道水力压裂卸压
综放工作面末采期间矿压显现较为强烈,顶板
可能会发生大面积冒落导致工作面支架压死,工作
统一为 １０ mm, 通 过 观 测 顶 板 离 层 仪 读 数 确 定 随
采掘活动顶板有无离层现象.
采用 “十字布置”观测随采掘活动进行顶底板
及 两 帮 位 移 量, 掘 进 工 作 面 测 点 布 置 间 距 为
１００ m,综采工作面两 巷 道 测 点 布 置 间 距 为 ４０ m.
十字布点法示意如图 １ 所示.
综放工作面水力压裂初次放顶钻孔布置如图 ５ 所示.
开切眼水力压裂钻孔技术参数表见表 １.
１６０
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图 ４ 水力压裂工艺过程
杨真等:神东布尔台煤矿矿压监测及治理手段现状与展望 ２０２１ 年增刊
杂,为后期积累矿压防治经验,同时按照 «关于进
作者简介:杨真 (１９７０－ ), 男, 内蒙古鄂尔多斯人, 硕士, 研究方向为采矿工程.
１５８
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杨真等:神东布尔台煤矿矿压监测及治理手段现状与展望 ２０２１ 年增刊
基于矿压应力控制理论,矿压显现问题实质上
是煤岩体的应力问题,控制矿压灾害的发生,实质
１
２ 单一物探观测
布尔台煤矿采用由煤炭科学技术研究院有限公
司研发的 KJ
７６８ 微 震 监 测 系 统 及 北 京 安 科 兴 业 股
份有限公 司 研 发 的 KJ
５５１ 微 震 监 测 系 统, 监 测 煤
体及覆岩 的 微 震 能 量 释 放 情 况、 反 映 围 岩 的 活 跃
械化程度不断提高,井下设备持续升级,使得工作
采过程中 煤 岩 体 破 断 产 生 的 微 震 事 件 进 行 实 时 监
测
上就是改变煤岩体的应力状态或控制高应力区的出
,掌握应力集中、异常变化区域与微震事件分
[
６]
布两者之间的规律.
１
４ 多参量智能化矿压监测
依托已安装的应力监测系统、顶板离层监测系
面被迫停产,回撤通道在工作面末采贯通期间受超
前支承压裂的影响,锚杆、锚索因受力急剧增加而
破断,回撤通道煤柱会发生变形失稳,为保证综放
压裂钻孔对综放工作面顶板开展预裂弱化,避免超
前应力过于集中造成工作面贯通时回撤通道围岩大
回采工作面开切眼形成之后,工作面安装前对
开切眼内实煤体侧进行浅孔水力压裂作业,在回采
之前提前弱化顶板岩层的整体性和稳定性,将顶板
上方厚硬岩层通过水力压裂扩展形成新的裂隙,降
低顶板岩层整体强度,工作面开始回采后可自行及
时、分层逐步垮落,避免工作面初采期间形成大面
积悬顶,保证工作面安全初采.布尔台煤矿 １２上３０１
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律,对工作面超前支护距离及辅运巷道二次防护范
围提供技术指导意见 [５].
现,以保证煤岩体不足以发生失稳破坏或者非稳定
破坏 [８],布尔台煤矿针对以上问题多措并举,开展
综合矿压治理工程.
２
１ 优化巷道支护
引进 Φ２８
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卸压 钻 孔 具 体 参 数 为: 正 帮 孔 深 ２０ m, 副 帮 孔
深 １０ m, 距 底 板 高 度 １
３~１
５ m, 倾 角 ０
°~３
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孔径 １５３ mm,垂直煤壁施 工.大 直 径 卸 压 钻 孔 设
计如图 ３ 所示.
Copyright©博看网. All Rights Reserved.
摘 要 对国家能源集团神东煤炭集团有限责任公司布尔台煤矿矿压监测现状进行了介绍,
重点阐述了该矿在治理矿压动力灾害中的具体举措及取得的效果,结合智能矿井建设,针对监测
预警技术体系进行了分析,进一步提升矿压监测预警中减人提效的成效性,并对矿压监测治理先
进技术进行了展望,以期形成可借鉴参考的、地域特征显著的智能化矿压防治技术库.
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是我国目前能源行业的重要支柱,但是伴随煤矿机
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合监测水平低的问题与困难,开发应用的布尔台煤
矿灾害预警平台,实现了矿压监测数据全覆盖,完
善了 “以计算机智能预警为主、人工预警为辅”的
预警处理机制,全面提升了多参量实时监测预警水
平.若多参量权重 预 警 等 级 达 中 等 冲 击 地 压 危 险,
系统会给出综 合 预 警 提 示, 通 过 单 系 统 预 警 状 态,
静压水转化为高压水注入制定压裂区域,在高压水
的作用下,钻孔周围将产生裂隙,随着裂隙进一步
发育,顶板岩层完整性和强度遭到削弱,同时注入
的高压水会对顶板岩层进一步弱化,进而达到减小
周期来压 步 距 及 周 期 来 压 强 度 的 目 的 [１０]. 水 力 压
裂工艺过程如图 ４ 所示.
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区域,以指导现场严格控制预警区域人员数量,危
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压,或是在降低开采强度的同时加强监测预警关注
度 [７].布尔台煤矿灾害预警平台如图 ２ 所示.
２ 矿压治理现状
图 １ 十字布点法示意
技术进行展望 [３].
１ 矿压监测现状
由 于 布 尔 台 煤 矿 浅 部 埋 深 煤 层 资 源 逐 渐 枯 竭,
警、治理技术等多维度矿压研究技术体系,是未来
后期新设计盘区、煤层埋深变大,赋存条件更为复
以国家能源集团神东煤炭集团有限责任公司布
一步加强部分煤矿冲击地压防治工作的通知»(鄂煤
煤炭行业重点研究内容 [２].
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神东布尔台煤矿矿压监测及治理手段现状与展望
杨 真,任建慧,张寒寒
(国家能源集团神东煤炭集团有限责任公司布尔台煤矿,内蒙古自治区鄂尔多斯市,０１７２０９)
实现矿井分 区 域、分 级 别、多 参 量 综 合 预 警 功 能,
１
１ 单一矿压观测
在硐室联巷 口、 开 切 眼、 机 头 硐 室 等 大 断 面、
可展示不同区域当前综合预警指数、近期危险指数
大跨距区域均安设机械式顶板离层仪
,安设要求
[
４]
深孔 ８
１m、浅孔 ２
１m 并将深孔浅孔安装预设值
矿压监测数据 的 自 动 采 集、 二 三 维 集 中 联 合 展 示,
走势曲线.同 时,矿 压 监 测 数 据 与 神 东 煤 炭 集 团、
鄂尔多斯市能源局平台数据同步联动,实现了矿压
数据的共享与联动分析.布尔台煤矿克服了各监测
系统监测参量单一且独立,监测数据多为人工定时
分析、实时共享性、联合分析时效性差、多参量联
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６４〕号)的相关要求,鄂尔多斯市内未鉴定为
冲击地压的矿井统 一 比 照 冲 击 地 压 矿 井 进 行 治 理,
尔台煤矿灾害 (矿压)预警平台,实现布尔台煤矿
布尔台煤矿逐渐丰富了矿压监测手段,形成监测预
直观掌握监测 设 备 运 行 状 态、 区 域 整 体 危 险 情 况;
警体系并在进一步完善.
关键词 矿压监测预警;防治技术体系;技术展望;布尔台煤矿
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YANGZhen,RENJ
工作面末采顺利贯通,在主回撤通道施工浅孔水力
表 １ 开切眼水力压裂钻孔技术参数
序号
钻孔
名称
１
２
３
钻孔 －L
钻孔 －S
钻孔 －J
钻孔数量
/个
１８
３３
１４
钻孔长度
/m
４０
３７
２８
钻孔角度
/(
°)
１５
３５
５５
２
３
２ 回撤通道水力压裂卸压
综放工作面末采期间矿压显现较为强烈,顶板
可能会发生大面积冒落导致工作面支架压死,工作
统一为 １０ mm, 通 过 观 测 顶 板 离 层 仪 读 数 确 定 随
采掘活动顶板有无离层现象.
采用 “十字布置”观测随采掘活动进行顶底板
及 两 帮 位 移 量, 掘 进 工 作 面 测 点 布 置 间 距 为
１００ m,综采工作面两 巷 道 测 点 布 置 间 距 为 ４０ m.
十字布点法示意如图 １ 所示.
综放工作面水力压裂初次放顶钻孔布置如图 ５ 所示.
开切眼水力压裂钻孔技术参数表见表 １.
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图 ４ 水力压裂工艺过程
杨真等:神东布尔台煤矿矿压监测及治理手段现状与展望 ２０２１ 年增刊
杂,为后期积累矿压防治经验,同时按照 «关于进
作者简介:杨真 (１９７０－ ), 男, 内蒙古鄂尔多斯人, 硕士, 研究方向为采矿工程.
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杨真等:神东布尔台煤矿矿压监测及治理手段现状与展望 ２０２１ 年增刊
基于矿压应力控制理论,矿压显现问题实质上
是煤岩体的应力问题,控制矿压灾害的发生,实质
１
２ 单一物探观测
布尔台煤矿采用由煤炭科学技术研究院有限公
司研发的 KJ
７６８ 微 震 监 测 系 统 及 北 京 安 科 兴 业 股
份有限公 司 研 发 的 KJ
５５１ 微 震 监 测 系 统, 监 测 煤
体及覆岩 的 微 震 能 量 释 放 情 况、 反 映 围 岩 的 活 跃
械化程度不断提高,井下设备持续升级,使得工作