冲击地压-煤与瓦斯突出复合型动力灾害机理及对策研~

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具体研究内容： 具体研究内容：
区域及井田地质构造特征； 区域及井田地质构造特征； 构造对冲击地压、 构造对冲击地压、煤与瓦斯突出等动力灾害危险区 域的控制作用； 域的控制作用； 煤与瓦斯突出的构造控制因素； 煤与瓦斯突出的构造控制因素； 煤与瓦斯突出构造控制作用机理与规律； 煤与瓦斯突出构造控制作用机理与规律； 矿井瓦斯地质规律； 矿井瓦斯地质规律； 原岩应力测量（与采深度关系）； 原岩应力测量（与采深度关系）； 煤岩物理力学性质、冲击倾向性指标测试； 煤岩物理力学性质、冲击倾向性指标测试； 瓦斯参数（与深度关系）； 瓦斯参数（与深度关系）；
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矿井采掘深度逐渐增大，围岩应力高， 矿井采掘深度逐渐增大，围岩应力高，构造复杂 采掘深度逐渐增大
平煤集团垂深大于800m的采掘工作面有36个 平煤集团垂深大于800m的采掘工作面有36个 ,其中回采工 垂深大于800m的采掘工作面有36 作面14 作面14个，掘进工作面22个，分布在一矿、二矿、四矿、 14个 掘进工作面22 22个 分布在一矿、二矿、四矿、 五矿、六矿、八矿、十矿、十一矿和十二矿等9对矿井中 五矿、六矿、八矿、十矿、十一矿和十二矿等9对矿井中， 最大采掘深度(12矿三水平)达到1150m,十矿“11.12” 最大采掘深度(12矿三水平)达到1150m,十矿“11.12”煤与 (12矿三水平 1150m,十矿 瓦斯突出事故工作面采深达到880 1039m； 瓦斯突出事故工作面采深达到880-1039m； 880原岩应力高。据实测1000m 原岩应力高。据实测1000m左右原岩应力达到30MPa以上。 1000m左右原岩应力达到30MPa以上 构造复杂。受李口向斜、锅底山断层、 构造复杂。受李口向斜、锅底山断层、白石沟断裂等较大 构造影响严重（ 构造影响严重（图）；
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瓦斯参数与采掘过程关系； 瓦斯参数与采掘过程关系； 采动过程多元（ 采动过程多元（源）信息耦合在线监测（采动应力、微震 信息耦合在线监测（采动应力、 监测、支架工作阻力监测、顶板动态监测等）； 监测、支架工作阻力监测、顶板动态监测等）； 实验室试验与测试分析； 实验室试验与测试分析； 典型事故案例分析； 典型事故案例分析； 复合型动力灾害发生机理及条件研究； 复合型动力灾害发生机理及条件研究； 不同条件下采掘工作面冲击地压和瓦斯突出综合敏感性指 标与临界值的确定； 标与临界值的确定； 采掘系统合理性、区域性防治措施； 采掘系统合理性、区域性防治措施； 冲击地压及煤与瓦斯突出工程防治措施及效验方法； 冲击地压及煤与瓦斯突出工程防治措施及效验方法； 复合型动力灾害综合防治技术、管理保障体系和技术规范。 复合型动力灾害综合防治技术、管理保障体系和技术规范。
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2、研究内容、预期目标 研究内容、
复合型动力灾害发生的机理和条件 复合型动力灾害发生的机理和条件 复合型动力灾害分类及危险程度评价 复合型动力灾害分类及危险程度评价 复合型动力灾害防治方法与技术措施 复合型动力灾害防治方法与技术措施 复合型动力灾害综合防治技术体系 复合型动力灾害综合防治技术体系 同类条件矿井应遵循的技术规范 同类条件矿井应遵循的技术规范
冲击地压与瓦斯突出互为诱因
矿井灾害机理及对策研究方案论证报告
平煤集团公司 河南理工大学 二〇〇八年七月 〇〇八年七月
汇报提纲
1 立项背景 2 研究内容、预期目标 研究内容、 3 研究试验地点、规模及 研究试验地点、 策略 4 重点矿井研究方案 十矿方案 十二矿方案
5 四矿、八矿、十三矿、首 四矿、八矿、十三矿、
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其中： 其中：
动力灾害的构造背景分析
（1）通过地应力测试和综合分析方法，研究随深度增加地应力的分布及其特征；
（2）运用板块和区域构造理论，通过构造演化分析，结合先进的探测技术手段， 查明深部构造控制瓦斯分布的作用机理及规律； （3）研究煤与瓦斯突出的构造控制因素； （4）构造对煤与瓦斯突出等动力灾害危险区域的控制作用分析。研究构造煤的 “宏观-微观”多尺度裂隙和孔隙系统特征及其与构造演化过程与程度的关 系，研究复杂环境条件下含瓦斯构造煤及其与瓦斯突出灾害的关系，提出煤 与瓦斯突出构造控制作用机理与规律，建立煤矿煤与瓦斯突出危险区域分布 的瓦斯地质理论与方法。为实现动力灾害中、长期预报奠定基础。
1）深部开采地质力学环境的测试与分析 ）
原岩应力测试（不少于3 个测点），应力随深度变化规律； 原岩应力测试（不少于3-5个测点），应力随深度变化规律； ），应力随深度变化规律 煤岩物理力学性质测试； 煤岩物理力学性质测试； 主采煤层煤及顶底板岩层的冲击倾向性指标测试与分析； 主采煤层煤及顶底板岩层的冲击倾向性指标测试与分析； 瓦斯压力、瓦斯含量、钻孔瓦斯涌出初速度和钻屑量等常规指 瓦斯压力、瓦斯含量、钻孔瓦斯涌出初速度和钻屑量等常规指 标测试，随深度变化规律。 标测试，随深度变化规律。 动力灾害构造背景分析
山一矿研究方案 6 复合型动力灾害机理及对 策的综合研究 7 项目的关键技术及创新 8 经费预算
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1、立项背景
平顶山矿区煤层赋存条件复杂，瓦斯灾害严重。 平顶山矿区煤层赋存条件复杂，瓦斯灾害严重。 煤层赋存条件复杂
全公司现有21个原煤生产单位，31对矿井，其中12对突出矿井， 全公司现有21个原煤生产单位，31对矿井，其中12对突出矿井，2对高瓦斯 21个原煤生产单位 对矿井 12对突出矿井 矿井。 矿井。 平煤集团所属矿井大多瓦斯含量高、压力大(部分区域瓦斯压力大于5MPa) 5MPa)、 平煤集团所属矿井大多瓦斯含量高、压力大(部分区域瓦斯压力大于5MPa)、 瓦斯含量高 绝对瓦斯涌出总量628m 平均每年以12%的速度递增， 12%的速度递增 矿井绝对瓦斯涌出总量628m3/min，平均每年以12%的速度递增，矿井相对瓦 斯涌出量1.71 1.71～ 斯涌出量1.71～32.0m3/t。 煤层属于低透气性难抽放煤层。透气性系数0.0001 0.0001～ 毫达西）。 煤层属于低透气性难抽放煤层。透气性系数0.0001～0.0061mD（毫达西）。 矿区自1984年发生第一次煤与瓦斯突出以来，累计突出150次 矿区自1984年发生第一次煤与瓦斯突出以来，累计突出150次，突出总煤量 1984年发生第一次煤与瓦斯突出以来 150 11017t，总瓦斯量55.7 55.7万 平均煤量73.5t/ 73.5t/次 平均瓦斯量3716m 11017t，总瓦斯量55.7万m3，平均煤量73.5t/次，平均瓦斯量3716m3/次，其 中最大强度突出为十矿“11.12”突出 突出煤量2000t 瓦斯量4 突出， 2000t， 中最大强度突出为十矿“11.12”突出，突出煤量2000t，瓦斯量4万m3。
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案例分析
基于十矿“11.12” 基于十矿“11.12”等主要动力灾害的国内外事故案例比较分 析。 结合十矿己四采区24110工作面地质构造背景与构造特征、 结合十矿己四采区24110工作面地质构造背景与构造特征、灾 24110工作面地质构造背景与构造特征 害地点周围巷道布置、煤层特征参数、 害地点周围巷道布置、煤层特征参数、顶底板岩层特征与组 合关系，分析回采及掘进期间瓦斯涌出特征和采场动压特征， 合关系，分析回采及掘进期间瓦斯涌出特征和采场动压特征， 测定煤层瓦斯含量（压力）基本参数， 测定煤层瓦斯含量（压力）基本参数，数值模拟建模与模拟 应力场分布；开展国内外类似案例比较分析； 应力场分布；开展国内外类似案例比较分析；综合探讨动力 灾害的机理和开采条件、构造条件和瓦斯地质条件等。 灾害的机理和开采条件、构造条件和瓦斯地质条件等。
研究实施地点：十矿己15-16-24110采面 研究内容与技术路线：
岩石力学试验 原岩应力测量 地质动力调查 采动矿压监测 钻屑量测量 微震地音监测
数值试验
现场断层调查
经验类比分析
支架阻力监测
敏感指标判定
电磁辐射监测
材料突冲属性
应力场分析
冲击倾向性
顶板来压周期
采动矿压监测
瓦斯浓度监测
材料储能属性
源自文库数值试验
平顶山矿区构造和井田分布图
世界各国平均水平应力与垂直应力的比值随深度变化规 律
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开采条件复杂—— 开采条件复杂——丁、戊、己、庚多煤（层）组同采； ——丁 庚多煤（ 组同采； 复合型矿井动力灾害问题日渐严重 （8、10、11、12矿不同程度的出现矿井动力现象）； 10、11、12矿不同程度的出现矿井动力现象）； 矿不同程度的出现矿井动力现象 可以认为： 可以认为： （1）部分矿井的“自然安全条件”已经和正在发生着质的变化； 自然安全条件”已经和正在发生着质的变化； （2）矿井开采技术难度大大增加； 矿井开采技术难度大大增加； （3）已进入新的 “深部开采历史阶段” 深部开采历史阶段” ——（ ——（无动力灾害阶段→单一动力灾害阶段 → ）复合动力灾害阶段 。 面对新问题要有： 面对新问题要有： 新的理论指导（新思路-新观念）、新技术方法、 新的理论指导（新思路-新观念）、新技术方法、新技术措施 ）、新技术方法
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2)深井煤矿冲击震动灾害的微震监测 2)深井煤矿冲击震动灾害的微震监测 与分析预测技术研究 （1）主要研究内容 ）
在十矿建设一套高精度微震监测系统； 用于矿山动力灾害分析的震源物理和传播路 径波动物理等参数研究； 研发矿山动力灾害分析预测技术，开发针对 矿山的分析预测软件包，以及网络在线浏览 功能； 研发煤岩体卸压解危效果检验技术，有效检 验卸压解危效果。
3、试验研究地点、规模及策略 试验研究地点、
现场试验地点： 现场试验地点：
十矿、十一矿、十二矿、四矿、八矿、十三矿、 十矿、十一矿、十二矿、四矿、八矿、十三矿、平禹四矿及首山一 矿
实验室试验： 实验室试验：
实验室测试、相似材料模拟、数值模拟 实验室测试、相似材料模拟、
试验研究策略
以十矿、十二矿为重点研究矿井，兼顾四矿、八矿、十三矿及首山一 十矿、十二矿为重点研究矿井，兼顾四矿、八矿、 矿。以点为主、解剖麻雀，点面结合、区分异同、以点带面。 以点为主、解剖麻雀，点面结合、区分异同、以点带面。
数值试验
采动矿压规律
现场地压调查
冲击危险预测
材料消能减能
开采扰动分析
危险性评价
卸压解危措施
解危效果检验
定量解危效检
冲击地压机理
防冲技术
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项目主要研究内容与指标
(1)己15-16组煤层和顶板的冲击倾向性试验、敏
感性指标，以及发生冲击初始条件研究； (2)己15-16-24110采面的原岩应力场和采动应力 场分布规律、冲击危险性评价、卸压解危措施 及有效性检验； (3)冲击地压与突出联合作用的成灾过程。
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4、重点研究矿井实施方案
十矿研究方案
已有的支撑项目
千米深井冲击地压灾害机理与防治技术研究
2009年 2009年6月完成
深井煤矿冲击震动灾害的微震监测与分析预测技术研究
2009年 2009年6月完成
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1)千米深井冲击地压灾害机理与防治技术研究 1)千米深井冲击地压灾害机理与防治技术研究
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（2）补充研究内容 ）
动力灾害的构造背景分析； 动力灾害的构造背景分析； 瓦斯参数及其特征研究； 瓦斯参数及其特征研究； 采掘系统合理性、采掘接替安排、 采掘系统合理性、采掘接替安排、开采 技术条件及参数研究； 技术条件及参数研究； 保护层开采对动力灾害的影响分析 底板巷水力措施卸压抽放技术及装备 案例分析
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十二矿研究方案
总体构想： 总体构想：
开拓开采系统（包括保护层开采）、采掘接替、装备（主要采掘 开拓开采系统（包括保护层开采）、采掘接替、装备（ 保护层开采）、采掘接替 设备及技术参数、安全监测监控内容-系统指标） 设备及技术参数、安全监测监控内容-系统指标）、采掘安全技术 措施及参数、安全管理理念与规章、安全技术管理体系、 措施及参数、安全管理理念与规章、安全技术管理体系、安全开 采模式。 采模式。