摘要：随着煤矿开采深度的增加,受地应力、瓦斯增大及多因素复杂耦合的影响,近年来低参数、低指标突出事故时有发生.传统有危险与无危险的"二分类"突出鉴定判识方法存在一定不确定性,特别是在临界值附近的突出危险难以判定,不能满足现场防突需求.针对此问题,提出并研究了突出危险鉴定的"三分类"(危险、威胁、无风险)智能判识方法.分析了深部历史典型突出事故特征,结合煤层埋深、瓦斯压力、坚固性系数等18 类鉴定判识指标,构建1378 组煤层突出危险性样本数据库.采用特征信息挖掘(离散型类别、缺失值和指标筛选)预处理数据,以降低高维、小样本规模对鉴定判识方法建模的影响.搭建了不同机器学习判识模型,并结合优化算法进行超参数寻优.结果表明,集成学习BO-LightGBM模型的"三分类"判识性能明显优于基础机器学习模型.通过案例验证,该方法"无突出风险-Ⅰ"判识准确率为100％,"突出威胁-Ⅱ"及"突出危险-Ⅲ"的整体判识准确率为88.9％,实现了突出危险性数据的可靠准确判识,为突出危险性鉴定提供了一种有效的智能化判识方法.

摘要：本文以山东某矿为研究背景,针对近千米深井强冲击地压矿井区段大煤柱弹性核区的宽度的确定展开研究,采用现场试验的方法,得出以下结论:(1)现场采用大功率自动接杆钻机,根据钻机钻进过程的宏观显现特征,通过钻屑颗粒、煤炮数量、煤炮强度、卡钻等现象来判定煤柱区域应力集中程度、弹性区、塑性区和破碎区的分布,并为大直径钻孔卸压深度的选取提供依据;(2)通过钻机钻进过程的分析可知,巷道两帮0～15m范围基本上为破碎区和塑性区,煤柱中部50m区域为弹性核区;(3)煤柱两侧0～15 m范围为低应力区,积聚能量的能力较低,煤炮数量少且强度低;煤柱中部50m区域应力集中程度高,蓄能能力强,煤炮数量多,强度大;(4)卸压孔深度不小于 30 m,并且超过15m深度的区域,实行强排粉,将煤柱核区靠近生产面侧的应力向采空区一侧传递,降低相邻工作面回采时冲击地压发生的风险.

摘要：煤与瓦斯突出是威胁煤矿安全生产的重大灾害,其科学鉴定是灾害防控的前提.本文基于文献研究法,系统梳理我国煤与瓦斯突出鉴定法规标准体系自20 世纪50 年代至今的演进脉络,划分"初步探索—逐步建立—发展完善-深化改革"4 个阶段,分析各阶段代表性法规标准及其对安全生产的支撑作用.研究聚焦当前体系在立法目的模糊、标准间协调性不足、鉴定指标单一、方法适应性弱、程序监管缺位及缺乏前瞻规划等方面的问题,提出应明确"精准防治"立法导向,构建协同统一的标准架构,拓展构造应力与智能预测等新型指标与方法,完善资质审核与第三方监督机制,并建立面向智能化、深部开采的动态更新规划体系.研究表明,优化法规标准体系可显著提升鉴定科学性与防治有效性,对推动煤矿安全治理体系现代化、遏制重特大事故发生具有重要理论价值与实践意义.

摘要：煤与瓦斯突出是煤矿开采中的重大灾害.为实现更科学、客观的突出危险性评价,本研究构建了基于层次分析法和灰色关联度分析相结合的综合评价模型.该模型首先构建包含目标层、准则层和指标层的三层次递阶结构,结合专家打分与一致性检验确定指标权重;继而运用灰色关联度分析量化各因素与突出危险性的关联程度;最终通过加权求和形成综合评价模型.以山西省晋城市阳城县西沟煤矿3 号煤层为实证案例,模型计算显示其综合关联度为 0.5292,危险性等级为"较安全",与实际生产鉴定结果相符.研究表明,层次分析法和灰色关联度分析相结合的模型有效融合了层次分析法在权重确定上的系统性与灰色关联度分析在数据分析上的客观性,通过加权合成实现了主观权重与客观关联度的优势互补;基于评价结果的分级管控策略,有助于优化安全资源配置.该模型框架为煤矿企业的突出危险性评价提供了一种新的方法参考.

摘要：煤与瓦斯突出是我国煤矿开采过程中最严重的动力灾害之一,其发生机理涉及煤层地应力与瓦斯压力耦合引起的煤体失稳破坏.准确开展煤与瓦斯突出危险性鉴定,是实现矿井安全生产的重要基础.本文系统梳理了我国煤与瓦斯突出危险性鉴定机构的发展历程,总结了资质发放与管理机制的演变,介绍了现有具备鉴定资质的主要机构的基本情况.在此基础上,分析了突出危险性鉴定标准与指标体系的发展趋势,从基于瓦斯动力现象特征的勘察鉴定到基于实测指标的综合判断,阐明了指标体系由力学性质向物质基础(瓦斯含量、压力)演变的科学逻辑.结合华北科技学院的典型实践,全面论述了煤与瓦斯突出危险性鉴定的工作流程、地质单元划分方法、测点合理布置及关键参数(瓦斯压力、瓦斯含量、坚固性系数、煤的瓦斯放散初速度)测定技术.通过对新疆、山西、河南等地区实际鉴定数据的可靠性分析,验证了测定结果的准确性与代表性.研究结果表明,当前我国煤与瓦斯突出危险性鉴定工作正向流程标准化、指标体系科学化和数据验证系统化方向发展,为煤矿瓦斯灾害的安全防控提供了坚实的技术支撑.

摘要：针对向斜构造、坚硬顶板复合条件下冲击地压频发的问题,采用理论分析、数值模拟等方法研究向斜构造区域巷道围岩静载应力分布特征,分析了力学属性因素对应力演化的影响,揭示了坚硬顶板诱发向斜构造巷道冲击的孕育及致灾规律.研究结果表明:向斜构造区域围岩水平应力集中程度高,坚硬顶板破断释放动载,叠加后超过临界应力易诱发"高静载、弱扰动"型冲击地压现象;向斜轴部回采时,离轴越近应力峰值越高,且临近向斜轴俯采时应力集中程度高于远离向斜轴仰采;顶板厚度、硬度越大,向斜曲率越大,围岩应力集中程度越高,顶板力学属性对超前峰值应力位置的影响不显著,而向斜曲率增加使得应力峰值位置离工作面更近,应力更集中.

摘要：本文立足于国家能源安全新战略与煤矿安全治理体系现代化建设的宏观背景,基于贵州省近五年实测数据,系统解析了贵州地区瓦斯赋存核心地质控制机理与时空分布规律,阐述了贵州突出鉴定工作现状.研究表明,贵州省构造应力场复杂,大型褶皱、断裂构造体系对瓦斯富集成藏具有绝对控制作用,构造应力集中区与瓦斯压力、含量异常区高度耦合;中部高变质无烟煤区因其优越的生烃与储盖组合,是全省瓦斯含量峰值区与灾害治理的重点区域;贵州突出鉴定矿井(次)数量占全国总量的31.7％,防突任务艰巨,当前突出鉴定工作面临三大矛盾:普适性国家规范与区域地质强异质性的矛盾、静态离散的鉴定模式与动态连续的灾害风险演化矛盾、鉴定工作滞后性与矿井高效建设同步性的矛盾.最后从顶层设计、技术创新、监管模式三个维度,提出了构建基于风险评估的弹性技术标准体系、建立贯穿矿井全生命周期的动态风险评估机制、首次提出基于区块链的监管模式等对策与建议.

摘要：高集中应力是煤矿动力灾害发生的先决条件,了解区域地应力场的整体分布情况对防治煤矿动力灾害具有重要指导意义.以唐山矿大巷煤柱区域为研究背景,采用多元线性回归分析的方法,对大巷煤柱区域进行了三维应力场反演,根据最小二乘多元线性回归分析,得到分析方程中的5 个回归系数:L1=1.1511,L2=2.2414,L3=2.3617,L4=3.5288,L5=2.5271,多重相关系数r=0.8961.基于三维应力场反演结果分析了大巷煤柱区域初始应力场和回采期间工作面煤岩体应力动态演化特征.结果表明:大巷煤柱区域 8、9 煤的垂直应力分布在 11.5～16.9 MPa之间,最大主应力分布在11.5～16.9 MPa之间,水平构造运动对大巷煤柱区域应力场影响较小;T2391 工作面回采期间靠近运输巷侧应力集中程度较高,最高达到了45 MPa,明显高于回风巷侧,回采期间防治工作应重点关注运输巷侧,而T2491 工作面回采期间靠近回风巷侧应力集中程度较高,最高达到了48 MPa,明显高于运输巷侧,回采期间防治工作应重点关注回风巷侧.

摘要：瓦斯含量是判定煤层突出危险性的关键指标,但在复杂地质条件下,其判定结果常出现显著差异.为探究瓦斯含量指标在此类条件下的适用性,本文以贵州省大方县14 号煤层的实际瓦斯参数为基础展开分析.研究发现,在复杂地质环境条件下,瓦斯含量临界值存在明显"漂移"现象,传统静态临界指标难以准确反映实际突出风险.为此,本文通过多参数耦合分析,提出了抵抗强度系数X,并基于回归分析方法构建了最小突出瓦斯含量的动态预测模型.经验证,该模型误差范围控制在2％至13％之间,判定精度显著优于传统静态指标.研究表明,瓦斯突出危险性判定应从静态指标向动态指标转变,通过构建反映地质条件变化的动态模型,能够更精准地识别突出危险,进而提升灾害防控精准性.

摘要：在我国当前煤层"零突出"管理目标及监管监察部门对突出鉴定工作更加注重事中事后监管的新形势下,鉴定机构在鉴定过程管控和结论出具更加趋于严格与谨慎.通过查阅文献、案例分析及现场调研等方法,分析了目前鉴定指标及方法的局限性,剖析了动态采掘增大鉴定指标突变风险、鉴定范围划定争议、邻突矿井瓦斯等级精准判定困难及突出鉴定启动程序的不完善等关键问题.为应对上述问题对煤矿安全生产带来的潜在风险,提升鉴定结论的可靠性,本文提出以下应对策略:加强瓦斯地质隐蔽致灾因素普查,在生产过程中密切关注和捕捉突出预兆信息,推行过渡型非突煤层"一面一策"防控措施及深部开采煤层突出风险管控等.上述策略可为煤与瓦斯突出鉴定工作的规范化、科学化提供参考,对提升煤矿安全生产、推动国家及行业规范修订完善具有重要意义.

摘要：为克服传统方法在分析冲击地压多因素耦合致灾方面的不足,精准解析该灾害的致因逻辑并实现风险前置管控,本文以2001-2024 年间 56 份权威事故调查报告为样本,利用FP-growth算法对非结构化文本进行挖掘,通过支持度-置信度-提升度三维过滤机制提取高频共现致因;继而融合挖掘结果与领域知识,构建具备先验-后验动态更新能力的贝叶斯网络拓扑,实现致因链的概率推理与风险反演.揭示了"地质-开采-管理"因素耦合的非线性致灾规律,定量识别出煤岩冲击倾向性、地质构造、开采深度等地质因素的主导作用,以及采掘扰动、煤柱等开采因素的关键触发效应,同时明确了安全意识不足等管理因素的风险放大作用.基于量化分析结果,提出了针对性的冲击地压风险前置管控措施,为煤矿企业优化开采方案与精准部署卸压监测工程提供了科学依据,可推动冲击地压防治由经验驱动向数据-知识协同驱动转型.

摘要：针对某矿 7618 工作面受切眼外错布局影响,工作面与大断层、相邻采空区形成的三角煤柱区微震事件频发的问题,运用数值模拟、理论分析、工业试验等方法,研究了工作面切眼外错三角煤柱区开采围岩应力分布特征,制定了三角煤柱区冲击地压防控补强方案,得出了以下结论:探讨了工作面"见方"、过相邻采空区切眼阶段期间三角煤柱区围岩应力分布规律,揭示了不同阶段最大超前支承压力峰值分别增幅 28.3％和 37.3％;震动波CT反演结果表明,随着开采尺度的增大,三角煤柱区"孤岛效应"加强,煤柱区最大波速异常值An增幅52％,工作面冲击危险区域范围增幅53.3％;制定三角煤柱区顶板断顶爆破、煤体爆破卸压的降载释能补强卸压方案,降低了三角煤柱区煤岩体应力水平,有效避免了切眼外错三角煤柱区开采冲击地压的发生.

摘要：冲击地压是煤矿开采过程中典型的煤岩动力灾害,对我国煤矿安全生产构成严重威胁.针对现有冲击危险性评价方法普遍存在的指标单一性及动静载应力耦合机制分析不足等问题,本研究提出一种基于多源应力集中指数的综合评价方法.该方法通过构建静载、地质、采动及顶板动载扰动四类应力集中指数,定量表征工作面在不同回采阶段的应力集中程度,进而集成综合应力集中指数K,并依此划分冲击危险等级.结合山西某矿1200 孤岛工作面工程实例,采用FLAC3D数值模拟分析其应力演化规律,并利用现场监测数据对评价结果进行验证.研究结果表明,该方法能够有效辨识工作面开采期间的冲击危险区域,证明了基于应力指数的冲击危险性评价的可行性,为煤矿安全开采和冲击危险性评价分析提供了新思路.

摘要：煤矿深部开采中,上保护层与邻近采空区多重采动(MMI)导致煤层应力场复杂重构,进而显著影响瓦斯赋存与解吸行为,传统单一采动理论难以精确指导此类条件下的瓦斯灾害防控.因此,厘清多重采动条件下应力分布与瓦斯指标之间的空间响应关系,已成为实现瓦斯灾害精准预警亟待突破的理论瓶颈与迫切的实际需求.本研究以马家田煤矿 11063(下)回风巷为工程背景,采用现场实测的研究方法,定量分析了钻屑量(S)、钻屑瓦斯解吸指标(K1)及残余瓦斯含量(W)等关键指标随空间位置(距采空区6.9m至27.4m)的演化规律.试验结果表明:(1)钻屑量分布揭示了多重采动下煤层应力呈"双峰值"特征,存在临近采空区的强卸压应力升高区(B2 区)和距采空区约21.4 m的封闭型应力升高区(B1 区).(2)瓦斯解吸指标K1值与残余瓦斯含量的峰值均出现在B1 区,而非绝对应力更高的B2 区,表明瓦斯的大小与应力的"封闭性"密切相关,揭示了其非单调响应机制.(3)综合S、K1与W三指标,可精准识别出B1 区为同时具备高地应力、高瓦斯含量和高解吸潜能的"三高"危险区.从理论上揭示了"多重采动—应力场演化—瓦斯解吸运移"的响应机制,修正了传统上仅关注绝对应力值的认知偏差.在实践中,明确了第二个应力集中区(B1 区)是瓦斯灾害防控的关键靶区,为类似条件矿井建立基于多参数耦合的精准预警方法与制定针对性治理措施提供了关键理论依据和数据支持.

摘要："屈服-支承"组合煤柱是指将宽窄煤柱进行结合,通过屈服让压与稳定支撑同时作用从而防止煤柱发生冲击失稳.本研究以鄂尔多斯某冲击地压矿井 290 m宽采区边界煤柱为背景,基于极限平衡理论设计"屈服-支承"组合方案,并采用有限元法模拟其在相邻长壁工作面采动下的应力演化与破坏过程,明确了回采期间的典型应力集中区.结果表明:屈服煤柱全域及其毗邻的支承煤柱内20m范围、远离屈服煤柱侧的50m范围均呈现显著高水平的应力集中;支承煤柱内部约136 m宽区域则为低应力区.在750 m采深条件下,屈服煤柱临界宽度为 33.7 m,当前设计的屈服煤柱满足稳定性要求.动态模拟进一步阐明了该组合结构的力学行为:40 m宽屈服煤柱通过发生大范围塑性变形有效耗散覆岩变形能,引导应力向两侧支承煤柱转移,最终形成非对称应力场,致使支承煤柱临空侧的应力峰值及塑性区深度显著大于煤柱实体侧.本研究的核心工程价值在于,在深部冲击地压矿井用屈服-支承组合煤柱代替传统的单煤柱设计以更有效地减小冲击地压影响并根据应力分布结果明确划分了防冲重点防控区域,指导工程实践时可对此区域针对性加强支护或实施卸压措施,从而实现科学精准防控.研究成果对我国深部冲击地压矿井中"屈服-支承"组合煤柱的设计具有借鉴意义.

摘要：针对煤矿冲击地压与水害复合灾害协同防控难题,以陕西亭南煤矿 207 工作面为工程背景,提出"层位差异化调控"技术路径.该技术通过上位岩层预裂卸压(防控冲击地压)与低位岩体破碎增碎(防控水害)相结合,实现灾害一体化防治.采用3DEC离散元数值模拟,系统对比分析了自然状态及上、中、下部位岩层弱化三种工况下的岩层响应特征,并通过现场数据分析协同防控效果.研究表明:不同层位弱化对灾害调控效果显著,中位弱化可同步将关键层分割弱化,显著增加碎胀系数,将导水裂隙带高度降至130 m,并仅需补强预裂30m即可降低冲击风险,防控效果最优;上位弱化导高140 m(需补预裂30m),下位弱化导高140 m(需补预裂35m),综合对比揭示:中位弱化>上位弱化>下位弱化,是实现冲击地压与水害协同防控的最优策略.现场应用表明:预裂弱化后,207 工作面大能量微震事件显著减少,能量分布可控,验证了对冲击地压的有效抑制;同时顶板预疏放降低了导水裂隙对含水层的波及程度,杜绝了突水风险.该研究为复合灾害矿井提供了理论依据和关键技术路径.

摘要：为探究单柱式吸能支架在动态冲击载荷下与巷道围岩的协同响应机制,采用ABAQUS数值模拟方法,通过分析巷道围岩应力、围岩变形、围岩塑性应变和支架变形等力学参数,研究吸能巷道支架在竖向、横向冲击下的动力响应特性.研究结果表明,在竖向冲击下,随着冲击能量的增加,巷道围岩应力、顶板下沉量、底鼓量、横向收缩量等指标均呈上升趋势,极易引发底板鼓起、侧帮变形及支柱钻底等破坏现象.与单体立柱支护相比,吸能巷道支架支护时围岩应力峰值接近,但应力集中区域缩小,顶板下沉量、底鼓量及横向收缩量均有不同程度降低,且支架与巷道在横、竖向位移上呈现协同效应,巷道围岩塑性变形呈"A"分布,主要集中巷道侧帮与巷道顶板连接处及侧帮部位.在横向冲击下,单体立柱向左偏移,发生侧向弯曲变形,导致承载能力大幅衰减.吸能支架支护能有效限制巷道横向位移,对顶底板错动及侧帮挤压有显著约束作用,吸能巷道支架的侧向支撑与吸能防冲器的协同作用显著改善单体立柱的偏载.研究结果为动载作用下巷道围岩控制提供参考.

摘要：为降低千米深井冲击地压风险,对比分析了常规煤柱方案和切顶卸压留巷方案,提出切顶卸压留巷防治冲击地压原理,即通过降低静载荷、缓冲动载荷和转移致灾体三个方面减小冲击地压风险.以某矿埋深1000～1063 m的3下103 工作面为背景,系统设计并优化了切顶卸压留巷顶板预裂爆破、顶板和帮部加强支护、巷道临时支护以及挡矸封闭支护参数,并在现场进行了实践.实践表明,优化后的切顶卸压留巷方案有效控制了围岩变形,顶板离层小,深部岩层完整性好.与留设5m煤柱的沿空掘巷方案相比,切顶卸压留巷显著降低了冲击危险性程度并缩小了危险区域范围,验证了深井切顶卸压留巷防冲技术的可行性.

摘要：随着煤矿开采深度不断增大,现阶段煤与瓦斯突出矿井逐渐增多,瓦斯含量高,抽采难度大等问题突出.本文提出了三级预抽瓦斯消突方法,通过"地面井+定向长钻孔+普钻"模式,有效降低了煤层瓦斯含量.在晋圣永安宏泰煤业进行工程试验结果表明,该体系显著提升了抽采效率:地面井累计抽采瓦斯量70,205,192 m3,定向长钻孔进一步强化了瓦斯预抽效果,普通钻孔作为补充抽采手段,有效覆盖定向长钻孔未能涉及的局部区域,消除抽采盲区.瓦斯预抽率达 50％以上,残余瓦斯含量和残余瓦斯压力分别降低为5.7223 m3/t和 0.178 MPa.与抽采之前对比,分别下降了54％和44％,有效地治理了煤与瓦斯突出灾害,保障了突出矿井的安全生产.