煤矿冲击地压发生机理与防治技术的研究.docx

煤矿冲击地压发生机理与防治技术的研究 【摘要】本文叙述矿井冲击地压的大致分类及分类方式；影响冲击地压发生的缘由及因素；冲击地压的发朝气理；冲击地压的综合防范及治理措施。 【关键词】冲击地压；机理；防治措施；预报预料 前言 煤矿属高危行业，受水、火、瓦斯、煤尘、顶板五大自然灾难威逼非常严峻，近年来，随着我国煤矿开采深度的不断增加，冲击地压的显现不断发生，这种自然灾难一旦发生，给人身平安造成极大威逼，威逼着职工人身平安和矿井平安生产的长治久安。为了驾驭冲击地压发朝气理与防治技术，保障矿井平安，在管理上、技术上、装备上实行针对性的措施，实现煤矿平安生产长治久安，提高经济效益有非常重要的意义。 一、冲击地压的概念、特征、类型 1、冲击地压的概念 冲击地压是采场四周的煤岩体，在其力学平衡状态破坏时，由于弹性变形能的瞬间释放而产生一种以突变、急剧、猛烈破坏为特征的动力现象，它具有极大的破坏性。冲击地压是一种特别的矿山压力显现。 2、冲击地压的特征 暴力性：干脆将煤岩动力抛向巷道、工作面，引起剧烈的振动，产生剧烈的响声，造成煤岩体破断。 突发性：无预兆，过程短暂，持续时间几秒到十几秒，难于预报发生的时间、地点和强度。 破坏性：大量煤岩体抛出，堵塞巷道，破坏支架，造成惨重的人员伤亡和财产损失。 振动性：像爆炸引起剧烈振动，使重型设备发生位移，人员弹起摔倒，振动波及范围可达几公里甚至十几公里，地面有地震的感觉。 3、冲击地压的类型 压力型：煤柱在高压力作用下，由于采场四周煤岩体中的压力由亚稳态增加至极限值，其聚集的能量突然释放，造成煤岩体的冲击破坏。 冲击型：由于煤层顶、底板岩石坚硬且较厚，岩层的突然破断或滑移造成采场四周煤岩体冲击破坏。 复合型。 二、影响冲击地压发生的缘由及因素 自然地质因素：主要包括受采深、地质构造及煤岩结构和力学影响 一般在达到肯定开采深度后才起先发生冲击地压，此深度称为冲击地压临界深度。临界深度值随条件不同而异，一般大于200m。总的趋势是随采深度增加，冲击危急性增加。这主要是由于随采深增加，原岩应力增大原因。 地质构造如褶曲、断裂、煤层倾角及厚度突然改变等也影响冲击地压的发生。宽缓向斜轴部抑郁形成冲击地压；断裂如同一个开采边界，若回采方向朝向断层面，则冲击危急增加；煤层倾角和厚度局部突然发生改变地带，实际是局部地质构造应力积聚地带，因而极易发生冲击地压。 关于煤岩结构及性能的影响。坚硬、厚层、整体性强的顶板，易形成冲击地压；干脆顶厚度适中，与老顶组合性好，不易冒落，冲击危急较大；煤的强度高、弹性模量大、含水量低、变质程度高、暗煤比例大，一般冲击倾向较强。 开采技术因素：开采多层煤时，任何造成应力集中的因素，如开采程序不合理、本层回采不干净、相邻两层开采错距不合适等，均对防治冲击地压不利。 从防治冲击地压的角度而言，壁式开采优于柱式开采，旱采优与水采；直线工作面优于曲线工作面，冒落法优于充填法。 煤柱和开采边界是最主要的应力集中因素，应尽量避开和削减这些因素的有害影响。 一般讲，随开采速度和开采强度增加，冲击危急性有加大的趋势。 三、冲击地压的发朝气理 冲击地压发生的过程是煤岩的流变到突变的过程，产生的脆性破坏是载荷发生跳动、应力总和超过极限，发生马上破坏，而延时破坏是正常载荷的作用下，经过肯定时间的破坏，从流变到突变。煤岩体的损伤速度与岩体活动性及瞬间释放能量、变形速度成正比。顶板强度越大，冲击倾向性越强；顶板高度越高，冲击倾向性越强。 冲击地压机理是指形成冲击地压的内在规律，它不同于一般的外部影响因素或发生条件，也有别于诱导因素。 依据力学观点，也可将冲击地压简洁的理解为煤岩体的突然破坏，据资料显示，也可用强度准则、能量准则和冲击倾向度准则加以概括。 强度准则：即矿山压力大于煤体围岩力学系统的综合强度。 能量准则：即煤体围岩力学系统所释放的能量大于其破坏所消耗的能量。 冲击倾向度准则：即煤体的冲击倾向度大于试验所确定的极限值。 强度准则是煤体破坏准则，能量准则和冲击倾向度准则是突然破坏准则。三个准则同时成立，才是产生冲击地压的充分和必要条件。 依据资料，冲击地压往往伴随着井下生产过程的某些工序的进行，如爆破、冒顶、采煤等而发生，这些因素称为诱导因素，诱导因素本身的能量可能很小，但其诱发冲击地压的放大作用是可观的，因而诱导因素也是发生冲击地压的一个不行忽视的因素。 四、冲击地压的防范及治理措施 冲击地压矿井必需组建专职防冲队伍，并设一名专职技术人员，开展正常的防冲工作；健全责任制和管理制度；编制防冲实施细则和防冲工作规划。 优化采区开拓布局，合理支配工作面开采依次，避开相向回采和形成孤岛煤柱。 在冲击地压煤层中，进行双向掘进的巷道，错距不得小于50米；相向掘进的巷道，相距30米时，必需停止一头掘进。 采纳走向长壁后退式开采方法，全部冒落法管理顶板，若顶板坚硬，出现大面积悬顶时，应进行强制放顶，同时应进行顶板来压预料预报，并制定顶板来压期间的防冲措施。 煤层注水可以使煤的结构发生变更，降低煤体的强度；使得煤体积蓄弹性能的实力下降，以塑性变形能方式消耗弹性能的实力增加。通过现场矿压观测记录的数据可知：煤层注水后，工作面支承压力的峰值降低，应力集中系数明显降低，顶板下沉速度明显增加，煤层的普氏系数降低，塑性增加。煤层注水可有效防治和减弱冲击地压的危急性。 进行卸压松动爆破，诱发能量释放，采纳爆破的方法减缓其应力集中程度的一种解危措施。卸压松动爆破属于内部爆破，主要作用是使煤层产生大量裂隙，使煤体的力学性质发生改变，弹性模量减小，强度降低，弹性能削减，降低煤体应力集中程度，局部解除冲击地压发生的强度条件和能量条件。 结语 煤矿冲击地压是矿井开采过程中的一种及其困难而难以预料的一种矿山动力现象，导致其发生的不确定性因素许多，它使得采煤作业的平安风险提高。由于冲击地压具有突发性、瞬时振动性、猛烈破坏性和困难性等诸多特点，导致其防治在全国乃至世界范围都是一个难题。本文主要从人才队伍建设、优化开拓布局、孤岛煤柱开采、巷道布置事项、详细防治措施等动身，比较全面的叙述了其防治措施，对于煤矿平安生产中冲击地压的防治具有肯定的指导意义。 参考文献 1赵日峰.煤矿重大事故限制及冲击地压防治.中国文联出版社，2022年 2史元伟，陈社杰.回采工作面底板岩石限制.煤炭工业出版社，11013年 第6页 共6页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页