地下煤矿开采安全.ppt

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1、地下煤矿开采安全地下煤矿开采安全vv 冯胜利vv生产技术部vv 2013年7月主要内容主要内容:vv第一节第一节 采区巷道矿压显现及其控制采区巷道矿压显现及其控制 vv第二节第二节 顶板控制设计方法顶板控制设计方法vv第三节第三节 煤矿冲击矿压灾害简介煤矿冲击矿压灾害简介vv第四节第四节 放顶煤采煤法放顶煤采煤法vv第五节第五节 煤矿生产新技术煤矿生产新技术vv第六节第六节 液压钻车机械化作业线液压钻车机械化作业线第一节第一节第一节第一节 采区巷道矿压显现及其控制采区巷道矿压显现及其控制采区巷道矿压显现及其控制采区巷道矿压显现及其控制 主要内容：主要内容：主要内容：主要内容：采区巷道围岩应力及

2、变形规律采区巷道围岩应力及变形规律采区巷道围岩应力及变形规律采区巷道围岩应力及变形规律 受采动影响巷道矿压显现规律受采动影响巷道矿压显现规律受采动影响巷道矿压显现规律受采动影响巷道矿压显现规律 巷道围岩控制原理巷道围岩控制原理巷道围岩控制原理巷道围岩控制原理 巷道围岩控制技术巷道围岩控制技术巷道围岩控制技术巷道围岩控制技术 1.1 采区巷道变形与破坏采区巷道变形与破坏一、采区巷道概念：一、采区巷道概念：采区巷道采区巷道采区内的准备巷道和回采巷道。（采区上下山，区段平巷、回风平巷及切眼、各种联系巷道）采区巷道特点：采区巷道特点：（1）大部分属煤层巷道，围岩强度低；）大部分属煤层巷道，围岩强度低；

3、（2）受开采区影响大，巷道破坏严重；）受开采区影响大，巷道破坏严重；（3）服务期限短，支护要求较低。）服务期限短，支护要求较低。二、采区巷道变形与破坏形式：二、采区巷道变形与破坏形式：冒落、下沉、鼓帮、片帮、底臌、开裂三、影响巷道变形破坏的因素三、影响巷道变形破坏的因素 1、自然因素、自然因素（1）岩性与构造特征（2）巷道埋深H（3）煤层倾角（4）地质构造（5）水（6）时间2、开采技术、开采技术（1）受采动影响情况（2）巷道保护方法（3）巷道断面的形状及支架架设时间第二节第二节第二节第二节 采区巷道矿压显现规律采区巷道矿压显现规律采区巷道矿压显现规律采区巷道矿压显现规律一、受采动影响巷道的围岩

4、应力：一、受采动影响巷道的围岩应力：一、受采动影响巷道的围岩应力：一、受采动影响巷道的围岩应力：1 1、巷道围岩应力：、巷道围岩应力：、巷道围岩应力：、巷道围岩应力：弹性变形应力分布弹性变形应力分布塑性变形应力分布塑性变形应力分布 2 2、回采工作面周围支承压力分布：、回采工作面周围支承压力分布：、回采工作面周围支承压力分布：、回采工作面周围支承压力分布：工作面超前支承压力工作面超前支承压力峰值一般在煤壁前峰值一般在煤壁前4848米，米，影响范围为影响范围为40504050米。少米。少数可达数可达60806080米。应力集米。应力集中系数为中系数为2.532.53。工作面倾斜方向固定支承压力范

5、围一般为工作面倾斜方向固定支承压力范围一般为15301530米。米。少数可达少数可达35403540米，峰值一般距煤壁米，峰值一般距煤壁15201520米，应力集中米，应力集中系数为系数为2323。在拐角区要形成应力叠加，应力集中系数可达在拐角区要形成应力叠加，应力集中系数可达5757。煤层拐角处叠加支承压力煤层拐角处叠加支承压力3 3、采动引起的底板应力分布：、采动引起的底板应力分布：、采动引起的底板应力分布：、采动引起的底板应力分布：一侧采空两侧采空影响深度为1.52B影响深度为34B压力传递影响角一般为3040度 煤体与采空区交界处底板岩层中的不同矿压显现区煤体与采空区交界处底板岩层中的

6、不同矿压显现区A A 应力增高区；应力增高区；B B 应力降低区；应力降低区；C C 影响微弱区；影响微弱区；D D 未受影响区未受影响区4 4、构造应力对巷道稳定性的影响：、构造应力对巷道稳定性的影响：、构造应力对巷道稳定性的影响：、构造应力对巷道稳定性的影响：1 1）构造应力特点：）构造应力特点：）构造应力特点：）构造应力特点：以水平应力为主，具有明显的方向性、区域性。以水平应力为主，具有明显的方向性、区域性。以水平应力为主，具有明显的方向性、区域性。以水平应力为主，具有明显的方向性、区域性。2 2）水平应力对巷道的影响：）水平应力对巷道的影响：）水平应力对巷道的影响：）水平应力对巷道的影

7、响：影响影响影响影响巷道顶板巷道底板软岩（煤层）底臌、蠕变巷道两帮引起拉应力，破裂、鼓出、塌落薄层页岩岩层面滑移厚层砂岩剪切、失稳冒落3）合理巷道方向：）合理巷道方向：巷道轴向与最大主应力夹角小于巷道轴向与最大主应力夹角小于25302530度度5 5、相邻巷道合理距离：、相邻巷道合理距离：、相邻巷道合理距离：、相邻巷道合理距离：一般间距：一般间距：一般间距：一般间距：大巷大巷大巷大巷20402040米米米米（围岩稳定取小值，不稳定取（围岩稳定取小值，不稳定取大值）；大值）；上下山上下山上下山上下山15301530米；米；米；米；集中巷集中巷集中巷集中巷15301530米。米。米。米。（在浅部、

8、坚硬岩层、急（在浅部、坚硬岩层、急倾斜可为倾斜可为1010米；米；深部、松深部、松软围岩为软围岩为5050米）米）二、走向平巷矿压显现规律：二、走向平巷矿压显现规律：二、走向平巷矿压显现规律：二、走向平巷矿压显现规律：1 1、巷道围岩变形量：、巷道围岩变形量：、巷道围岩变形量：、巷道围岩变形量：（顶板下沉量、底臌量、巷帮移近量、深部围岩移近量、巷（顶板下沉量、底臌量、巷帮移近量、深部围岩移近量、巷道剩余断面积）道剩余断面积）顶底板移近量顶底板移近量巷道中心线高度减少值；巷道中心线高度减少值；两帮移近量两帮移近量巷道腰线平距减少值。巷道腰线平距减少值。总变形量：总变形量：巷道掘进段：巷道掘进段弹

9、塑性、量小、趋于稳定、时间短；：无采掘影响段：无采掘影响段主要为流变，受岩性影响较大；：采动影响段：采动影响段前3050m，后4060m（峰值520m），量大；：采动影响稳定段：采动影响稳定段位移、变形均较小，工作面后方100米以远；：二次采动影响段：二次采动影响段影响剧烈程度及影响范围均较第一次为大。2、走向平巷矿压显现特点：、走向平巷矿压显现特点：走向巷道逐段受采动影响走向巷道逐段受采动影响三、倾斜巷道矿压显现规律三、倾斜巷道矿压显现规律巷道处于前方承压力的不同区域，有不同的矿压显现：（三个显现区域带）、原始压力带、原始压力带 显现轻微，一般不受破坏。、支承压力影响带、支承压力影响带 工作

10、面距巷道4050m开始变形、破坏严重，移近速度达10mm30mm/d。峰值区严重。、煤体边缘卸载带、煤体边缘卸载带煤体破坏，应力降低，向平衡过度，移近量仍较大。卸载带；卸载带；支承压力带；支承压力带；原岩应力带原岩应力带 倾斜巷道全长同时受采动影响倾斜巷道全长同时受采动影响 第三节第三节 巷道围岩控制原理巷道围岩控制原理巷道围岩的基本巷道围岩的基本途径途径：降低围岩应力、提高围岩稳定性及合理的支护选择降低围岩应力、提高围岩稳定性及合理的支护选择巷道围岩控制手段的巷道围岩控制手段的实质实质：如何利用煤层开采引起周围应力重新分布规律，正确选择巷道布置和护巷方法，使巷道位于应力如何利用煤层开采引起周

11、围应力重新分布规律，正确选择巷道布置和护巷方法，使巷道位于应力降低区，从而减轻或避免回采引起的支承压力的影响，控制围岩应力降低区，从而减轻或避免回采引起的支承压力的影响，控制围岩应力一、一、巷道的围岩压力及影响因素巷道的围岩压力及影响因素1.围岩压力围岩压力 定义：围岩变形受阻而作用在支护结构物上的挤压力或塌落岩石的重力定义：围岩变形受阻而作用在支护结构物上的挤压力或塌落岩石的重力 种类：种类：松动围岩压力松动围岩压力 变形围岩压力变形围岩压力 膨胀围岩压力膨胀围岩压力 冲击和撞击压力冲击和撞击压力2.影响因素影响因素 开采因素：回采工作面状况、巷道的保护方法开采因素：回采工作面状况、巷道的保

12、护方法 地质因素：原岩应力状态、围岩的力学性质、岩层结构、岩石组成和胶结状态、围岩中的水份补地质因素：原岩应力状态、围岩的力学性质、岩层结构、岩石组成和胶结状态、围岩中的水份补给状况。给状况。二、巷道的围岩控制原理和方法二、巷道的围岩控制原理和方法 1.控制原理控制原理 巷道围岩控制巷道围岩控制：控制巷道围岩的矿山压力和周边位移所采取的措施。：控制巷道围岩的矿山压力和周边位移所采取的措施。基本原理：基本原理：根据围岩应力、围岩强度及它们之间的关系，选择合适的巷道布置、根据围岩应力、围岩强度及它们之间的关系，选择合适的巷道布置、保护及支护方式保护及支护方式 2.控制方法控制方法 （1）巷道布置）

13、巷道布置 （2）巷道保护和支护）巷道保护和支护三、巷道围岩稳定性分类及支护选择三、巷道围岩稳定性分类及支护选择 1.分类的意义：分类的意义：巷道围岩稳定因素复杂，进行分类为巷道支护设计施工管理提供科学依据。巷道围岩稳定因素复杂，进行分类为巷道支护设计施工管理提供科学依据。2.分类方法分类方法 模糊聚类分析方法模糊聚类分析方法 3.分类分类 （五个类别：极不稳定、不稳定、中等稳定、稳定、非常稳定）（五个类别：极不稳定、不稳定、中等稳定、稳定、非常稳定）七个指标：七个指标：围岩强度围岩强度 围岩应力围岩应力 作用：作用：1.巷道围岩移近量预算巷道围岩移近量预算 a.根据巷道埋深根据巷道埋深H和顶底

14、板岩层平均单向抗压强度和顶底板岩层平均单向抗压强度 b.通过围岩稳定性类别预计通过围岩稳定性类别预计 2.选择巷道的支护形式选择巷道的支护形式 第四节第四节 巷道维护（支护）原理和支护技术巷道维护（支护）原理和支护技术一、一、“支架支架围岩围岩”相互作用原理相互作用原理支架围岩构成统一的力学体系，二者之间有相互作用，而二者合之又共同承载。1、支架、支架围岩相互作用的基本状态：围岩相互作用的基本状态：给给定定载载荷荷状状态态顶板岩石与上覆岩层离层或脱落，支架仅承受其自重作用，与母体岩层的移动变形无关。给给定定变变形形状状态态 没有离层或脱落，支架变形取决于上覆岩层的运动状态。支架阻力与围岩移动性

15、质、支架特性有关。当当支支架架变变形形特特性性与与围围岩岩变变形形不不相相适适应应时时，则则可可承承受更高的载荷，支架被破坏。受更高的载荷，支架被破坏。给定载荷给定载荷围岩与母体岩层脱离，不受母体岩层移动影响，支架仅承受固定载荷作用。（支架载荷不大，且基本固定）给定变形给定变形围岩受母体岩层移动影响，并将母体岩层移动变形传递给支架，支架受载与岩层变形特征有关。（支架载荷较大，与围岩变形正比）2、“支架支架围岩围岩”相互作用原理：相互作用原理：由芬纳位移公式可得右侧曲线由曲线有：由曲线有：支撑力支撑力 位移量位移量 支撑力支撑力 位移量位移量 支撑力不可能完全限制围岩的位移；支撑力不可能完全限制

16、围岩的位移；支撑力小到一定程度，围岩变形急剧增大，甚至破坏；支撑力小到一定程度，围岩变形急剧增大，甚至破坏；不同特性支架、支护时间不同，支架承受载荷不同不同特性支架、支护时间不同，支架承受载荷不同（可缩性支架、刚性支架）；（可缩性支架、刚性支架）；合理支撑力应在曲线拐点附近。合理支撑力应在曲线拐点附近。3、“支架支架围岩围岩”相互作用原理的应用：相互作用原理的应用：1）二次支护（新奥法）二次支护（新奥法）让压支护 2）柔性支护）柔性支护允许产生一定变形。让压支护3）主动支护）主动支护加大围压，提高围岩强度。抗压支护 1.2 巷道保护基本措施巷道保护基本措施一、基本原则：一、基本原则：允许围岩变

17、形、提高围岩强度、降低围岩应力。二、基本方法和途径：二、基本方法和途径：1、控制方法：、控制方法：巷道保护使围岩应力与岩体强度相适应（采用适当断面，预留断面，煤柱护巷，巷道在减压区）巷道支护架设支架防止围岩过度变形与移动巷道维修改换已恶化的支撑系统，恢复围岩移动稳定性。2、控制原理、控制原理 抗压抗压 让压让压 躲压躲压 移压移压三、基本措施：三、基本措施：将巷道布置在岩性好的岩层内将巷道布置在应力降低区对巷道进行卸压保护常用方法为：常用方法为：卸压无煤柱护巷1、巷道卸压保护：、巷道卸压保护：卸压原理卸压原理采用人为方法，改变周边围岩应力分布，使峰值应力内移，巷道处于应力降低区。1）巷道跨采卸

18、压：）巷道跨采卸压：跨采类型跨采类型纵跨采面推进方向与巷道轴向平行；横跨采面推进方向与巷道轴向垂直。矿压特点矿压特点纵跨巷道逐段受采动影响（岩石集中巷）；横跨巷道全长同时受采动影响（上山石门）跨采期间围岩移近量大，过后稳定。跨采期间围岩移近量大，过后稳定。纵向跨采纵向跨采（依次影响）横向跨采横向跨采（同时影响）跨越平巷、跨越上山、掘后跨采、掘前预采。2）开槽（松动）卸压：）开槽（松动）卸压：卸压措施卸压措施巷道周边开槽（孔）卸压巷道围岩松动爆破卸压开槽后可改变周边应力分布状态，使应力内移。无切缝无切缝 两帮切缝两帮切缝 顶底切缝顶底切缝 两帮顶底切缝两帮顶底切缝3）卸压巷硐卸压：）卸压巷硐卸压

19、：卸压巷硐位置卸压巷硐位置巷道一侧被保护巷变形减少7090%；巷顶被护巷移近量为原来1/71/12；宽面掘巷矸石带填充，隔离，效果好。一侧卸压一侧卸压 顶板卸压顶板卸压 宽巷卸压宽巷卸压4）掘前预采：）掘前预采：在岩巷尚未掘进时，先将其上部煤层采掉，然后在采空区下掘进岩石巷道，使之在应力降低区。为效果最理想的方法。巷道围岩变形量减小4/55/6。要求岩巷距煤层较近，距开采区域平距足够。2、无煤柱护巷技术、无煤柱护巷技术 1）护巷煤柱的稳定性：）护巷煤柱的稳定性：留设煤柱留设煤柱优点：优点：可双巷掘进；技术简单；对通风、运输、排水、安全有利；缺点：缺点：煤损大；风巷受二次采动影响，维护费高；不利

20、底板巷道稳定；成为冲击地压、煤炭自燃隐患。2）煤柱的应力分布：）煤柱的应力分布：一侧采空一侧采空煤柱很宽煤柱很宽煤柱较宽煤柱较宽煤柱较窄煤柱较窄形成：形成：破裂区塑性区弹性区原始应力区3）护巷煤柱的稳定性：）护巷煤柱的稳定性：煤柱宽度是影响煤柱稳定性和巷道维护的主要因素。护巷煤柱稳定条件：护巷煤柱稳定条件：煤柱中央产生的弹性区（核）宽度煤柱中央产生的弹性区（核）宽度 不小于煤柱高度的不小于煤柱高度的2 2倍。倍。煤柱宽度：煤柱宽度：4）沿空掘巷的三种方式：）沿空掘巷的三种方式：完全沿空掘巷；留小煤皮掘巷；保留部分老巷掘巷 5）沿空留巷巷旁支护：）沿空留巷巷旁支护：巷旁支护作用巷旁支护作用 巷旁

21、支护类型巷旁支护类型控制直接顶离层及时切断直接顶减少巷内支护承载封闭采空区木垛密集支柱矸石带混凝土砌块高水速凝水泥整体浇注巷旁充填技术（低水材料：石膏高水材料：钙矾石）第六节第六节 采区巷道支护采区巷道支护一、巷道支护原则：一、巷道支护原则：支护特点：临时性、可变形。支护要求：确保安全，维护最小允许断面。基本支护类型：基本支护类型：（1）木支护：）木支护：梯形（对棚或密集等）（2）金属支架：）金属支架：工字钢梯形支架平顶可缩金属支架拱形可缩性金属支架 棚间距0.50.7m。（3）锚杆支护：锚杆支护：二、巷道金属支架支护：二、巷道金属支架支护：1、U 型钢可缩性支架型钢可缩性支架：（拱可缩）U型

22、钢型号：U18、U25、U29、U36（kg/m）1）基本结构类型：基本结构类型：2）支架连接件：）支架连接件：（螺栓连接件，楔式连接件）上限位连接件上限位连接件 中间连接件中间连接件 下位连接件下位连接件 连接件=锁紧构件+摩擦机构螺栓连接件：强度高、刚性大、可缩性好、工作螺栓连接件：强度高、刚性大、可缩性好、工作 阻力稳定、型钢滑移平稳。阻力稳定、型钢滑移平稳。2、矿用工字钢支架：、矿用工字钢支架：刚性特性，可缩量小，适用于围岩稳定条件。刚性特性，可缩量小，适用于围岩稳定条件。通过增加接榫木垫、棚腿插入底板（垫柱鞋）等措施通过增加接榫木垫、棚腿插入底板（垫柱鞋）等措施可以增加适量可缩量。可

23、以增加适量可缩量。现场以梯形支架为主，拱型有如下类型：拱顶斜腿拱顶斜腿 拱顶直腿拱顶直腿 锚喷加强拱顶锚喷加强拱顶三、三、巷道锚杆支护巷道锚杆支护1、锚杆种类与锚固力：、锚杆种类与锚固力：锚杆分类锚杆分类 锚固力锚固力机械锚固式账壳式、倒楔式、楔缝式；粘结锚固式树脂、快硬水泥、水泥沙浆；摩擦锚固式缝管式、水胀式管状锚杆。托锚力安装时，拖板与锚杆的预紧力；粘锚力粘结摩擦力与锚杆轴力；切向锚固力限制岩块沿弱面滑动的力。初锚力、工作锚固力、残余锚固力2、锚杆支护原理：、锚杆支护原理：1）悬吊原理）悬吊原理 2）组合梁原理）组合梁原理 3）压缩拱原理）压缩拱原理 4）最大水平应力原理）最大水平应力原理

24、 5）围岩强度强化理论）围岩强度强化理论3、组合锚杆支护：、组合锚杆支护：1）锚梁网联合支护：）锚梁网联合支护：锚杆锚杆+托梁（钢带）托梁（钢带）+金属网金属网2）桁架锚杆支护：）桁架锚杆支护：锚杆锚杆+拉杆拉杆+拉紧器拉紧器+垫块垫块桁架锚杆在顶板内会形成水平和铅直方向挤压力，使顶板的中性轴下移，增强顶板抗弯能力，提高其整体性。4、预应力锚索：、预应力锚索：1）类型）类型胀壳式钢绞线预应力锚索沙浆粘结式预应力锚索2）小口径预应力锚索结构：）小口径预应力锚索结构：锚索比锚杆长，可锚入深部较稳定的岩层中。5、锚杆支护系统设计方法：、锚杆支护系统设计方法：由地质调查、设计、施工、监测、信息反馈等相

25、互由地质调查、设计、施工、监测、信息反馈等相互制约影响，综合完成系统设计。制约影响，综合完成系统设计。主要包括：1）地质力学评估围岩应力及岩体强度；2）初始设计，并对选定方案进行稳定性分析；3）施工；4）现场监测（锚杆受力、深部围岩移动）5）信息反馈与修改完善；6）重复进行上述步骤，直至满意为止。四、采区巷道联合支护：四、采区巷道联合支护：1、联合支护原理、联合支护原理分阶段综合运用多种支护形式维护巷道2、联合支护方式：、联合支护方式：锚杆+棚子单用锚杆不行时锚网+金属棚子+人工砌垛采深大，压力大，留巷。目前，煤巷锚杆支护常用：锚索+锚杆+W型钢带+拱可缩支架联合支护，效果较好。1 1、顶板控

26、制设计方法顶板控制设计方法（1 1）顶板控制设计指导思想）顶板控制设计指导思想）顶板控制设计指导思想）顶板控制设计指导思想(2)(2)顶板控制设计的流程顶板控制设计的流程（3 3）顶板控制设计的主要内容）顶板控制设计的主要内容）顶板控制设计的主要内容）顶板控制设计的主要内容（4 4）典型坚硬顶板控制设计举例）典型坚硬顶板控制设计举例）典型坚硬顶板控制设计举例）典型坚硬顶板控制设计举例门头沟矿五槽坚硬顶板控制设计门头沟矿五槽坚硬顶板控制设计门头沟矿五槽坚硬顶板控制设计门头沟矿五槽坚硬顶板控制设计2、煤矿冲击矿压灾害简介、煤矿冲击矿压灾害简介冲击矿压事故冲击矿压事故p冲击矿压是采掘空冲击矿压是采掘

27、空冲击矿压是采掘空冲击矿压是采掘空间周围煤岩体中聚集间周围煤岩体中聚集间周围煤岩体中聚集间周围煤岩体中聚集的能量突然大量释放，的能量突然大量释放，的能量突然大量释放，的能量突然大量释放，快速破坏煤岩体，并快速破坏煤岩体，并快速破坏煤岩体，并快速破坏煤岩体，并产生剧烈震动，造成产生剧烈震动，造成产生剧烈震动，造成产生剧烈震动，造成人员伤亡和采掘空间人员伤亡和采掘空间人员伤亡和采掘空间人员伤亡和采掘空间严重破坏的煤矿灾害。严重破坏的煤矿灾害。严重破坏的煤矿灾害。严重破坏的煤矿灾害。p我国最大的冲击矿我国最大的冲击矿我国最大的冲击矿我国最大的冲击矿压里氏压里氏压里氏压里氏4.3 4.3 4.3 4.

28、3 级，破坏级，破坏级，破坏级，破坏巷道巷道巷道巷道500500500500多米，地面多米，地面多米，地面多米，地面震感明显，已成为公震感明显，已成为公震感明显，已成为公震感明显，已成为公共安全问题。共安全问题。共安全问题。共安全问题。冲击后冲击后p冲击矿压能引起煤岩层和冲击矿压能引起煤岩层和冲击矿压能引起煤岩层和冲击矿压能引起煤岩层和采空区中的瓦斯大量涌出，采空区中的瓦斯大量涌出，采空区中的瓦斯大量涌出，采空区中的瓦斯大量涌出，引发瓦斯爆炸事故。引发瓦斯爆炸事故。引发瓦斯爆炸事故。引发瓦斯爆炸事故。p安徽淮北芦岭安徽淮北芦岭安徽淮北芦岭安徽淮北芦岭2003200320032003年年年年“5

29、.13”5.13”5.13”5.13”顶板冲击引起采顶板冲击引起采顶板冲击引起采顶板冲击引起采空区瓦斯大量涌入采掘空空区瓦斯大量涌入采掘空空区瓦斯大量涌入采掘空空区瓦斯大量涌入采掘空间，遇火源发生瓦斯爆炸间，遇火源发生瓦斯爆炸间，遇火源发生瓦斯爆炸间，遇火源发生瓦斯爆炸事故，死亡事故，死亡事故，死亡事故，死亡84848484人。人。人。人。p辽宁阜新孙家湾辽宁阜新孙家湾辽宁阜新孙家湾辽宁阜新孙家湾2005200520052005年年年年“2.14”2.14”2.14”2.14”冲击矿压引起煤冲击矿压引起煤冲击矿压引起煤冲击矿压引起煤岩层裂隙瓦斯大量涌出，岩层裂隙瓦斯大量涌出，岩层裂隙瓦斯大量涌

30、出，岩层裂隙瓦斯大量涌出，遇火源发生瓦斯爆炸事故，遇火源发生瓦斯爆炸事故，遇火源发生瓦斯爆炸事故，遇火源发生瓦斯爆炸事故，死亡死亡死亡死亡214214214214人。人。人。人。冲击矿压引起大量瓦斯涌出冲击矿压引起大量瓦斯涌出岩爆造成损害细部岩爆造成损害细部岩块嵌入水管表面岩块嵌入水管表面电缆被高速抛出的岩块割断电缆被高速抛出的岩块割断(实验结果表明：岩石弹射速度实验结果表明：岩石弹射速度50m/s)北京木城涧矿北京木城涧矿2004-6-27冲击矿压冲击矿压yanzhsanhaojing11-30冲击矿压冲击矿压yanzhdongtan1-3冲击矿压冲击矿压50年代中期印度某金矿年代中期印度某

31、金矿巷道中岩爆造成的戏剧性效果巷道中岩爆造成的戏剧性效果(dramatic effect)岩爆前岩爆前中度破坏区中度破坏区严重破坏区严重破坏区完全闭合区完全闭合区冲击矿压多发区域冲击矿压多发区域序号序号序号序号发生冲击矿压的地点发生冲击矿压的地点发生冲击矿压的地点发生冲击矿压的地点垮落面垮落面垮落面垮落面充填面充填面充填面充填面1 1采空区边的原煤体（采空区边的原煤体（采空区边的原煤体（采空区边的原煤体（60m60m）9.49.4-2 2采动压力影响的原煤体采动压力影响的原煤体采动压力影响的原煤体采动压力影响的原煤体27.427.45.95.93 3采动压力区外靠近采空区采动压力区外靠近采空区

32、采动压力区外靠近采空区采动压力区外靠近采空区10.410.40.90.94 4采动压力区内靠近采空区采动压力区内靠近采空区采动压力区内靠近采空区采动压力区内靠近采空区11.311.36.66.65 5靠采空区的原煤体（靠采空区的原煤体（靠采空区的原煤体（靠采空区的原煤体（60m60m）2.82.8-总总总总 数数数数61.361.313.213.26 6采动压力区外的原煤体采动压力区外的原煤体采动压力区外的原煤体采动压力区外的原煤体24.524.5巷道：巷道：巷道：巷道：72.6%72.6%工作面：工作面：工作面：工作面：27.4%27.4%残采区停采线：残采区停采线：残采区停采线：残采区停采

33、线：8989冲击矿压对井下巷道工作面的影响冲击矿压对井下巷道工作面的影响qq冲击矿压对井下巷道的影响主要是动力将煤岩抛冲击矿压对井下巷道的影响主要是动力将煤岩抛冲击矿压对井下巷道的影响主要是动力将煤岩抛冲击矿压对井下巷道的影响主要是动力将煤岩抛向巷道，破坏巷道周围煤岩的结构及支护系统，向巷道，破坏巷道周围煤岩的结构及支护系统，向巷道，破坏巷道周围煤岩的结构及支护系统，向巷道，破坏巷道周围煤岩的结构及支护系统，使其失去功能。使其失去功能。使其失去功能。使其失去功能。振动速度对井巷的影响振动速度对井巷的影响振动速度对井巷的影响振动速度对井巷的影响振动速度对井巷的影响振动速度对井巷的影响影响程度影响

34、程度影响程度影响程度振动速度振动速度振动速度振动速度,mm/smm/s影响特征影响特征影响特征影响特征I I200400400对对对对井巷影响较大，出现大裂缝井巷影响较大，出现大裂缝井巷影响较大，出现大裂缝井巷影响较大，出现大裂缝q冲击矿压、震冲击矿压、震动使人体各器动使人体各器官产生共振而官产生共振而损伤。损伤。q医学分析表明：医学分析表明：脑部，脑部，脑部，脑部，91%91%91%91%；胸部，胸部，胸部，胸部，60%60%60%60%；内部器官，内部器官，内部器官，内部器官，18%18%18%18%；上下肢，上下肢，上下肢，上下肢，18%18%18%18%。冲击矿压对矿工的影响冲击矿压对

35、矿工的影响器官名称器官名称共振频率共振频率Hz头头4眼眼725上下颚上下颚6090喉、气管、支气管喉、气管、支气管68胸胸1216上肢上肢59骨骨38腹腔腹腔4.510肝肝34膀胱膀胱1018骨盆骨盆59下肢下肢5人在坐的位置人在坐的位置512人在站的位置人在站的位置46qq能量为能量为能量为能量为1104 J1104 J1104 J1104 J的震动，造成大部分人员脑部、的震动，造成大部分人员脑部、的震动，造成大部分人员脑部、的震动，造成大部分人员脑部、脸部损伤，其次为心脏、胃、脊柱、肾等损伤。脸部损伤，其次为心脏、胃、脊柱、肾等损伤。脸部损伤，其次为心脏、胃、脊柱、肾等损伤。脸部损伤，其次

36、为心脏、胃、脊柱、肾等损伤。人体各器官共振频率分布及某次冲击矿压频率人体各器官共振频率分布及某次冲击矿压频率人体各器官共振频率分布及某次冲击矿压频率人体各器官共振频率分布及某次冲击矿压频率人体各器官共振频率分布及某次冲击矿压频率人体各器官共振频率分布及某次冲击矿压频率与人体器官对应的关系与人体器官对应的关系与人体器官对应的关系与人体器官对应的关系与人体器官对应的关系与人体器官对应的关系 一、概述一、概述 冲击矿压对矿工的影响冲击矿压对矿工的影响q人体在垂直方向承受的加速度比水平方向的人体在垂直方向承受的加速度比水平方向的大。大。q震动加速度使人体撞击受伤。震动加速度使人体撞击受伤。人体允许的加

37、速度值人体允许的加速度值人体允许的加速度值人体允许的加速度值人体允许的加速度值人体允许的加速度值 撞击力与振动速度降时间关系撞击力与振动速度降时间关系撞击力与振动速度降时间关系撞击力与振动速度降时间关系撞击力与振动速度降时间关系撞击力与振动速度降时间关系 冲击矿压对矿工的影响冲击矿压对矿工的影响q冲击矿压对将造成类似于地震那样的灾害。冲击矿压对将造成类似于地震那样的灾害。日期日期日期日期地点地点地点地点震动能量震动能量震动能量震动能量震级震级震级震级建筑物破坏数量建筑物破坏数量建筑物破坏数量建筑物破坏数量1970.09.301970.09.30BytomBytom8 8 10109 94.26

38、4.264274271981.07.121981.07.12BytomBytom1 1 10109 93.83.84524521982.06.041982.06.04BytomBytom9 9 10108 83.773.775885881984.02.181984.02.18Ligota-Ligota-kochlowice kochlowice2 2 10109 93.953.952412411992.05.051992.05.05BojszowyBojszowy2 2 10109 93.953.953003001994.12.091994.12.09KochlowiceKochlowice3

39、 3 10109 94.044.04140140冲击矿压对地表建筑物的影响冲击矿压对地表建筑物的影响冲击矿压的防治方法冲击矿压的防治方法冲击矿压的特点冲击矿压的特点qq直接将煤岩动力抛向巷道，引起强烈震动，产生直接将煤岩动力抛向巷道，引起强烈震动，产生直接将煤岩动力抛向巷道，引起强烈震动，产生直接将煤岩动力抛向巷道，引起强烈震动，产生强烈声响，造成岩体的破断和裂缝扩展强烈声响，造成岩体的破断和裂缝扩展强烈声响，造成岩体的破断和裂缝扩展强烈声响，造成岩体的破断和裂缝扩展 qq突发性。无预兆，过程短暂，持续时间几秒到几突发性。无预兆，过程短暂，持续时间几秒到几突发性。无预兆，过程短暂，持续时间几秒

40、到几突发性。无预兆，过程短暂，持续时间几秒到几十秒，难于准确预报发生时间、地点和强度十秒，难于准确预报发生时间、地点和强度十秒，难于准确预报发生时间、地点和强度十秒，难于准确预报发生时间、地点和强度qq瞬时震动性。像爆炸强烈震动，重型设备被移动，瞬时震动性。像爆炸强烈震动，重型设备被移动，瞬时震动性。像爆炸强烈震动，重型设备被移动，瞬时震动性。像爆炸强烈震动，重型设备被移动，人员被弹起摔倒，震动波及范围可达几公里甚至人员被弹起摔倒，震动波及范围可达几公里甚至人员被弹起摔倒，震动波及范围可达几公里甚至人员被弹起摔倒，震动波及范围可达几公里甚至几十公里，地面有地震感觉几十公里，地面有地震感觉几十公

41、里，地面有地震感觉几十公里，地面有地震感觉qq巨大破坏性。大量煤体突然抛出，堵塞巷道，破巨大破坏性。大量煤体突然抛出，堵塞巷道，破巨大破坏性。大量煤体突然抛出，堵塞巷道，破巨大破坏性。大量煤体突然抛出，堵塞巷道，破坏支架；造成惨重的人员伤亡和巨大的生产损失坏支架；造成惨重的人员伤亡和巨大的生产损失坏支架；造成惨重的人员伤亡和巨大的生产损失坏支架；造成惨重的人员伤亡和巨大的生产损失qq复杂性。复杂性。复杂性。复杂性。各种条件和采煤方法均出现过各种条件和采煤方法均出现过各种条件和采煤方法均出现过各种条件和采煤方法均出现过 冲击矿压的影响因素冲击矿压的影响因素q开采深度开采深度 q煤岩的冲击倾向性煤

42、岩的冲击倾向性q顶板岩层结构的影响顶板岩层结构的影响q地质构造的影响地质构造的影响q开采技术条件的影响开采技术条件的影响 冲击矿压的类型冲击矿压的类型uu压力（煤柱）型压力（煤柱）型压力（煤柱）型压力（煤柱）型uu冲击（顶板或构造）型冲击（顶板或构造）型冲击（顶板或构造）型冲击（顶板或构造）型uu冲击压力（复合）型冲击压力（复合）型冲击压力（复合）型冲击压力（复合）型p压力（煤柱）型：压力（煤柱）型：压力（煤柱）型：压力（煤柱）型：煤柱在高应力作用下，聚集的煤柱在高应力作用下，聚集的煤柱在高应力作用下，聚集的煤柱在高应力作用下，聚集的能量突然释放，造成煤岩体的冲击破坏。能量突然释放，造成煤岩体

43、的冲击破坏。能量突然释放，造成煤岩体的冲击破坏。能量突然释放，造成煤岩体的冲击破坏。p冲击（顶板或构造）型：冲击（顶板或构造）型：冲击（顶板或构造）型：冲击（顶板或构造）型：由于煤层顶板厚岩层突由于煤层顶板厚岩层突由于煤层顶板厚岩层突由于煤层顶板厚岩层突然破断或滑移（或构造应力突然释放），造成巷然破断或滑移（或构造应力突然释放），造成巷然破断或滑移（或构造应力突然释放），造成巷然破断或滑移（或构造应力突然释放），造成巷道周围煤岩体的破坏冲击。道周围煤岩体的破坏冲击。道周围煤岩体的破坏冲击。道周围煤岩体的破坏冲击。压力型（煤柱）冲击矿压：压力型（煤柱）冲击矿压：由于巷道周围煤由于巷道周围煤体中的

44、压力由亚稳态增加至极限值，其聚集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。的能量突然释放。煤层冲击矿压现象煤层冲击矿压现象煤层冲击矿压现象煤层冲击矿压现象顶板构造冲击矿压现象顶板构造冲击矿压现象顶板构造冲击矿压现象顶板构造冲击矿压现象冲击型（顶板构造）冲击矿压：冲击型（顶板构造）冲击矿压：由于煤层顶由于煤层顶底板厚岩层突然破断或位移引发的，它与震底板厚岩层突然破断或位移引发的，它与震动脉冲地点有关。在某种程度上，构造型冲动脉冲地点有关。在某种程度上，构造型冲击矿压也可看作为冲击型。击矿压也可看作为冲击型。冲击破坏机理冲击破坏机理强度理论：井巷和采场周围产生应力集中，当应强度理论：井

45、巷和采场周围产生应力集中，当应强度理论：井巷和采场周围产生应力集中，当应强度理论：井巷和采场周围产生应力集中，当应力达到煤岩体的强度极限时，煤岩体就会突然发力达到煤岩体的强度极限时，煤岩体就会突然发力达到煤岩体的强度极限时，煤岩体就会突然发力达到煤岩体的强度极限时，煤岩体就会突然发生破坏，形成冲击矿压生破坏，形成冲击矿压生破坏，形成冲击矿压生破坏，形成冲击矿压刚度理论：矿山结构刚度理论：矿山结构刚度理论：矿山结构刚度理论：矿山结构(矿体矿体矿体矿体)的刚度大于矿山负荷的刚度大于矿山负荷的刚度大于矿山负荷的刚度大于矿山负荷系统系统系统系统(围岩围岩围岩围岩)的刚度是产生冲击矿压的必要条件的刚度是

46、产生冲击矿压的必要条件的刚度是产生冲击矿压的必要条件的刚度是产生冲击矿压的必要条件能量理论：矿体能量理论：矿体能量理论：矿体能量理论：矿体围岩系统在其力学平衡状态破围岩系统在其力学平衡状态破围岩系统在其力学平衡状态破围岩系统在其力学平衡状态破坏时所释放的能量大于所消耗的能量时就发生冲坏时所释放的能量大于所消耗的能量时就发生冲坏时所释放的能量大于所消耗的能量时就发生冲坏时所释放的能量大于所消耗的能量时就发生冲击矿压击矿压击矿压击矿压冲击倾向性理论：煤岩介质产生冲击破坏的固有冲击倾向性理论：煤岩介质产生冲击破坏的固有冲击倾向性理论：煤岩介质产生冲击破坏的固有冲击倾向性理论：煤岩介质产生冲击破坏的固

47、有能力或属性，是冲击矿压发生的必要条件能力或属性，是冲击矿压发生的必要条件能力或属性，是冲击矿压发生的必要条件能力或属性，是冲击矿压发生的必要条件 3、放顶煤采煤法工艺工艺特点：煤厚4米以上；简化巷道布置，掘进工程量少；提高采煤工效，降低吨煤成本和生产费用4、煤矿生产新技术一、煤矿安全高效开采地质保障技术一、煤矿安全高效开采地质保障技术1、综合评价和预测研究、综合评价和预测研究2、三维地震勘探技术、三维地震勘探技术3、探测技术装备引进和研制、探测技术装备引进和研制4、煤矿防治水工作、煤矿防治水工作 二、煤巷锚杆支护技术的发展趋势二、煤巷锚杆支护技术的发展趋势1、巷道围岩的物理力学性质、巷道围岩

48、的物理力学性质2、巷道所处的应力环境、巷道所处的应力环境3、巷道支护强度、巷道支护强度三、实现安全高效采煤的支撑条件三、实现安全高效采煤的支撑条件1 1、较好的地质、采矿条件、较好的地质、采矿条件、较好的地质、采矿条件、较好的地质、采矿条件2 2、较丰富的经济可采储量、较丰富的经济可采储量、较丰富的经济可采储量、较丰富的经济可采储量3 3、匹匹匹匹配配配配的的的的矿矿矿矿井井井井通通通通风风风风、输输输输送送送送、提提提提升升升升、排排排排水水水水、供供供供电电电电、辅助运输等系统辅助运输等系统辅助运输等系统辅助运输等系统4 4、足够的采煤工作面装备、足够的采煤工作面装备、足够的采煤工作面装备

49、、足够的采煤工作面装备5 5、与与与与安安安安全全全全高高高高效效效效快快快快速速速速采采采采煤煤煤煤相相相相适适适适应应应应的的的的回回回回采采采采巷巷巷巷道道道道支支支支护护护护技技技技术（含端头支护）等术（含端头支护）等术（含端头支护）等术（含端头支护）等附：国内目前先进采掘装备（见图及视频）附：国内目前先进采掘装备（见图及视频）附：国内目前先进采掘装备（见图及视频）附：国内目前先进采掘装备（见图及视频）连连连连续续续续采采采采煤煤煤煤机机机机、掘掘掘掘锚锚锚锚一一一一体体体体机机机机、薄薄薄薄煤煤煤煤层层层层采采采采煤煤煤煤机机机机、端端端端头头头头超超超超前液压支架、机载锚杆机、前液

50、压支架、机载锚杆机、前液压支架、机载锚杆机、前液压支架、机载锚杆机、5、液压钻车机械化作业线施工工艺在煤矿生产中，岩石巷道占据着举足轻重的位置，在煤矿生产中，岩石巷道占据着举足轻重的位置，井底车场、水平运输大巷、采区上下山、各工作面井底车场、水平运输大巷、采区上下山、各工作面车场等的施工，都要走在前面一个正常生产的煤车场等的施工，都要走在前面一个正常生产的煤矿，每年的岩石巷道工程量至少都要在矿，每年的岩石巷道工程量至少都要在2000 2000 米以上，米以上，因此岩石巷道的单进速度往往成为一个生产煤矿正因此岩石巷道的单进速度往往成为一个生产煤矿正常生产、衔接、发展的瓶颈。随着煤矿机械化程度常生