2018年07月06日 来源:科技装备司 打印 字体:【

冲击地压是煤矿井巷和工作面周围煤(岩)体由于弹性变形能的瞬时释放而产生的突然、剧烈破坏的动力现象,常伴有煤(岩)体瞬间位移、抛出、巨响及气浪等,是煤矿开采过程中典型的动力灾害之一。煤矿冲击地压不仅危害程度大,影响面广,而且是诱发其它煤矿重大事故的根源,冲击地压发生时还可能诱发瓦斯异常涌出、煤与瓦斯突出、突水、瓦斯爆炸等灾害,造成更为严重的后果。

统计分析表明,各种类型的矿井都有冲击地压发生的报告,各类煤层都发生过冲击现象,地质构造从简单到复杂,煤层从薄到特厚,倾角从水平到急倾斜,砾岩、砂岩、灰岩、油母页岩顶板都发生过冲击地压。浅部开采也时有发生冲击地压,随着深部开采深度的增加,冲击地压发生的频度和强度都在增加。从采煤方法来讲,长壁、短壁、房柱式、放顶煤、分层开采等都发生过冲击地压; 从采煤工艺来讲, 综采、普采、炮采、水采、水砂充填等各种工艺也都发生过冲击地压。冲击地压的发生具有突发性、瞬时震动性、巨大破坏性特征,事先难以确定发生的时间、地点和强度。我国学者经过多年研究,在煤矿冲击地压发生机理、预测防治技术上取得了重要成果,为冲击地压矿井安全开采提供了重要保障。

一、冲击地压发生的机理

冲击地压是近几年采矿工程界、岩石力学界研究的热点问题之一。冲击地压发生机理是冲击地压防治的理论基础,各国学者先后提出强度理论、能量理论、刚度理论、冲击倾向性理论、变形失稳理论、“三准则”理论、“三因素”理论、强度弱化减冲机理等冲击地压发生机理。尽管目前关于冲击地压发生机理的观点或学说较多,但还不能有效用于说明和引导冲击地压的监测与防治。冲击地压的机理研究非常重要,只有充分理解了其机理才可能采取合理的监测预警与防治措施。

二、冲击地压监测预警技术及装备

冲击地压预警方法众多,对于不同矿区,可能采用一种方法,也可能采用多种方法进行综合监测预警,因此形成了不同的预警模式。目前,我国煤矿冲击地压监测预警技术主要包括四类,常规预测方法、统计及经验类比法、地球物理方法、多参量综合监测方法。

常规预测方法主要有钻屑、矿压观测、钻孔应力监测等;统计及经验类比法主要有综合指数法、多因素耦合分析法、可能性指数法、地质动力区划法等,预测结果主要分为四类:无冲击地压危险区、弱冲击地压危险区、中等冲击地压危险区、强冲击地压危险区;地球物理方法主要有微震监测、地音监测、电磁辐射监测、地震CT技术、电荷感应监测等,微震监测属于区域监测,应当覆盖矿井采掘区域,其它监测应当覆盖冲击地压危险区;多参量综合监测方法是基于煤岩破坏的不同裂隙发展阶段与微震、应力、声电、瓦斯等参量响应的关系,对煤岩破坏过程中的“应力场-震动场-瓦斯场”进行多参量一体化监测预警。

三、冲击地压防治技术及装备

冲击地压矿井必须采取区域和局部相结合的防冲措施。在矿井设计、采(盘)区设计阶段应当先行采取区域防冲措施;对已形成的采掘工作面应当在实施区域防冲措施的基础上及时跟进局部防冲措施。

冲击地压区域防治技术有利于从区域范围降低应力水平,整体上减弱冲击危险程度。区域防治技术主要包括两个方面,一是从优化开采设计出发的区域冲击危险防治技术,二是从区域范围弱化煤岩体和降低应力水平的防治技术。优化开采设计的区域防治技术主要有开拓方式、采掘部署、煤层群的开采顺序、保护层开采、工作面的顺序开采、煤柱尺寸设计、主要巷道位置及层位选择、采煤方法与采煤工艺的选择等。区域范围的弱化煤岩体和降低应力水平的技术主要有煤体注水、区域的煤体预卸压、顶板预裂等。

冲击地压局部防治技术则是针对受到特殊因素影响的或监测有异常的局部区域,采取的局部范围的防治措施,主要有煤层钻孔卸压、煤层爆破卸压、煤层注水、顶板爆破预裂、顶板水力致裂、底板钻孔或爆破卸压等。

此外,冲击地压危险区域的巷道必须采取加强支护措施,严禁采用刚性支护,加强支护可采用抗冲击的锚杆(锚索)、可缩支架及高强度、巷道防冲液压支架等,提高巷道抗冲击能力。

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责任编辑:杨宇虹

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