沖擊地壓及其開采技術(shù)授課提綱-預(yù)覽頁
【正文】 生沖擊地壓的臨界深度局、礦名稱門頭溝天池?fù)?順大 同城子礦大臺礦陶莊礦房山礦唐山礦臨界深度（米）200240250～300330460480520540表2 發(fā)生沖擊地壓的強度和頻次與開采深度的關(guān)系地區(qū)與礦名強度或頻次單位開采深度（米）201～300301～400401～500501～600601～700重慶地區(qū)發(fā)生強度（平均煤量）噸/次681189471250—天池礦發(fā)生次數(shù)次％13932932632表3 波蘭發(fā)生沖擊地壓的頻次與開采深度的關(guān)系開采深度(米)201～300301～400401～500500發(fā)生次數(shù)(次/百萬噸)166283142煤層和頂板巖石性質(zhì)及特征據(jù)前分析，發(fā)生沖擊地壓的前提條件是集中應(yīng)力和彈性能的作用，所以有沖擊地壓的煤巖體，在破壞前的全部變形中，塑性變形較小，應(yīng)力和能量釋放較少所致。沖擊地壓就常常發(fā)生在這些構(gòu)造應(yīng)力集中的區(qū)域。主要體現(xiàn)在：采煤方法巷道布署系統(tǒng)和頂板管理方法不同，所產(chǎn)生的礦山壓力和應(yīng)力分布規(guī)律則不同。尤其是孤島形、半島形煤柱可能要受到幾個方向集中應(yīng)力的疊加作用，因而在煤柱上最容易發(fā)生沖擊礦壓同時煤柱上集中應(yīng)力對下部煤層易形成沖擊條件。因此，放炮具有誘發(fā)沖擊地壓的作用。基于對沖擊地壓的認(rèn)識和理解，有必要介紹一下采掘工作之后應(yīng)力的分布規(guī)律和特點。圖4－1 采空區(qū)周圍應(yīng)力重新分布的概貌1–工作面前方超前支承壓力；4–沿傾斜、仰斜及工作面后方殘余支承壓力支承壓力的顯現(xiàn)特征通常以其分布范圍、分布形式和峰值大小來表示，所謂峰值是指支承壓力顯現(xiàn)區(qū)集中應(yīng)力的最大值。此處應(yīng)力集中系數(shù)K=5～7，有時甚至更高。其影響范圍視具體情況不同，可達工作面前方20～30M至90～100M。該圖表明，頂板巖層距離煤層越近，支承壓力的集中程度就越高。（二） 采區(qū)平巷沿走向礦壓顯現(xiàn)規(guī)律掌握沿煤層走向方向的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，對于正確選擇巷道的支架類型確定合理的支護參數(shù)，控制礦壓，改善巷道維護狀況有重要意義。Ⅱ、無采掘影響階段這個階段的圍巖移動主要是由于流變所引起的，即變形量是時間的函數(shù)。工作面前方（Ⅲ前）每天移近速度為十幾毫米，占總移近量的10～15%；工作面后方（Ⅲ后），每天移近速度為20～60毫米。Ⅴ、二次采動影響階段由于回采，重新引起頂板巖層失穩(wěn)和運動，比一次采動影響稍大一些，占總移近量的20－25％。該帶的寬度一般為1～3m，少數(shù)情況下可達4～6m。Ⅲ、原巖應(yīng)力帶隨遠離煤體邊緣，支承壓力影響逐漸減弱，至煤體內(nèi)部一定距離處即轉(zhuǎn)入原巖應(yīng)力狀態(tài)，稱原巖應(yīng)力帶，該帶可布置巷道。通過多年研究，以煤體與采空區(qū)交界地區(qū)為例，底板巖層中存在著幾個不同的礦壓顯現(xiàn)區(qū)如圖4－7所示：圖4–7 煤體與采空區(qū)交界處底板巖層中的不同礦壓顯現(xiàn)區(qū)A–應(yīng)力增高區(qū)；B–應(yīng)力降低區(qū)；C–影響微弱區(qū)；D–未受影響區(qū)A、應(yīng)力增高區(qū)這是由于開采工作引起的支承壓力傳遞到底板的結(jié)果，愈靠近煤層，集中應(yīng)力就愈大，此處不利于布置巷道。五、具有沖擊地壓煤層的開采技術(shù)根據(jù)前述發(fā)生沖擊礦壓的成因和機理，在開采具有沖擊地壓危險的煤層時，應(yīng)注意從兩大方面嚴(yán)加管理或采取應(yīng)有的措施。采空區(qū)邊緣存在一定寬度的缷載帶，在這個區(qū)域中掘進巷道，可完全避免沖擊地壓的發(fā)生。目的是避開動壓的影響，或開采形成的集中應(yīng)力均化穩(wěn)定，不至于引起沖擊的危險。留有部分?jǐn)嗝嫱_不到人們想象的效果，故很少采用。如圖5－9所示圖5－9，跨上山回采時區(qū)段煤柱對沖擊的影響（三）合理安排開采順序，禁止工作面對采和追采避免跳區(qū)段回采采區(qū)傾斜長度較大，區(qū)段數(shù)目較多（5～6區(qū)段），為了緩解采掘接替緊張，有些礦采取跳區(qū)段回采的方式安排生產(chǎn)，這種方式可緩解采掘接替緊張狀況， 但有些區(qū)段和回采工作面會常常處于兩面采空或三面采空狀態(tài)，應(yīng)力集中程度很高，在工作面前方的應(yīng)力集中系數(shù)有時可達原巖應(yīng)力的3～4倍或4～5倍，這對有沖擊地壓危險的煤層是非常危險的。追采對于厚煤層分層開采和煤層群開采時，上下兩工作面一定要有時間和空間上的合理安排，嚴(yán)禁避免上層的動壓影響波及下層工作面。b－最大控頂距背離采空區(qū)回采（四）避免在高應(yīng)力區(qū)掘進巷道前已述（五）采用長壁式工作面開采具有沖擊危險的煤層。對于有沖擊危險的煤層來說，易發(fā)生沖擊地壓 ，這是我國具有沖擊危險礦井多年的教訓(xùn)。因此可采用煤層高壓注水的方法人為地在煤巖體中造成一系列的弱面，并起軟化作用，以降低煤巖體的強度和增加塑性變形量，即可達到減弱沖擊的目的。這種方法在西德取得了較好的效果。在回采工作面中使用時，鉆孔深度為15～20米，鉆孔直徑為75～150毫米（目前孔徑已發(fā)展到250～300毫米），孔距為1～。這套系統(tǒng)設(shè)有地面監(jiān)測接收站，地下各個工作面掘進頭埋有電磁感應(yīng)探頭，當(dāng)有些地點的應(yīng)力達到一定界限，探頭能及時將信號傳遞到地面接收站，然后采取相應(yīng)措施，避免了沖擊地壓的發(fā)生或沖擊地壓造成的危害。巷道周邊煤巖抗壓強度隨開采深度變化曲線如圖6－1所示。表51巷道周邊煤巖抗壓強度隨開采深度的變化開采深度H/m巖石容重原巖應(yīng)力/MPa煤不同抗壓強度下巷道周邊煤的垂直應(yīng)力巖石不同抗壓強度下巷道周邊煤的垂直應(yīng)力1520253040609011020022400236002480025100026圖51巷道周邊煤巖抗壓強度隨開采深度的變化曲線從頂板巖石強度來看:即使巖層的埋深達到1000m，作用在其上的應(yīng)力也遠遠小于自身的強度，故巖石通常不會被破壞。七、案例分析案例194年5月新汶礦務(wù)局孫村煤礦1217工作面發(fā)生了較強烈的沖擊礦壓。第三切眼已掘的22米巷道，～，支柱歪斜，局部冒頂，下部20米范圍內(nèi)巷道上幫木棚全部折斷。這是造成沖擊的內(nèi)在因素；頂?shù)桶婢^硬，采深較大，支撐壓力高及該工作面東西兩側(cè)斷層將直接頂和老頂切割形成的構(gòu)造應(yīng)力是導(dǎo)致沖擊地壓的外在因素。受災(zāi)區(qū)頂板明顯下沉，底板鼓裂。煤質(zhì)中硬，f=～，％～％，頂板為厚20～40米的堅硬中粒石英砂巖。 試分析從生產(chǎn)技術(shù)上如何避免沖擊地壓的發(fā)
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