【文章內(nèi)容簡介】 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，應力和能量釋放較少所致。因此，煤巖體強度越大，越易于承受較大應力集中和彈性能的積聚，這也是煤巖體強度大容易產(chǎn)生沖擊礦壓的原始條件，國內(nèi)外大量資料足以證明這一特點。地質(zhì)構(gòu)造通常，在地質(zhì)構(gòu)造帶中易形成構(gòu)造應力場。如：斷層、褶曲等構(gòu)造帶，尤其是向斜軸部。沖擊地壓就常常發(fā)生在這些構(gòu)造應力集中的區(qū)域。天池、門頭溝礦發(fā)生的沖擊地壓多為地質(zhì)構(gòu)帶之中。（二）開采技術因素開采技術因素對沖擊礦壓的影響很大。主要體現(xiàn)在兩個方面：一是人為地形成應力集中，增大發(fā)生沖擊地壓的危險性，二是改變應力狀態(tài)和產(chǎn)生震動，可以誘發(fā)沖擊礦壓。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)生的礦山壓力和應力分布規(guī)律則不同。一般來說，短壁式體系（巷柱或刀柱）采煤方法由于開采巷道多、巷道交岔多、遺留煤柱多，由于多處應力疊加的結(jié)果導致沖擊礦壓易于發(fā)生。北京房山礦由短壁式改為倒占階采煤方法后，沖擊礦壓就沒有發(fā)生；波蘭用長壁式開采4~8米厚煤層比用房式一次采全高的采煤方法，沖擊次數(shù)顯著減少。煤柱煤柱是應力集中的地點。尤其是孤島形、半島形煤柱可能要受到幾個方向集中應力的疊加作用，因而在煤柱上最容易發(fā)生沖擊礦壓同時煤柱上集中應力對下部煤層易形成沖擊條件。如圖一、圖二所示 開采順序不合理的開采順序會導致應力的集中程度，巷道位置選擇的不同或在高應力區(qū)開掘巷道，都會導致沖擊地壓的發(fā)生。放炮放炮產(chǎn)生震動，引起動載荷。一方面能使煤層中的應力迅速重新分布而增加煤體應力；另一方面能迅速解除煤壁邊緣的約束阻力，改變應力狀態(tài)或由三向壓縮變?yōu)槎棄嚎s，使其抗壓強度下降。因此，放炮具有誘發(fā)沖擊地壓的作用。門頭溝礦的沖擊地壓事故中，直接由放炮震動誘發(fā)的占78%。在硬煤層中多隨放炮而瞬間發(fā)生沖擊地壓，而軟煤層中多在炮后3～10分鐘才發(fā)生。四、礦山壓力的基本知識沖擊地壓是礦山壓力的一種表現(xiàn)形式，沖擊地壓源于礦山壓力，礦山壓力源于采掘工作。基于對沖擊地壓的認識和理解，有必要介紹一下采掘工作之后應力的分布規(guī)律和特點。（一） 回采工作面周圍應力重新分布 煤層開采以后，已采空地區(qū)上方巖層重量將向采空區(qū)周圍有支承能力的地方轉(zhuǎn)移，從而在采空區(qū)四周形成支承壓力帶（圖4～1）。工作面前方形成的超前支承壓力，隨著工作面推進而不斷向前移動，故又稱超前移動支承壓力。工作面沿傾斜向上或向下兩側(cè)及開切眼一側(cè)煤體上形成的支承壓力，不隨工作面推進而發(fā)生明顯變化，故稱為固定支承壓力。圖4－1 采空區(qū)周圍應力重新分布的概貌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)集中應力的最大值。對于超前移動支承壓力，其峰值可能比原巖應力γH增高1～3倍，即應力集中系數(shù)K=2～4，對于固定性支承壓力一般K=2～3。在離工作面一定距離的后方采空區(qū)內(nèi)，出現(xiàn)峰值較小（K=1～）。在工作面與兩側(cè)回采巷道交岔處的拐角上，形成峰值很高的疊加支承壓力（即超前移動支承壓力與固定支承壓力的疊加）如圖4～2所示。此處應力集中系數(shù)K=5～7，有時甚至更高。圖4–2 煤層凸出角處的疊合支承壓力以上幾種支承壓力除應力集中程度不同外，其影響范圍和分布形式也有所不同。如圖4～3。一般來說，超前支承壓力峰值位置深入煤體內(nèi)的距離約為2～10M。其影響范圍視具體情況不同，可達工作面前方20～30M至90～100M。兩側(cè)固定支承壓力深入煤體的距離較遠，而影響范圍則較小。集中應力的形成對頂板穩(wěn)定性影響極大，從而給頂板的管理帶來了較大的困難。圖4–3 回采工作面周圍支承壓力在煤層平面內(nèi)分布示意圖在垂直煤層層面方向的分布范圍及其一般規(guī)律如圖4－4所示。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。距離越遠，應力集中程度即會逐漸降低。支承壓力的峰值位置和其影響范圍也隨煤層距離的變化而有所變化。圖4–4 支承壓力在被開采煤層頂?shù)装逯蟹植际疽鈭D1–采動影響帶邊界；2–支承壓力區(qū)；3–卸載區(qū)邊界 為了減輕或避免支承壓力對巷道的危害和改善采區(qū)巷道維護狀況，就必須掌握回采工作面周圍支承壓力的分布規(guī)律，并了解它對采區(qū)巷道的影響特點。（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。生產(chǎn)實踐與多年觀測，工作面上、下平巷中礦壓顯現(xiàn)規(guī)律如下：如圖4～5所示。此例以本區(qū)段工作面采完后留下供下區(qū)段工作面復用的下部運輸順槽為例，從巷道開始掘進到開采工作完全結(jié)束（即為兩個工作面服務）巷道報廢的全過程中，礦壓顯現(xiàn)共分為五個階段：圖4–5 工作面下部順槽頂?shù)装逡苿拥娜^程曲線1–移動速度曲線；2–移近量曲線Ⅰ、巷道掘進階段在煤層或巖層內(nèi)開掘巷道，破壞了原始應力平衡狀態(tài)，即會引起應力重新分布，圍巖會產(chǎn)生移動和變形。劇烈期每天的移動速度為幾十毫米，穩(wěn)定期一般，＜1毫米。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)。變形量極小，巷道基本穩(wěn)定。Ⅲ、采動影響階段由于回采，圍巖應力再次引起重新分布。加之空頂面積較大，導致礦壓顯現(xiàn)劇烈。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。這個階段的移近量占總移近量的50～60%左右。Ⅳ、采動影響穩(wěn)定階段該階段使巷道圍巖重新進入相對穩(wěn)定的階段，平均移動速度比無采掘影響階段稍大一些。僅占總移近量的5～8%。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％。根據(jù)采區(qū)平巷的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律的研究可知，采區(qū)平巷從掘進到報廢的整個服務期內(nèi)頂?shù)装蹇傄平縐總 為 ： U總=UO+v0T0+U1+v1T1+U2 式中：UO、U1 和 U2 －由掘巷、一次采動和二次采動引起的頂?shù)装逡平?，ｍｍ?V0、V1－無采掘影響期和一次采動后穩(wěn)定期內(nèi)頂?shù)装逡平俣?，ｍｍ／ｄ；T0、T1－無采掘影響期和一次、二次采動影響間隔期的時間，ｄ。