煤矿冲击地压防治技术探讨

该文针对煤矿井下冲击地压发生、发展的规律性,分析了冲击地压显现特征,探讨了冲击地压发生的机理以及冲击地压发生的判别标准,提出了预防冲击地压技术措施。

21年第3 0 2期

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煤矿冲击地压防治技术探讨 孙文革 (西华晋吉宁煤业有限责任公司,山山西乡宁 0 2 ̄ ) 41

摘要该文针对煤矿井下冲击地压发生、发展的规律性,分析了冲击地压显现特征,讨了冲击地压发生的机理以及冲击地压发生的判别标探准,出了预防冲击地压技术措施。提 关键词冲击地压发生防治措施 文献标识码 A 中图分类号 T 3 4 . D 2 2

我国绝大多数矿山的煤层与岩层具有强烈的冲击倾向,随着我国煤矿开采深度的不断增加,冲击地压灾害越来越严重,已经成为制约我国矿山生产和安全的 严重灾害之一。 1矿井冲击地压显现特征

() 1突发性。发生前一般无明显前兆,冲击过程短 暂,持续时间几秒到几十秒。

() 2多样性。一般表现为煤爆、部冲击和深部冲浅击。发生煤爆时,煤壁爆裂,并伴随有小块煤体抛射现象,浅部冲击发生在煤壁 2~ m的范围内, 6深部冲击发生在煤体深处。最常见的是煤层冲击,也有来自岩层的顶底板冲击,在煤层冲击中,多数表现为煤块抛出, 少数表现为数十平方米的煤体整体移动,伴随有巨并大声响、岩体震动和冲击波。 () 3破坏性。冲击地压的危害极其严重,不仅影响正常生产,而且严重威胁井下人员的安全,生时往往发造成煤壁片帮、顶板下沉和底鼓、支架折损、备移动、设 巷道堵塞和人员伤亡。 () 4复杂性。在自然地质条件上,除褐煤以外的各种煤种都有冲击地压记录,开采深度从 2 0 0 m~15 m, 06 地质构造从简单到复杂,煤层从薄到特厚,角从水平倾到急斜,顶板包括砂、石灰岩,甚至油母页岩,都发生过冲击地压。在生产技术条件上,水采、炮采、普采和综采,全部垮落法或水力充填法等各种采煤工艺,长壁、 短壁、巷柱、倾斜水平台阶式等各种采煤方法,出现都 过冲击地压。

碍了深部煤体自身或煤体围岩交界外的卸载变形。煤体夹持带不仅产生高度的应力集中和储存相当高的弹性能,而且高压带和高弹性能积聚区就位于煤壁附近, 且承载能力储备小,一旦高应力突然加大或系统阻力突然减小时,煤体可产生突然破坏和运动,向已采空抛间,形成冲击地压

。因此,发生冲击地压的强度条件是煤岩体中的应力要等于或大于煤岩体系统的强度。 能量理论认为发生冲击地压需要大量能量,仅不矿体释放能量,围岩也释放能量。提出随着采掘范围的不断扩大,矿体围岩系统在其力学平衡状态破坏时, 可释放的能量大于消耗的能量时就发生冲击地压。 冲击倾向理论把煤岩具有冲击破坏的能力称为冲击倾向,煤岩介质的冲击倾向可通过实验和实测得到的力学特性指标或指标组来度量,这些指标反映了煤岩介质发生冲击地压的可能程度,为冲击倾向度。称 发生冲击地压的条件是介质实际的冲击倾向度大于等 于规定的极限值。

2冲击地压发生的机理

早期的强度理论着眼于煤岩体的破坏原因,为认井巷和采场周围产生应力集中,当应力达到煤岩体的极限强度时,煤岩体发生突然破坏,形成冲击地压。 近代强度理论则注重矿体围岩力学系统极限平衡条件的分析和推断,有代表性的是夹持煤体理论。具 该理论认为,较坚硬的顶板可将煤体夹紧,体夹持阻煤 收稿日期:0 2— 5—2 21 0 3

组合理论把强度理论作为强度条件,反能量理论和冲击倾向理论作为突然破坏条件,为只有三个条认件同时满足,才是发生冲击地压的充分必要条件。 近年来,一些学者提出的失稳理论认为:根据岩石全应力应变曲线,在上凸的硬化阶段,煤岩抗变形的能力是增大的,介质是稳定的;在下凹软化阶段,由于外载超过其峰值强度,裂纹迅速传播和扩展,发生微裂纹密集而连通的现象,其抗变形能力降低,使在这个阶段介质是非稳定的。在非稳定的平衡状态中,一旦遇有外界微小扰动,有可能失稳。从而在瞬间释放出大则量能量,发生急剧猛烈的破坏,即冲击地压。 无论用什么样的理论解释冲击地压发生机理,冲击地压都是在高应力条件下发生的,聚大量的弹性积能是发生冲击地压的动力源。因此,冲击地压发生的自然条件是开采地质构造以及煤层和顶底板岩石的物 理力学特性。

3防治冲击地压的技术措施

作者简介:孙文革 (9 6一)男, 16,河北阜平人,程师,工毕业于太原理工大学采矿工程专业,现在山西华晋吉宁煤业有限责任公司从事 技术管理工作。

对于有冲击倾向的煤层,防范冲击

地压应采取综合技术措施,有的技术措施都应围绕以下目的:所降低应力集中程度或使应力峰值向煤体深部转移;改变煤岩的力学性能,削弱其积蓄和骤然释放弹性能的能力; 减轻冲击地压的危害程度。 (下转第 15页) 8

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