沖擊地壓理論及技術(shù)

2008年5月

提   綱   

1 基本概念

2 基本理論

3 沖擊地壓預(yù)測(cè)與防治技術(shù)

4 沖擊地壓實(shí)例

1 基本概念

沖擊地壓

沖擊傾向性

沖擊危險(xiǎn)性

沖擊地壓、巖爆、礦震

沖擊地壓預(yù)測(cè)

沖擊地壓防治

沖擊傾向性

沖擊危險(xiǎn)性

沖擊地壓預(yù)測(cè)

沖擊地壓防治

不是單一的概念！

2 基本理論

組合煤巖的摩擦滑動(dòng)失穩(wěn)實(shí)驗(yàn)

巖石材料的摩擦滑動(dòng)性狀：兩種滑動(dòng)特性，即穩(wěn)定滑動(dòng)和粘滑

實(shí)際發(fā)生沖擊地壓的煤巖體 ：“三硬”結(jié)構(gòu) ，且在頂板與煤層之間存在著一層較薄的粉狀軟煤

實(shí)際沖擊地壓多發(fā)生在斷層、背向斜構(gòu)造及煤層變薄帶附近

沖擊后主要表現(xiàn)為煤體的沖出  

4.1 華豐煤礦巨厚砂礫巖堅(jiān)硬頂板沖擊地壓

華豐煤礦沖擊地壓主要發(fā)生在4層煤，四層煤的單軸抗壓強(qiáng)度為21.75MPa，其直接頂為4~9 m的粉砂巖，單軸抗壓強(qiáng)度為69.6 MPa，單軸抗拉強(qiáng)度為3.81 MPa。老頂總厚度為78 m，其中第一分層22 m，為中細(xì)和中粗砂巖，第二分層厚56 m，為中細(xì)砂巖。老頂之上為70 m泥巖和紅土層，紅土層之上為500 m以上的堅(jiān)硬砂礫巖。

經(jīng)實(shí)驗(yàn)室測(cè)定，華豐煤礦4層煤的動(dòng)態(tài)破壞時(shí)間DT為30~46ms，彈性能量指數(shù)為10~16，沖擊能量指數(shù)為4.9~5.1，頂板巖層的彎曲能量指數(shù)為49KJ。即4層煤具有嚴(yán)重的沖擊傾向性，頂板巖層具有中等沖擊傾向性。

4.2 深部開采非堅(jiān)硬頂板條件沖擊地壓

隨著厚及特厚煤層的綜采放頂煤、大采高等高強(qiáng)度開采技術(shù)的推廣應(yīng)用，發(fā)生沖擊地壓礦井的煤巖層結(jié)構(gòu)發(fā)生了一定的改變，即不僅在堅(jiān)硬頂板條件下發(fā)生沖擊地壓，而且在非堅(jiān)硬頂板條件下也相繼發(fā)生沖擊地壓災(zāi)害，甚至由此引發(fā)更為嚴(yán)重的瓦斯或煤塵爆炸災(zāi)害。

例如， 2003年淮北蘆嶺煤礦“5.13”因頂板沖擊引起采空區(qū)瓦斯噴出導(dǎo)致瓦斯爆炸事故，2004年陜西陳家山煤礦 “11.28”綜放開采自然發(fā)火引發(fā)瓦斯爆炸事故，2005年遼寧孫家灣煤礦“2.14” 綜放開采引發(fā)礦震導(dǎo)致的瓦斯爆炸事故。

孫家灣”2.14”事故

非堅(jiān)硬頂板條件下沖擊地壓發(fā)生

由于開采深度較大，應(yīng)力水平相對(duì)較高，發(fā)生沖擊地壓的應(yīng)力條件較淺部開采時(shí)容易滿足；

即使頂板為非堅(jiān)硬頂板，但由于煤層所具有的沖擊傾向性等，本身就具備了發(fā)生沖擊地壓的潛在危險(xiǎn)；

不同開采方法使煤巖體的采動(dòng)條件不同，但綜放開采和大采高開采由于煤巖體中的應(yīng)力集中程度相對(duì)有所降低，且應(yīng)力峰值位置更靠近煤體深部，更有利于防止沖擊地壓的發(fā)生和降低沖擊所造成的破壞；

相同開采深度和煤巖層條件下，分層開采發(fā)生沖擊危險(xiǎn)性更大，沖擊地壓災(zāi)害的破壞性更加嚴(yán)重。

4.3 急傾斜特厚煤層開采沖擊地壓

華亭煤礦開采10號(hào)煤層，煤層傾角45º，平均厚度51.51m，走向長度1200m，屬急傾斜特厚易燃煤層。

10號(hào)煤層偽頂巖性為碳質(zhì)泥巖及砂巖，賦存不穩(wěn)定；直接頂為砂巖或粉砂巖，厚度1.26~19.5m，易垮落，塊度大；老頂為粉砂巖及細(xì)砂巖；煤層底板為泥質(zhì)膠結(jié)的中-細(xì)砂巖。

礦井地質(zhì)構(gòu)造簡單，無大的褶曲和斷層。

2004年6月8日11時(shí)30分，在509回風(fēng)順槽掘進(jìn)工作面發(fā)生了嚴(yán)重的沖擊地壓事故，在距掘進(jìn)工作面120m范圍內(nèi)的巷道受到?jīng)_擊破壞 。

謝謝大家！