浅谈冲击矿压的防治

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1、浅谈冲击矿压的防治同煤科技第1期（总第107期）·38·TONGMEIKEJI2006年3月浅谈冲击矿压的防治段晓春摘要介绍了冲击矿压发生的机理!预测冲击矿压的方法"给出了防治冲击矿压的措施#关键词煤矿开采$冲击矿压$冲击矿压预测$冲击矿压防治中图分类号TD32文献标识码A文章编号1000-4866(2006)01-0038-02冲击矿压是煤矿开采中发生的煤岩动力现象之一。这种动力灾害通常会使煤岩体振动和破坏，造成支架与设备、井巷的破坏，人员的伤亡等。冲击矿压还可能引发其他矿井灾害，尤其是瓦斯、煤尘爆炸，火灾、水

2、灾，干扰通风系统等。对于这种现象，世界各国以及不同的行业，其称谓是不一样的。常见的有“岩爆”“、煤爆”“、冲击地压”“、矿山冲击”“、冲击矿压”等，本文采用“冲击矿压”这个术语。1冲击矿压的影响因素及发生机理1.1冲击矿压的影响因素发生冲击矿压有两个原因，一是煤的性质，属于内因；二是因为在煤、岩体局部地带有高度的应力集中，当应力超过煤、岩体极限强度时，出现应变软化，受微小外力扰动而发生冲击矿压。以下主要对自然地质因素、开采技术条件两方面进行分析。（1）开采深度由于矿山压力随开采深度增加而增大，煤层中的自重应力也随

3、之增加，煤体变形和积蓄的弹性能也增大，致使支撑压力增大并传播叠加在煤层上，使冲击危险的范围扩大。因此，在一定的开采技术条件下，具有冲击倾向的煤层都存在一个冲击矿压的临界深度。我国部分矿井发生冲击矿压的初始深度见表1。表1我国部分矿井发生冲击矿压的初始深度矿井门头沟天池抚顺（大同）城子大台陶庄房山唐山初始深度/m200240250#300330460480520540（2）煤层的力学特征生产实践与试验研究均表明：!在一定的围岩与压力条件下，任何煤层中的巷道或采场均可能发生冲击矿压；"煤的强度越高，引发冲击矿压所要求

4、的应力越小。（3）顶、底板岩层的结构特点煤层顶板坚硬、底板强度较高时，对煤体形成夹制作用，使煤体易于积聚能量而产生冲击矿压。（4）地质动力因素在煤矿开采中常会遇到断层、褶曲和局部异常（如底板凸起，顶板下陷，煤层分岔、变薄和变厚等现象）等构造带。在地质构造带中因存在地壳运动的残余应力而形成构造应力。冲击矿压常发生在这些构造应力集中的区域。（5）开采技术对冲击矿压的影响煤层开拓和采煤方法的选择首先考虑整齐、干净地回采。大量实践证明，长壁工作面开采是冲击矿压煤层最有利的开采方法。其次，开采顺序对形成矿山压力的大小和分布

5、有很大影响。巷道或工作面的相向推进，工作面向采空区或断层带推进，过上覆煤层工作面停采线和煤柱时，都会使应力叠加，易引起冲击矿压。1.2冲击矿压的发生机理冲击矿压发生的物理过程，主要是说煤岩介质变形破坏的力学过程，称为冲击矿压的发生机理。目前对冲击矿压发生机理的认识可主要概括为强度理论、能量理论和冲击倾向理论。（1）强度理论煤岩体破坏的原因和规律，实际上是强度问题。具有代表性的是煤体夹持理论。即煤壁附近积聚的弹性能，在高压力突然加大或系统阻力突然减小时，煤体产生破坏和运动，形成冲击矿压。（2）能量理论闸明了矿体与围

6、岩系统的力学平衡状态破坏后所释放的能量大于消耗能量时，就会发生冲击矿压。（3）冲击倾向理论煤岩介质产生冲击破坏的能力称为冲击倾向。这3种理论是相互关联的，是最根本性的理论。2冲击矿压的预测预测预报是冲击矿压防治工作的重要组成部分，2006年第1期段晓春：浅谈冲击矿压的防治·39·对及时采取区域性防范措施和局部性解危措施，避免冲击危害十分重要。（1）综合指数法就是在分析已发生的各种冲击矿压灾害的基础上，分析各种采矿地质因素对冲击矿压发生的影响，然后将其综合起来建立的冲击矿压危险性预测预报的一种方法，是一种早期预测方

7、法。（2）钻屑法是最简单、最常用的力学检测方法。就是通过在煤层打钻孔，检测出每米的出粉量和煤粉粒度，钻进过程中的钻孔动力效应。应力越高，钻出的煤粉越多，大粒度的颗粒所占比例越大。这些都直接反映应力集中带距离煤壁的远近，达到冲击矿压预测的目的。这种方法简便、直观，但检测点和时间不连续。（3）电磁辐射法煤岩电磁辐射是煤岩体受载变形、破裂过程中向外辐射电磁能量的一种现象。研究表明，不同类型的煤和岩石在载荷作用下变形及破裂过程中都有电磁辐射信号产生。电磁辐射强度和脉冲数随着载荷的增大而增大，随着加载及变形速率的增加而增大

8、。根据这种特性及规律，中国矿业大学研制的煤岩动力灾害电磁辐射监测系统已在全国的煤业集团投入使用，大幅度提高了预测的准确性和可靠性。由于冲击矿压的随机性、突发性和多样性，单凭一种方法预测是不可靠的。因此，应根据具体情况，在分析地质开采条件的基础上，采用多种方法进行综合预测。一般应在试验的基础上，采用综合指数的分析方法进行早期预报，采用电磁辐射进行局部及时预报，再加上钻屑法，