第s七章 孙村煤矿深部冲击地压和其防治技术

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1、第七章孙村煤矿深部冲击地压防治技术煤矿冲击地压是开采过程中承受高应力的煤岩体在破坏瞬间骤然释放弹性变形能的矿山压力动力现象。随着开采深度增加,孙村煤矿开采引起的矿山压力逐渐显现出动力现象,自1987年以来,多次发生矿震(矿上称为震顶)、煤炮、巷道短时间内急剧变形、钻孔夹钎杆等冲击地压现象。最早出现明显冲击地压特征的地点位于-600m水平后组煤层一采区掘进中的1315工作面回风平巷,埋深在720m左右。继新汶局西部矿井华丰矿于1992年3月发生较强烈冲击地压后,从1994年起，孙村煤矿多次发生较强烈的冲击地压,与孙村煤矿相邻的张庄煤矿也出现了类

2、似的情况。第一节冲击地压显现规律一、煤岩冲击倾向性测定煤岩是否具有冲击危险,首先取决于煤岩自身的固有特性。在深部1217房柱式工作面和1417长壁工作面发生较强烈的冲击地压后,孙村煤矿在1218和1417工作面分别采取煤岩样,由煤科院北京开采所进行冲击倾向试验,试验结果如表7-1、表7-2和表7-3所列。表7-12#煤层冲击倾向性鉴定项目工作面煤层上部的煤样工作面煤层下部的煤样干样湿样干样湿样抗压强度Ｒ压（MPa）29.316.517.715.5弹性能量指数WET2.542.141.790.7动态破坏时间DT(ms)3312939250冲击倾

3、向综合评判结果强烈中等中等弱备注湿样浸水时间22d；采样埋深838～839m表7-24#煤层冲击倾向性鉴定项目工作面煤层上部的煤样工作面煤层下部的煤样干样湿样干样湿样抗压强度Ｒ压（MPa）17.616.518.916.4弹性能量指数WET2.01.172.341.9动态破坏时间DT(ms)5172116170冲击倾向综合评判结果中等弱中等弱备注湿样浸水时间22d；采样埋深825～841m表7-32#、4#煤层顶板岩石冲击倾向性鉴定项目1218工作面1417工作面抗弯强度Ｒ弯（MPa）11.813.0弯曲能量指数(KJ)17.294.97冲击倾

4、向鉴定类别中等冲击倾向无冲击倾向由实验结果作出如下结论:153a．1218工作面的2#煤层属强烈冲击倾向,顶板属中等冲击倾向。b．1417工作面的4#煤层属中等冲击倾向,顶板无冲击倾向。c．顶底板岩性对煤层冲击强度有很大影响。d．浸水对冲击地压防治有一定效果,但应与其它方法相结合。二、支承压力峰值位置冲击地压发生的理论有强度理论、能量理论、刚度理论、失稳理论和冲击倾向理论，这些理论从某个方面解释冲击地压发生的机理，并提出了相应的判别准则。无论用什么样的理论解释冲击地压发生的机理，冲击地压都是在高应力下发生的，因为强度高、弹性大的煤层只有在高应

5、力条件下才可能积存较多的弹性能。开采深度和煤岩体中的应力是直接相关的，原岩应力和开采深度成正比，长壁工作面开采期间和停采后，煤壁前方和侧方形成移动支承压力和固定支承压力，这些支承压力以原岩应力为基数，在地层中形成应力集中，采深愈大，应力的绝对值愈大。高应力是发生冲击地压的必要条件，在采用垮落法处理采空区的长壁工作面，煤壁前方和侧方实体煤层内形成支承压力是不可避免的。孙村煤矿深部已经发生的冲击地压均与支承压力直接相关。1．移动支承压力峰值位置根据孙村煤矿长壁工作面开采期间在运输平巷和回风平巷内的变形观测，推断-600m和-800m水平移动支承压

6、力峰值在采场上端分别超前工作面煤壁25m和30m，在采场下端分别超前15m和20m。2．侧向固定支承压力峰值位置侧向固定支承压力峰值位置由以下矿压观测资料推断。(1)1215工作面跨采3号石门附近4#煤层辅助轨道上山的观测如图7-1，-600m水平上山阶段一采区2#煤层1215工作面跨采石门的同时，跨采了3号石门附近的4#煤层辅助轨道上山。该上山与2#煤层的垂距为15m，采用锚网支护，矩形断面。在1215工作面跨过该上山15.4m后,4#煤层辅助轨道上山的顶底板和两帮闭合量如图7-2所示。该上山的变形是侧向固定支承压力与移动支承压力共同作用的

7、结果，由此推断，侧向固定支承压力峰值位于距采空区边缘20~30m的范围内。图7-11215工作面与辅助上山的相对位置153图7-21215工作面跨过上山15.4m后上山的变形量1-两帮闭合量2-顶底闭合量（2）-600m水平下山阶段4#煤层回风下山在侧向固定支承压力作用下的观测-600m水平下山阶段2219工作面跨采了下方的下山后，位于煤柱下方的4#煤层回风下山长期承受侧向固定支承压力作用，多次修复后又严重变形。4#煤层回风下山与2219工作面的相对位置如图7-3，该下山在1996年10月观测时的净高如图7-4所示。4#煤层回风下山最低处距煤

8、柱边缘的距离在34m左右，由此推断侧向固定支承压力峰值位置深入煤体34m左右。图7-32219工作面与4#煤层回风下山相对位置图7-44#煤层回风下山高度（3）12