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1、第20卷5期中国煤炭地质Vol.20No.52008年5月COALGEOLOGYOFCHINAMay.2008文章编号:1674-1803(2008)05-0013-04唐口煤矿3上煤层冲击地压形成机制及防治措施1,231,22王淑霞,杨家恩,王秀东,刘正风(1.山东科技大学地球信息科学与工程学院,山东青岛266510;2.山东省煤田地质局物探测量队,山东泰安271000;3.淄博矿业集团唐口煤矿,山东济宁272000)摘要:通过对唐口煤矿地应力、3上煤层及顶板岩层冲击地压测试结果分析,认为3上煤层属强冲击倾向性煤层,3上煤层顶板属弱冲击倾向性岩层;在采深1000m条件下,随着
2、地应力的增大,煤、岩层的冲击倾向性将会增大。因3上煤层为易碎煤,厚度较大,顶板弹性能易突然全部释放,形成冲击地压;3上煤顶板主要为中砂岩、细砂岩及泥岩,质地坚硬,在煤层开采过程中,煤壁附近出易现高应力集中带,在顶板中聚集的弹性能在自重力和采掘干扰下会突然释放,形成冲击地压。在生产过程中采取钻屑法、沿采煤工作面轨道顺槽安装顶板离层报警系统、合理开拓避免应力集中和叠加、对煤层进行注水,降低煤体弹性和强度、提高支护结构的承载能力等一系列措施,较好地预防了冲击地压的发生。关键词:冲击地压;防治措施;唐口煤矿中图分类号:TD324文献标识码:A采场冲击地压是在煤层回采和准备过程中,突然发
3、生的以急剧、猛烈破坏为特征的矿山压力的动力现象,并伴有很大的声响、岩体震动和冲击波,向采空空间抛出大量的碎煤或岩块,有时还同时释放出大量瓦斯,导致工作面和巷道支架破坏,设备被埋、空间被堵塞。本文根据唐口煤矿地应力、地压测试结果对冲击地压倾向性进行预测,提出有效防治措施。唐口煤矿位于山东省济宁市西北部,设计生产能力3.0Mt/a,第一开采水平-990m,可采区内煤层合并区平均厚度8.77m、分叉区3.86m。由于地压大,岩层松软,井筒及大巷开挖及支护相当困难,随着掘图1地应力测点位置示意图进深度不断增加,冲击地压的影响越来越明显,需采Figure1Schematiclocatio
4、nmapofgroundstressobservationpoints取有效的防治措施。直方向夹角约34°,垂直应力分量Py=25.62MPa,EW向的水平应力分量Px=19.15MPa,SN向的应力分量1地应力测试3Pz=11.49MPa。取上覆岩层的平均容重γ=2.5kg/m1.1测试地点选定来估算铅垂应力σv(该测点处埋深1028m),二者十测量方法采用空心包体类三维应力测量。根据分接近。结果显示,该处以垂直应力为主,属自重应地应力测点确定原则,结合唐口煤矿的生产技术条力场型。EW向的水平应力分量较大,但基本平行于##件,确定了三处测量地点(图1)。1、3测站选择在回回风
5、石门方向,SN向水平分量较小,基本与回风石#风石门大巷,测点布置在3上煤层顶板岩层中。2测门垂直,对大巷的维护较为有利。站选择在西翼辅助运输石门中,测点位于3上煤层②3#测点距1#测点约400m,最大主应力P底板岩层中。max=36.09MPa,与垂直方向夹角约70°,水平应力分1.2测试结果量Pz=30.65MPa,远大于垂直应力分量Py=#①1测点的最大主应力Pmax=31.11MPa,与垂8.79MPa,水平应力分量沿SN向与回风石门近正作者简介:王淑霞(1967—),女,山东泰安人,1990年毕业于山东矿交。该处以水平应力为主,与1#测点在应力方向上业学院地质工程专业,
6、高级工程师,现在山东煤田地质局差异很大,表明该处地质构造比较复杂。该测点处于物探测量队从事地质技术工作。向斜的轴部,因此构造应力明显。收稿日期:2008-01-29#责任编辑:唐锦秀③2测点最大主应力Pmax=27.91MPa,与垂直14中国煤炭地质第20卷方向夹角约41°,垂直应力分量Py=23.77MPa,SN向在>5的强冲击倾向性范围内,隶属度达0.79;当冲##的应力分量较大为Pz=23.04MPa。2测点与1测点击能量指数平均值为2.39时,在1.5～5的弱冲击倾垂直应力分量较接近,以垂直应力为主导。向性范围内,隶属度为0.14。3个隶属度的和为因此,唐口煤矿垂深10
7、28m处整体地应力较1.27>1,由此判定3上煤层属于3类,为具有强冲击高,以自重应力为主,属自重应力场型,局部由于向倾向性的煤层。斜构造的影响,地应力有所差异,水平应力突出。2.3顶板岩层冲击倾向性判定#从地应力测量过程和实验室岩性试验可知,1、测定并计算煤层以上30m内复合顶板弯曲能#2测点区域砂岩强度较低,节理发育,遇水软化,岩量,作为判定顶板冲击倾向性的依据(表3)。单一顶石结构松散;3#测点砂岩强度高,致密,胶结好。此板弯曲能量指数的计算公式如下:5/22情况表明该区岩层沉积不均质
