沖擊地壓預測與控制體系

1、沖擊地壓預測與控制體系 沖擊地壓是采動誘發(fā)高強度的煤（巖）彈性能瞬時釋放，在相應采動空間引起強烈圍巖震動和擠出的現(xiàn)象。是我國煤礦常見的重大事故災害。沖擊地壓引起人員傷亡和設(shè)備損壞，不僅發(fā)生在推進的工作面現(xiàn)場，而且可能波及彈性釋放范圍的巷道、峒室，特別是存在應力集中的空間部位。迄今為止，沖擊地壓的控制處在統(tǒng)計管理與條理決策階段，沒有形成沖擊地壓的防治理論、監(jiān)測方法及控制決策的一體化體系。本文基于對沖擊地壓發(fā)生的機理，對沖擊地壓事故進行了分類，提出了沖擊地壓事故預測與控制動力信息基礎(chǔ)，形成了實用的沖擊地壓預測控制的體系。 1沖擊地壓發(fā)生的原因及實現(xiàn)的條件 具有沖擊傾向的煤（巖）層，受構(gòu)造運動和采場

2、推進影響而形成的高度應力集中和高能級的彈性變形能的儲存，是沖擊地壓發(fā)生的根本原因。沒有采取釋放應力和能量的措施，在可能有高應力集中和高能級彈性能釋放的區(qū)域推進采掘工作面，是沖擊地壓得以實現(xiàn)的條件。 有沖擊傾向的高強度煤（巖）中儲存的高能級彈性能，包括煤（巖）受構(gòu)造運動擠壓儲存的彈性能、堅硬頂板條件下大面積推進采場聚集的壓縮彈性能及高強度大厚度堅硬巖層大面積懸露的彎曲變形彈性能。因此，了解煤田構(gòu)造運動的歷史和殘余構(gòu)造應力的現(xiàn)實分布，掌握具體煤層條件下不同開采方法、不同開采參數(shù)和不同開采程序，對煤（巖）應力和能量積聚和釋放的影響，是沖擊地壓預防的關(guān)鍵1,2。 2沖擊地壓的分類及其發(fā)生和破壞的特點

3、沖擊地壓是一種復雜的礦山動力現(xiàn)象。其形成的力學環(huán)境、發(fā)生的地點、宏觀和微觀上的顯現(xiàn)形態(tài)多種多樣，沖擊破壞強度和所造成的破壞程度也各不相同。由于沖擊地壓發(fā)生的機理存在不同的理論，有各自不同的發(fā)生條件和判別準則?？陀^上不同礦井的沖擊地壓的成因和顯現(xiàn)特征也不同，即使同一礦井，由于地質(zhì)構(gòu)造（變化）、開采條件和開采方法的差異，也使得沖擊地壓的成因、性質(zhì)、特征、震源部位和破壞程度不同。綜上所述，沖擊地壓存在不同的種類，不能用同一機理去解釋不同沖擊地壓的成因和現(xiàn)象，更不能用單一方法或措施去預測和防治沖擊地壓。通過對我國沖擊地壓嚴重的礦井進行案例分析，綜合沖擊地壓案例研究成果，將沖擊地壓分為巷道發(fā)生的沖擊地壓

4、與工作面發(fā)生的沖擊地壓兩類。 (1)掘進沖擊地壓發(fā)生的條件和破壞的特點 掘進沖擊地壓發(fā)生在掘進工作面推進的過程中。其中，在原始應力場中掘進煤巷發(fā)生沖擊的條件是： 1)煤層強度較高、含水率低，加壓時發(fā)生脆性破壞，即有“沖擊傾向性”。 2)巷道圍巖中的應力達到?jīng)_擊破壞的極限。在單一重力應力場條件下達到這一極限的“臨界開采深度”，一般在700800m以上。對于存在構(gòu)造應力的原始應力場，在開采深度超過500600m的厚煤層中掘進，即有可能出現(xiàn)頂煤沖擊破壞的事故。 在受采動影響的應力場中掘進巷道，發(fā)生沖擊地壓的煤層條件和應力極限要求與原始應力場中掘進的巷道一樣。但考慮極限應力實現(xiàn)的條件時，不能再只是簡單

5、的與原始應力的性質(zhì)大小和相應的開采深度聯(lián)系在一起。相反必須把掌握不同開采深度和不同采動條件下，重新分布的應力場特征及其形成和發(fā)展規(guī)律放在首要的地位。 (2)回采沖擊地壓發(fā)生條件和破壞的特點 回采沖擊地壓發(fā)生在回采工作面推進的過程中?；夭蓻_擊地壓發(fā)生的條件是：煤層具有“沖擊破壞的傾向”，煤層和上覆巖層中積聚的應力和彈性，能達到足以產(chǎn)生沖擊震動和圍巖破壞的極限?；夭晒ぷ髅鏇_擊地壓的力（能）源，包括煤層在大面積懸露的上覆巖層壓力作用下被壓縮彈性能，和高強度大厚度堅硬頂板彈性彎曲變形儲存的彈性能。煤層埋藏深度及由高強度堅硬頂板所決定懸露面積愈大，相應的能級將愈高。 采動誘發(fā)和頂板自身裂斷破壞誘發(fā)和釋放的能量愈高，波及的范圍將愈大，工作面及相臨巷道中的沖擊破壞也將愈嚴