沖擊礦壓防治研究

沖擊地壓災(zāi)害及其防治沖擊地壓：煤巖體突然動(dòng)力破壞，釋放大量能量的災(zāi)害動(dòng)力現(xiàn)象，可摧毀巷道、引發(fā)其他礦井災(zāi)害，造成人員傷亡煤層沖擊地壓現(xiàn)象頂板或底板沖擊地壓現(xiàn)象巖爆造成損害細(xì)部巖塊嵌入水管表面電纜被高速拋出的巖塊割斷(實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：巖石彈射速度>50m/s)50年代中期印度某金礦巷道中巖爆造成的戲劇性效果(dramaticeffect)巖爆前中度破壞區(qū)嚴(yán)重破壞區(qū)完全閉合區(qū)美國(guó)LuckyFriday金屬礦采場(chǎng)中發(fā)生的巖爆：

(埋深超過(guò)700m,震級(jí)3.6-4.2,發(fā)生于1988年10月18日)美國(guó)LuckyFriday金屬礦采場(chǎng)中發(fā)生的巖爆：

(埋深超過(guò)700m,震級(jí)3.6-4.2,發(fā)生于1988年10月18日)南非某礦巖爆對(duì)巷道的破壞(巷道尺寸3m*3m,埋深1540m,震級(jí)4)巷道尺寸3m*3m深度2600m震級(jí)4震級(jí)3.7對(duì)上圖巷道破壞的推斷，估計(jì)是由巷道中部巖層的剪切破壞引起的動(dòng)力災(zāi)害沖擊地壓防治一、沖擊地壓現(xiàn)象二、沖擊地壓發(fā)生的原因三、沖擊地壓發(fā)生的機(jī)理四、沖擊地壓的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方法五、沖擊地壓災(zāi)害解危與治理措施沖擊地壓現(xiàn)象一、沖擊地壓動(dòng)力災(zāi)害現(xiàn)象1、災(zāi)害現(xiàn)象與嚴(yán)重程度沖擊地壓作為人為誘發(fā)的地震，危害性很大。采礦誘發(fā)的地震達(dá)3~4級(jí)，最大5.6級(jí)沖擊地壓：大量煤巖體突然劇烈破壞并向采掘空間劇烈運(yùn)動(dòng)的災(zāi)害動(dòng)力現(xiàn)象，可摧毀巷道、引發(fā)其他礦井災(zāi)害，造成人員傷亡。1738年英國(guó)史塔夫礦首次記錄，我國(guó)1938年撫順。煤礦，有沖擊地壓危險(xiǎn)礦井占20%以上。中國(guó)是世界上煤巖動(dòng)力災(zāi)害最嚴(yán)重的國(guó)家之一。開采引發(fā)地震震級(jí)，最大5.6級(jí)。我國(guó)4級(jí)。一次性破壞巷道500m。一次3.7級(jí)，造成588幢房屋倒塌。一、沖擊地壓動(dòng)力災(zāi)害現(xiàn)象煤巖動(dòng)力現(xiàn)象與沖擊地壓一、沖擊地壓動(dòng)力災(zāi)害現(xiàn)象直接將煤巖動(dòng)力拋向巷道，引起強(qiáng)烈震動(dòng)，產(chǎn)生強(qiáng)烈聲響，造成巖體的破斷和裂縫擴(kuò)展突發(fā)性。無(wú)預(yù)兆，過(guò)程短暫，持續(xù)時(shí)間幾秒到幾十秒，難于準(zhǔn)確預(yù)報(bào)發(fā)生時(shí)間、地點(diǎn)和強(qiáng)度瞬時(shí)震動(dòng)性。像爆炸強(qiáng)烈震動(dòng)，重型設(shè)備被移動(dòng)，人員被彈起摔倒，震動(dòng)波及范圍可達(dá)幾公里甚至幾十公里，地面有地震感覺(jué)巨大破壞性。大量煤體突然拋出，堵塞巷道，破壞支架；造成慘重的人員傷亡和巨大的生產(chǎn)損失復(fù)雜性。各種條件和采煤方法均出現(xiàn)過(guò)沖擊地壓的特點(diǎn)一、沖擊地壓動(dòng)力災(zāi)害現(xiàn)象沖擊地壓對(duì)井下巷道的影響主要是動(dòng)力將煤巖拋向巷道，破壞巷道周圍煤巖的結(jié)構(gòu)及支護(hù)系統(tǒng)，使其失去功能。振動(dòng)速度對(duì)井巷的影響2、對(duì)井下巷道工作面的影響影響程度振動(dòng)速度,mm/s影響特征I<200對(duì)井巷無(wú)影響II200~400對(duì)井巷影響較小，產(chǎn)生小破壞，出現(xiàn)裂縫、剝落等現(xiàn)象III>400對(duì)井巷影響較大，出現(xiàn)大裂縫一、沖擊地壓動(dòng)力災(zāi)害現(xiàn)象沖擊地壓、震動(dòng)使人體各器官產(chǎn)生共振而損傷。醫(yī)學(xué)分析表明：腦部，91%；胸部，60%；內(nèi)部器官，18%；上下肢，18%。3、對(duì)礦工的影響器官名稱共振頻率Hz頭4眼7~25上下顎60~90喉、氣管、支氣管6~8胸12~16上肢5~9骨3~8腹腔4.5~10肝3~4膀胱10~18骨盆5~9下肢5人在坐的位置5~12人在站的位置4~6一、沖擊地壓動(dòng)力災(zāi)害現(xiàn)象能量為1×10^3J的震動(dòng)，造成大部分人員腦部、臉部損傷，其次為心臟、胃、脊柱、腎等損傷。人體各器官共振頻率分布及某次沖擊地壓頻率與人體器官對(duì)應(yīng)的關(guān)系

一、沖擊地壓動(dòng)力災(zāi)害現(xiàn)象沖擊地壓對(duì)將造成類似于地震那樣的災(zāi)害。4、對(duì)地表建筑物的影響日期地點(diǎn)震動(dòng)能量震級(jí)建筑物破壞數(shù)量1970.09.30Bytom8×1094.264271981.07.12Bytom1×1093.84521982.06.04Bytom9×1083.775881984.02.18Ligota-kochlowice2×1093.952411992.05.05Bojszowy2×1093.953001994.12.09Kochlowice3×1094.04140一、沖擊地壓動(dòng)力災(zāi)害現(xiàn)象能量為7×106J的震動(dòng)，在地表記錄到的最大加速度為300mm/s2，對(duì)地表的影響強(qiáng)度為6級(jí)。^加速度儀測(cè)量的結(jié)果震動(dòng)加速度頻譜圖>一、沖擊地壓動(dòng)力災(zāi)害現(xiàn)象動(dòng)力災(zāi)害沖擊地壓防治一、沖擊地壓動(dòng)力災(zāi)害現(xiàn)象二、沖擊地壓發(fā)生原因三、沖擊地壓機(jī)理研究四、沖擊危險(xiǎn)的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)五、沖擊地壓解危與治理沖擊地壓

發(fā)生原因分析二、沖擊地壓發(fā)生原因

礦壓顯現(xiàn)強(qiáng)烈沖擊地壓危險(xiǎn)加大瓦斯涌出量增加突出危險(xiǎn)性增加地溫升高開采困難和經(jīng)濟(jì)效益下降

隨著開采深度的增加，采礦工程面臨的問(wèn)題更加復(fù)雜，由此產(chǎn)生的工程災(zāi)害事故更為嚴(yán)重，尤其是沖擊地壓危險(xiǎn)加大。二、沖擊地壓發(fā)生原因1、開采深度我國(guó)煤礦深井沖擊地壓發(fā)生情況目前國(guó)有重點(diǎn)煤礦中采深大于700m的礦井有50多處，以每年8-12m的速度遞增國(guó)內(nèi)：沈陽(yáng)采屯礦1197m；長(zhǎng)廣礦1000m；新汶孫村礦1055m；北票冠山礦1059m；徐州張小樓礦1100m；開灤趙各莊礦1159m；北京門頭溝1008m。德國(guó)1991年平均采深900m,最大采深1500m；

超過(guò)1000m的國(guó)家：

俄羅斯英國(guó)波蘭日本比利時(shí)等。國(guó)外：二、沖擊地壓發(fā)生原因2.煤體力學(xué)特性的影響在一定的圍巖與壓力條件下，任何煤層中的巷道或采場(chǎng)可能發(fā)生沖擊地壓煤的強(qiáng)度越高，引發(fā)沖擊地壓所要求的應(yīng)力越小，反過(guò)來(lái)說(shuō)，若煤的強(qiáng)度越小，要引發(fā)沖擊地壓，就需要比硬煤高得多的應(yīng)力煤的沖擊傾向性是評(píng)價(jià)煤層沖擊性的特征參數(shù)之一沖擊能量指數(shù)KE彈性能量指數(shù)WET動(dòng)態(tài)破壞時(shí)間DT單向抗壓強(qiáng)度Rc

二、沖擊地壓發(fā)生原因(1).沖擊能指數(shù)沖擊能指數(shù)KE—在單軸壓縮狀態(tài)下，煤樣的全“應(yīng)力—應(yīng)變”曲線峰值C前所積聚的變形能Fs與峰值后所消耗的變形能Fx之比值二、沖擊地壓發(fā)生原因Ke=Fs/Fx(2).彈性能指數(shù)彈性能指數(shù)WET

—煤樣在單軸壓縮條件下破壞前所積蓄的變形能與產(chǎn)生塑性變形消耗的能量的比值二、沖擊地壓發(fā)生原因Ke=Fs/Fx(3).動(dòng)態(tài)破壞時(shí)間動(dòng)態(tài)破壞時(shí)間DT—煤樣在常規(guī)單軸壓縮試驗(yàn)條件下，從極限載荷到完全破壞所經(jīng)歷的時(shí)間DT二、沖擊地壓發(fā)生原因Ke=Fs/Fx《中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》MT/T174-2000二、沖擊地壓發(fā)生原因煤的沖擊傾向鑒定指標(biāo)值指標(biāo)強(qiáng)沖擊弱沖擊無(wú)沖擊動(dòng)態(tài)破壞時(shí)間DT/ms≤5050~500＞500沖擊能量指數(shù)KE/kJ≥5.05.0~1.5＜1.5彈性能量指數(shù)WET≥5.05.0~2.0＜2.0WET=a+eb+cRc

弱沖擊傾向性

RC≤16MPa強(qiáng)沖擊傾向性

RC＞16Mpa

二、沖擊地壓發(fā)生原因(4).單向抗壓強(qiáng)度3.頂板巖層結(jié)構(gòu)的影響堅(jiān)硬厚層砂巖頂板容易聚積大量的彈性能。在其破斷過(guò)程中或滑移過(guò)程中，大量的彈性能突然釋放，形成強(qiáng)烈震動(dòng)，導(dǎo)致頂板煤層型頂板型沖擊地壓。二、沖擊地壓發(fā)生原因Uw與巖層懸伸長(zhǎng)度的五次方成正比，即L值越大，積聚的能量也越多。厚度越大的堅(jiān)硬巖層越不易冒落，形成的L值也就越大。例如，厚度為7.64m的堅(jiān)硬砂巖層，來(lái)壓步距為53m，按上式計(jì)算出的值，占總能量的90％以上。開采初期，堅(jiān)硬頂板呈梁或板的形態(tài)，其下產(chǎn)生離層。隨工作面的推進(jìn)，離層量不斷增加，最大離層量位于采空區(qū)中部。當(dāng)工作面推進(jìn)到一定程度后，堅(jiān)硬頂板斷裂垮落，中部的離層量消失

二、沖擊地壓發(fā)生原因堅(jiān)硬頂板初次破斷前后離層規(guī)律

堅(jiān)硬巖層來(lái)壓時(shí)，頂板下沉是非常劇烈，工作面及其周圍巷道的礦壓顯現(xiàn)是非常明顯的初次來(lái)壓的頂板下沉量是正常回采期間的5~6倍二、沖擊地壓發(fā)生原因初次來(lái)壓期間頂板下沉量曲線圖在堅(jiān)硬頂板條件下，頂板運(yùn)動(dòng)速度是非?？斓?，其動(dòng)能是非常大的二、沖擊地壓發(fā)生原因初次來(lái)壓期間24小時(shí)內(nèi)的頂板下沉速度圖堅(jiān)硬頂板破斷時(shí)，產(chǎn)生的能量部分被損失，部分到達(dá)巷道或工作面。到達(dá)工作面的能量二、沖擊地壓發(fā)生原因Uf與震中能量、傳播距離L的關(guān)系新汶華豐煤礦的實(shí)例

埋深700－800m，煤層上覆巖層為500m左右的沙礫巖。

二、沖擊地壓發(fā)生原因工作面推采距離、地表移動(dòng)下沉速度和沖擊地壓之間的關(guān)系4.地質(zhì)構(gòu)造的影響地層動(dòng)力運(yùn)動(dòng)形成各種各樣的地質(zhì)構(gòu)造，如斷層、皺曲等對(duì)煤礦沖擊地壓的發(fā)生有較大的影響龍風(fēng)礦，當(dāng)巷道接近斷層時(shí)，沖擊地壓發(fā)生的次數(shù)明顯上升，且強(qiáng)度加大二、沖擊地壓發(fā)生原因煤層分叉和斷層附近沖擊危險(xiǎn)煤層分叉的影響斷層的影響>二、沖擊地壓發(fā)生原因皺曲附近沖擊危險(xiǎn)二、沖擊地壓發(fā)生原因I區(qū)，皺曲向斜，垂直為壓力，水平為拉應(yīng)力，最易出現(xiàn)冒頂和沖擊地壓；II區(qū)皺曲翼，垂直和水平均為壓應(yīng)力，最易出現(xiàn)沖擊地壓；III區(qū)皺曲背斜，垂直拉力，水平壓應(yīng)力，最大礦山壓力區(qū)域。5.沖擊地壓多發(fā)區(qū)域二、沖擊地壓發(fā)生原因序號(hào)發(fā)生沖擊地壓的地點(diǎn)垮落面充填面1采空區(qū)邊的原煤體（60m）9.4-2采動(dòng)壓力影響的原煤體27.45.93采動(dòng)壓力區(qū)外靠近采空區(qū)10.40.94采動(dòng)壓力區(qū)內(nèi)靠近采空區(qū)11.36.65靠采空區(qū)的原煤體（60m）2.8-總數(shù)61.313.46采動(dòng)壓力區(qū)外的原煤體25.3巷道：72.6%工作面：27.4%殘采區(qū)停采線：89％上層煤停采線和煤柱上層煤柱的影響><上層煤停采線的影響二、沖擊地壓發(fā)生原因煤柱區(qū)應(yīng)力的高度集中煤柱區(qū)垂直應(yīng)力分布二、沖擊地壓發(fā)生原因煤柱區(qū)應(yīng)力的高度集中煤柱區(qū)垂直應(yīng)力分布二、沖擊地壓發(fā)生原因煤柱區(qū)應(yīng)力的高度集中煤柱區(qū)垂直應(yīng)力分布（集中系數(shù)10以上）（破碎的煤體在應(yīng)力的作用下，重新膠結(jié)成堅(jiān)硬的煤塊）

二、沖擊地壓發(fā)生原因煤柱區(qū)剪切應(yīng)力分布二、沖擊地壓發(fā)生原因煤柱區(qū)應(yīng)力的高度集中上層煤遺留煤柱和停采線<上層煤柱的影響上層煤停采線的影響>二、沖擊地壓發(fā)生原因停采線或邊角形成的非穩(wěn)定區(qū)。當(dāng)工作面推進(jìn)到該區(qū)域后，停采線上方的巖體將移動(dòng)，形成二次應(yīng)力重新分布，就有可能，形成沖擊地壓。二、沖擊地壓發(fā)生原因采空區(qū)和老巷影響<鄰近采空區(qū)的影響老巷的影響>

二、沖擊地壓發(fā)生原因當(dāng)兩層煤間布置的巷道相互平行時(shí)，在其投影間距很小，只有十幾米的情況下，就形成了煤柱，會(huì)造成應(yīng)力集中現(xiàn)象，不僅在一個(gè)煤層，而且在另一個(gè)煤層中，均可能會(huì)發(fā)生沖擊地壓。此外，在兩個(gè)煤層的巷道交叉時(shí)，也會(huì)發(fā)生這種情況二、沖擊地壓發(fā)生原因開采面積的影響二、沖擊地壓發(fā)生原因工作面推進(jìn)速度的影響工作面的推進(jìn)速度越快，產(chǎn)生的礦山震動(dòng)就越多推進(jìn)速度小于1m/d或3m/d左右時(shí)，沖擊地壓發(fā)生的次數(shù)最少；推進(jìn)速度為1.3<υ<2.5m/d時(shí)，防沖最不利二、沖擊地壓發(fā)生原因工作面推進(jìn)速度的影響回采工作面勻速推進(jìn)對(duì)防治沖擊地壓的發(fā)生是有利的二、沖擊地壓發(fā)生原因停采兩周后釋放的能量比停采兩周前的要大6倍。而產(chǎn)量和震動(dòng)數(shù)量基本一樣動(dòng)力災(zāi)害沖擊地壓防治一、沖擊地壓動(dòng)力災(zāi)害現(xiàn)象二、沖擊地壓發(fā)生原因三、沖擊地壓機(jī)理研究四、沖擊危險(xiǎn)的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)五、沖擊地壓解危與治理沖擊地壓

發(fā)生的機(jī)理三、沖擊地壓機(jī)理研究強(qiáng)度理論：井巷和采場(chǎng)周圍產(chǎn)生應(yīng)力集中，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到煤巖體的強(qiáng)度極限時(shí)，煤巖體就會(huì)突然發(fā)生破壞，形成沖擊地壓剛度理論：礦山結(jié)構(gòu)(礦體)的剛度大于礦山負(fù)荷系統(tǒng)(圍巖)的剛度是產(chǎn)生沖擊地壓的必要條件能量理論：礦體—圍巖系統(tǒng)在其力學(xué)平衡狀態(tài)破壞時(shí)所釋放的能量大于所消耗的能量時(shí)就發(fā)生沖擊地壓沖擊傾向性理論：煤巖介質(zhì)產(chǎn)生沖擊破壞的固有能力或?qū)傩?，是沖擊地壓發(fā)生的必要條件強(qiáng)度準(zhǔn)則是煤體的破壞準(zhǔn)則，而能量準(zhǔn)則和沖擊傾向性是突然破壞準(zhǔn)則。三個(gè)準(zhǔn)則同時(shí)滿足，才是發(fā)生沖擊地壓的充分必要條件三、沖擊地壓機(jī)理研究“三準(zhǔn)則”機(jī)理模型1、壓力型沖擊地壓模型力：P1=P2

能量：A1≤A2

系統(tǒng)平衡三、沖擊地壓機(jī)理研究煤柱穩(wěn)定k+f′(u2，t)>0

三、沖擊地壓機(jī)理研究煤柱處于彈性階段時(shí)，系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)煤柱亞穩(wěn)定k+f′(u2，t)>0

三、沖擊地壓機(jī)理研究煤柱處于殘余強(qiáng)度階段，煤柱是逐步破壞的，強(qiáng)度是逐漸下降的，煤柱的破壞是靜態(tài)過(guò)程，及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是亞穩(wěn)態(tài)的煤柱動(dòng)態(tài)破壞k+f′(u2，t)<0三、沖擊地壓機(jī)理研究煤柱處于殘余強(qiáng)度階段，煤柱是脆性破壞，強(qiáng)度發(fā)生突變，煤柱的破壞過(guò)程為動(dòng)態(tài)破壞，并伴隨有能量的突然釋放，即沖擊地壓頂板加速運(yùn)動(dòng)頂板剛度煤層更容易失穩(wěn)三、沖擊地壓機(jī)理研究頂板突然加速運(yùn)動(dòng)使煤層處于不穩(wěn)定狀態(tài)，造成系統(tǒng)突然動(dòng)態(tài)破壞，形成沖擊地壓（一般強(qiáng)度比上一種更猛烈）2.彈塑脆性模型彈塑脆性模型彈塑性P-t模型三、沖擊地壓機(jī)理研究煤巖破壞特征：穩(wěn)定變形與沖擊破壞、沖擊的突發(fā)性與延時(shí)性、破壞的聲電效應(yīng)沖擊地壓過(guò)程是煤巖的流變—突變過(guò)程脆性破壞--載荷發(fā)生跳躍，應(yīng)力總和超過(guò)σl，整個(gè)模型立刻破壞（—突變）。延時(shí)破壞--常載荷作用σl<σ<σl(1+EM/EH)，經(jīng)過(guò)時(shí)間△t2后破壞（—流變

突變）。

三、沖擊地壓機(jī)理研究彈脆性場(chǎng)的Kaiser效應(yīng)損傷因子—微裂隙密度及應(yīng)力集中效應(yīng)的反映

D(t)=Sz(t)/S0

有效應(yīng)力—σf=

σ(1-D(t))有效應(yīng)變—ε=σ[E(1-D(t))]有效彈模—EH(t)=E0H[1-D(t)]因?yàn)槠茐氖遣豢赡娴?，D值是非減的，故彈脆性場(chǎng)表現(xiàn)為Kaiser效應(yīng)。三、沖擊地壓機(jī)理研究破壞損傷與聲電耦合煤巖體的損傷速度與巖體活動(dòng)性（聲發(fā)射事件數(shù)或電磁輻射脈沖數(shù)）成正比。當(dāng)△t→0時(shí)煤巖體的損傷速度與瞬間釋放的能量、變形速度成正比。

三、沖擊地壓機(jī)理研究沖擊破壞危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)滿足破壞的條件:脆性單元破壞條件：σ=σl

Zε（t）=0，ε(t)＜ε0

三、沖擊地壓機(jī)理研究動(dòng)力災(zāi)害沖擊地壓防治一、沖擊地壓動(dòng)力災(zāi)害現(xiàn)象二、沖擊地壓發(fā)生原因三、沖擊地壓機(jī)理研究四、沖擊危險(xiǎn)的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)五、沖擊地壓解危與治理沖擊地壓

預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方法沖擊地壓危險(xiǎn)狀態(tài)決定因素：巖體應(yīng)力：是由于采深、構(gòu)造及開采歷史造成的，其中殘留煤柱和停采線上的應(yīng)力集中將長(zhǎng)期作用，而采空區(qū)卸壓在一定時(shí)間后會(huì)消失。巖體特性：特別是形成高能量震動(dòng)的傾向。這主要來(lái)自厚層、高強(qiáng)度的頂板巖層。減小頂板巖層的強(qiáng)度，增加巖層的分層數(shù)目，特別是多次分層開采可限制大震動(dòng)的發(fā)生。煤層特征：主要是在超過(guò)某個(gè)壓力標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)的動(dòng)力破壞傾向性。對(duì)于所有的煤層來(lái)說(shuō)，條件滿足時(shí)，都會(huì)發(fā)生沖擊。但對(duì)于弱沖擊煤層來(lái)說(shuō)，所要求的壓力值要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于具有沖擊傾向性的煤層。

四、沖擊地壓預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)1.綜合指數(shù)法－危險(xiǎn)程度分析與早期預(yù)報(bào)

沖擊地壓危險(xiǎn)等級(jí)劃分原則根據(jù)沖擊地壓發(fā)生的原因，沖擊地壓的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)及沖擊地壓的治理，通過(guò)統(tǒng)計(jì)、模糊數(shù)學(xué)等的分析研究，可以對(duì)沖擊地壓的危險(xiǎn)程度按沖擊地壓危險(xiǎn)狀態(tài)等級(jí)評(píng)定的綜合指數(shù)法定量化的分為如下表五級(jí)沖擊地壓危險(xiǎn)等級(jí)井巷中沖擊地壓危險(xiǎn)狀態(tài)沖擊地壓危險(xiǎn)指數(shù)WtA無(wú)沖擊危險(xiǎn)<0.25B弱沖擊危險(xiǎn)0.25~0.5C中等沖擊危險(xiǎn)0.5~0.75D強(qiáng)沖擊危險(xiǎn)0.75~0.95E不安全>0.95四、沖擊地壓預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)地質(zhì)因素影響及指數(shù)序號(hào)因素危險(xiǎn)狀態(tài)的影響因素影響因素的定義沖擊地壓危險(xiǎn)指數(shù)1W1發(fā)生過(guò)沖擊地壓該煤層未發(fā)生過(guò)沖擊地壓-2該層發(fā)生過(guò)沖擊地壓0采用同種作業(yè)方式在該層和煤柱中多次發(fā)生過(guò)沖擊地壓32W2開采深度小于500m0500~700m1大于700m23W3頂板中堅(jiān)硬（Rc≥60Mpa）厚巖層距煤層的距離>100m0100~50m1<50m34W4開采區(qū)域內(nèi)的構(gòu)造應(yīng)力集中>10%正常1>20%正常2>30%正常35W5頂板巖層厚度特征參數(shù)Lst<500≥5026W6煤的抗壓強(qiáng)度Rc≤16Mpa0Rc>16Mpa27W7煤的沖擊能量指數(shù)WETWET<202≤WET<52WET≥54四、沖擊地壓預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)開采因素影響及指數(shù)序號(hào)因素危險(xiǎn)狀態(tài)的影響因素影響因素的定義沖擊危險(xiǎn)指數(shù)1W1工作面距殘留區(qū)或停采線的垂直距離>60m060—30m2<30m32W2未卸壓的厚煤層留頂煤或底煤厚度大于1.0m33W3未卸壓一次采全高的煤厚<3.0m03.0—4.0m1>4.0m34W4兩側(cè)采空，工作面斜長(zhǎng)為>300m0300—150m2<150m45W5沿采空區(qū)掘進(jìn)巷道無(wú)煤柱或小于3m小煤柱03—10m的煤柱210—15m的煤柱46W6接近采空區(qū)的距離小于50m掘進(jìn)面2回采面3接近煤柱的距離小于50m掘進(jìn)面1回采面37W7掘進(jìn)巷道接近老巷的距離小于50m老巷已充填1老巷未充填2回采工作面接近老巷的距離小于30m老巷已充填1老巷未充填2面接近分叉的距離小于50m掘進(jìn)面或回采面38W8面接近落差大于3m斷層的距離小于50m接近上盤1接近下盤29W9面接近煤層傾角劇烈變化的皺曲小于50m>15度210W10面接近煤層侵蝕或合層部分掘進(jìn)面或回采面211W11開采過(guò)上或下解放層，卸壓程度弱-2中等-4好-812W12采空區(qū)處理方式充填法2垮落法0四、沖擊地壓預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)沖擊危險(xiǎn)狀態(tài)等級(jí)的綜合指數(shù)Wt——某采掘工作面的沖擊地壓危險(xiǎn)狀態(tài)等級(jí)評(píng)定綜合指數(shù)，以此可以圈定沖擊地壓危險(xiǎn)程度Wt1——地質(zhì)因素對(duì)沖擊地壓的影響程度及沖擊地壓危險(xiǎn)狀態(tài)等級(jí)評(píng)定的指數(shù)Wt2——采礦技術(shù)因素對(duì)沖擊地壓的影響程度及沖擊地壓危險(xiǎn)狀態(tài)等級(jí)評(píng)定的指數(shù)四、沖擊地壓預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)2.鉆屑法－局部監(jiān)測(cè)方法四、沖擊地壓預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)支承壓力達(dá)到臨界值，且煤層又具有中等以上沖擊傾向性，沖擊地壓就可能發(fā)生支承壓力峰值大小及其距煤壁的遠(yuǎn)近，可采用鉆屑法探測(cè)鉆屑法是通過(guò)在煤層中打直徑42~50mm的鉆孔，根據(jù)排出的煤粉量及其變化規(guī)律和有關(guān)動(dòng)力效應(yīng)，鑒別沖擊危險(xiǎn)的一種方法鉆屑規(guī)律當(dāng)鉆孔進(jìn)入煤壁一定距離處，鉆孔周圍煤體過(guò)渡到極限應(yīng)力狀態(tài)，并伴隨出現(xiàn)鉆孔動(dòng)力效應(yīng)。應(yīng)力越大，過(guò)渡到極限應(yīng)力狀態(tài)的煤體越多，鉆孔周圍的破碎帶不斷擴(kuò)大，排粉量不斷增多。鉆屑量的變化曲線和支承壓力分布曲線十分相似四、沖擊地壓預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)1—沖擊前施工孔；2—沖擊后施工孔；3一極限煤粉量；4推測(cè)煤粉量；5一實(shí)測(cè)煤粉量鉆屑量指標(biāo)鉆屑量指數(shù)：鉆出煤粉量與正常排粉量之比動(dòng)力效應(yīng)：如鉆桿卡死、跳動(dòng)、出現(xiàn)震動(dòng)或聲響等現(xiàn)象記錄鉆孔時(shí)所發(fā)生的動(dòng)力效應(yīng)，可更加準(zhǔn)確地判斷危險(xiǎn)位置四、沖擊地壓預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)鉆孔深度/煤層厚度1.51.5~33鉆屑量指數(shù)1.52~3≥43.微震法－區(qū)域性監(jiān)測(cè)方法四、沖擊地壓預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)自動(dòng)記錄微震活動(dòng)，實(shí)時(shí)進(jìn)行震源定位和微震能量計(jì)算利用拾震儀站接收的直達(dá)P波起始點(diǎn)的時(shí)間差，在特定條件的波速場(chǎng)條件下進(jìn)行二維或三維定位，以判定破壞點(diǎn)，同時(shí)利用震相持續(xù)時(shí)間計(jì)算所釋放的能量和震級(jí)標(biāo)入采掘工程圖和上報(bào)顯示給生產(chǎn)指揮體系，以便及時(shí)采取措施觀測(cè)站的布置方式微震波形圖四、沖擊地壓預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)微震波形圖微震與沖擊地壓關(guān)系沖擊地壓是礦山震動(dòng)的事件集合之一沖擊地壓是巖體震動(dòng)集合中的子集每一次沖擊地壓的發(fā)生都與巖體震動(dòng)有關(guān)，但并不是每一次巖體震動(dòng)都會(huì)引發(fā)沖擊地壓四、沖擊地壓預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)震動(dòng)與沖擊地壓震動(dòng)頻次與能量級(jí)之間的關(guān)系；沖擊地壓和震動(dòng)的頻次之比與能量級(jí)之間的關(guān)系。四、沖擊地壓預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)沖擊危險(xiǎn)預(yù)測(cè)微震活動(dòng)的頻度和能級(jí)出現(xiàn)急劇增加，持續(xù)2~3d后，會(huì)出現(xiàn)大的震動(dòng)微震活動(dòng)保持一定水平(＜l0^4J)，突然出現(xiàn)平衡期，持續(xù)2~3d后，會(huì)出現(xiàn)大的震動(dòng)和沖擊沖擊地壓的最小能量>5×l0^3J四、沖擊地壓預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)指數(shù)上升型的微震活動(dòng)頻繁-平靜型的微震活動(dòng)4.地音（聲發(fā)射）法－局部監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)方法四、沖擊地壓預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)根據(jù)的巖體地音的參數(shù)與局部應(yīng)力場(chǎng)的變化來(lái)進(jìn)行巖石破壞的不穩(wěn)定階段是巖石中裂縫擴(kuò)展的結(jié)果，而地音現(xiàn)象則是微擴(kuò)漲（巖體中出現(xiàn)的破裂和零量裂隙縫）超過(guò)界限的表征，而該現(xiàn)象的進(jìn)一步發(fā)展則表明巖石的最終斷裂。最終斷裂可引發(fā)高能量的震動(dòng)，也可引發(fā)沖擊地壓地音波形和頻譜煤層和煤樣中試驗(yàn)記錄的波形四、沖擊地壓預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)連續(xù)地音監(jiān)測(cè)地音探頭布置四、沖擊地壓預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)

地音預(yù)測(cè)沖擊危險(xiǎn)地音變化與煤體應(yīng)力變化過(guò)程相似地音活動(dòng)三階段是時(shí)間過(guò)程，即相對(duì)平靜、急劇增加、顯著減弱地音活動(dòng)集中在采區(qū)某一部位，且地音事件的強(qiáng)度逐漸增加時(shí)，預(yù)示著沖擊地壓危險(xiǎn)四、沖擊地壓預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)激發(fā)地音監(jiān)測(cè)巖體受壓時(shí)，局部較小應(yīng)力的變化（例如少量炸藥的爆炸）將引起巖體微裂隙的產(chǎn)生應(yīng)力越高，形成的裂縫就越大持續(xù)時(shí)間就越長(zhǎng)，巖體中能量的聚積和釋放程度就越高，沖擊地壓發(fā)生的危險(xiǎn)程度就越高四、沖擊地壓預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)流動(dòng)地音監(jiān)測(cè)結(jié)果1，2—煤層注水以前3，4—煤層注水以后四、沖擊地壓預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)流動(dòng)地音監(jiān)測(cè)結(jié)果(1)處沖擊危險(xiǎn)最大，(3)點(diǎn)較小，而(2)最小與實(shí)際的結(jié)果一致四、沖擊地壓預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)各種煤巖混凝土流變破裂時(shí)均有寬頻電磁輻射產(chǎn)生,電磁輻射較聲發(fā)射信號(hào)敏感。具有Kaiser記憶效應(yīng)。含瓦斯煤巖流變破壞聲發(fā)射、電磁輻射信號(hào)原始記錄5.電磁輻射－局部監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)方法四、沖擊地壓預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)電磁輻射與聲發(fā)射間具有很好的相關(guān)性電磁輻射能夠可靠反映動(dòng)力災(zāi)害危險(xiǎn)程度，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤巖動(dòng)力災(zāi)害的監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)四、沖擊地壓預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)非接觸、定向區(qū)域性連續(xù)監(jiān)測(cè)的寬頻電磁輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)遠(yuǎn)程通訊模塊充電器數(shù)據(jù)處理軟件天線監(jiān)測(cè)主機(jī)

四、沖擊地壓預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)現(xiàn)場(chǎng)有災(zāi)害和無(wú)災(zāi)害危險(xiǎn)時(shí)的電磁輻射對(duì)比工作面沒(méi)有沖擊危險(xiǎn)時(shí)的電磁輻射工作面有沖擊危險(xiǎn)時(shí)的電磁輻射四、沖擊地壓預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用預(yù)測(cè)有危險(xiǎn),采取卸壓爆破措施消除危險(xiǎn).預(yù)測(cè)有危險(xiǎn),采取卸壓爆破措施消除危險(xiǎn).四、沖擊地壓預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用預(yù)測(cè)有危險(xiǎn),采取措施不到位發(fā)生動(dòng)力災(zāi)害徐州三河尖礦10月26日發(fā)生沖擊地壓實(shí)測(cè)結(jié)果（在24日中班預(yù)報(bào)有危險(xiǎn)，安排25日卸壓，需8個(gè)鉆孔，僅打4個(gè)，卸壓未到位，在26日中班發(fā)生沖擊地壓)四、沖擊地壓預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)礦震、沖擊地壓與電磁輻射規(guī)律：在礦震、沖擊地壓發(fā)生前，電磁輻射值有較大幅度的增長(zhǎng)。四、沖擊地壓預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)沖擊地壓的隨機(jī)性和突發(fā)性，破壞形式的多樣性，單憑一種方法預(yù)測(cè)是不可靠的必須結(jié)合沖擊地壓危險(xiǎn)的區(qū)域預(yù)報(bào)與局部預(yù)報(bào)，早期預(yù)報(bào)與及時(shí)預(yù)報(bào)6.沖擊地壓的系統(tǒng)綜合預(yù)測(cè)四、沖擊地壓預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)沖擊地壓的系統(tǒng)綜合預(yù)測(cè)四、沖擊地壓預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)首先分析地質(zhì)開采條件，根據(jù)綜合指數(shù)法和計(jì)算機(jī)模擬分析方法，預(yù)先劃分出沖擊地壓危險(xiǎn)及重點(diǎn)防止區(qū)域，提出沖擊地壓的早期區(qū)域性預(yù)報(bào)采用微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)礦井沖擊危險(xiǎn)提出區(qū)域和及時(shí)預(yù)報(bào)采用地音監(jiān)測(cè)法、電磁輻射監(jiān)測(cè)法等地球物理監(jiān)測(cè)手段，對(duì)礦井回采和掘進(jìn)工作面進(jìn)行局部地點(diǎn)的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)然后采用鉆屑法，對(duì)沖擊地壓危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)和預(yù)報(bào)同時(shí)對(duì)危險(xiǎn)區(qū)域和地點(diǎn)進(jìn)行處理動(dòng)力災(zāi)害沖擊地壓防治一、沖擊地壓動(dòng)力災(zāi)害現(xiàn)象二、沖擊地壓發(fā)生原因三、沖擊地壓機(jī)理研究四、沖擊危險(xiǎn)的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)五、沖擊地壓解危與治理沖擊地壓

解危與治理1.1合理的開拓布置和開采方式合理的開拓布置和開采方式應(yīng)避免應(yīng)力集中和疊加，是防治沖擊地壓的根本性措施多數(shù)沖擊地壓是由于開采技術(shù)不合理而造成的不正確的開拓開采方式一經(jīng)形成就難于改變，臨到煤層開采時(shí)，只能采取局部措施，而且耗費(fèi)很大，效果有限五、沖擊地壓解危與治理1.沖擊地壓防范措施五、沖擊地壓解危與治理1.1合理的開拓布置和開采方式(1)開采煤層群時(shí)，開拓布置應(yīng)有利于解放層開采.首先開采無(wú)沖擊危險(xiǎn)或沖擊危險(xiǎn)小的煤層作為解放層。且優(yōu)先開采上解放層(2)劃分采區(qū)時(shí)，應(yīng)保證合理的開采順序，最大限度地避免形成煤柱等應(yīng)力集中區(qū)(3)采區(qū)或盤區(qū)的采面應(yīng)朝一個(gè)方向推進(jìn)，避免相向開采，以免應(yīng)力疊加五、沖擊地壓解危與治理(4)在地質(zhì)構(gòu)造等特殊部位，應(yīng)采取能避免或減緩應(yīng)力集中和疊加的開采程序.在向斜和背斜構(gòu)造區(qū)，應(yīng)從軸部開始回采，在構(gòu)造盆地應(yīng)從盆底開始回采；在有斷層和采空區(qū)的條件下應(yīng)從采用斷層或采空區(qū)開始回采的開采程序(5)有沖擊危險(xiǎn)的煤層的開拓或準(zhǔn)備巷道、永久硐室、主要上(下)山、主要溜煤巷和回風(fēng)巷應(yīng)布置在底板巖層或無(wú)沖擊危險(xiǎn)煤層中，以利于維護(hù)和減小沖擊危險(xiǎn)(6)開采有沖擊危險(xiǎn)的煤層，應(yīng)采用不留煤柱垮落法管理頂板的長(zhǎng)壁開采法(7)頂板管理采用全部垮落法，工作面支架采用具有整體性和防護(hù)能力的可縮性支架五、沖擊地壓解危與治理1.2開采解放層一個(gè)煤層(或分層)先采，能使臨近煤層得到一定時(shí)間的卸載先采的解放層必須根據(jù)煤層賦存條件選擇無(wú)沖擊傾向或弱沖擊傾向的煤層實(shí)施時(shí)必須保證開采的時(shí)間和空間有效性（全垮3年，全充2年）不得在采空區(qū)內(nèi)留煤柱，以使每一個(gè)先采煤層的卸載作用能依次地使后采煤層得到最大限度的“解放”五、沖擊地壓解危與治理1.2開采解放層2.1卸壓爆破能最大限度地釋放聚積在煤體中的彈性能，在煤幫附近形成卸壓破壞區(qū)，使壓力升高區(qū)向煤體深部轉(zhuǎn)移振動(dòng)爆破的合理布置及合理的裝藥量，不僅形成巖體震動(dòng)，在一定程度上形成煤體的松動(dòng)帶，且落煤方便炸藥爆炸形成的壓力與開采形成的壓力疊加，超過(guò)其極限狀態(tài)，使巖體卸壓或引發(fā)沖擊地壓五、沖擊地壓解危與治理2.沖擊地壓解危措施五、沖擊地壓解危與治理2.1卸壓爆破振動(dòng)卸壓爆破：引發(fā)沖擊地壓、轉(zhuǎn)移應(yīng)力集中區(qū)、松動(dòng)煤體振動(dòng)落煤爆破：引發(fā)沖擊地壓、減緩或移去深部煤體或采煤機(jī)截深范圍內(nèi)的支承壓力區(qū)振動(dòng)卸壓落煤爆破：組合了振動(dòng)、卸壓爆破和振動(dòng)、落煤爆破兩種頂板爆破：將頂板破斷，降低其強(qiáng)度，釋放聚集的能量，減少對(duì)煤層和支架的沖擊振動(dòng)卸壓爆破炮眼布置炸藥的布置應(yīng)從煤層內(nèi)應(yīng)力最高點(diǎn)開始向里，而外部全部用炮泥封孔。這樣可擴(kuò)大塑性區(qū)，將應(yīng)力最高點(diǎn)向深部轉(zhuǎn)移五、沖擊地壓解危與治理●孔深達(dá)到支承壓力峰值區(qū)●減少積聚的彈性能●在一定條帶內(nèi)(5～10m)破壞煤結(jié)構(gòu)，但不落煤。五、沖擊地壓解危與治理