沖擊地壓防治研究

煤巖動力災(zāi)害－沖擊地壓沖擊地壓：煤巖體突然動力破壞，釋放大量能量的災(zāi)害動力現(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(實驗結(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LuckyFriday金屬礦采場中發(fā)生的巖爆：

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

(埋深超過700m,震級3.6-4.2,發(fā)生于1988年10月18日)南非某礦巖爆對巷道的破壞(巷道尺寸3m*3m,埋深1540m,震級4)巷道尺寸3m*3m深度2600m震級4震級3.7對上圖巷道破壞的推斷，估計是由巷道中部巖層的剪切破壞引起的沖擊地壓研究沖擊地壓發(fā)生原因機(jī)理研究沖擊地壓危險性評價及預(yù)測預(yù)報研究沖擊地壓治理措施研究1）沖擊地壓機(jī)理研究地質(zhì)與開采影響沖擊地壓的發(fā)生強(qiáng)度理論、剛度理論、能量理論、沖擊傾向理論、三準(zhǔn)則和變形失穩(wěn)理論2）沖擊地壓預(yù)測預(yù)報研究沖擊地壓可能發(fā)生地點(diǎn)位置，可達(dá)到準(zhǔn)確預(yù)測沖擊地壓發(fā)生強(qiáng)度和震動釋放能量，可較準(zhǔn)確確定可確定沖擊地壓的危險程度、危險性大小3）沖擊地壓治理研究長期防御性措施—開采順序、開采方法、采煤工藝、開采保護(hù)層等主動解危措施—卸壓爆破、煤層注水、鉆孔卸壓、定向裂縫法等動力災(zāi)害沖擊地壓防治一、沖擊地壓動力災(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、沖擊危險的預(yù)測預(yù)報五、沖擊地壓解危與治理沖擊地壓

動力災(zāi)害現(xiàn)象一、沖擊地壓動力災(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，最大5.6級沖擊地壓：大量煤巖體突然劇烈破壞并向采掘空間劇烈運(yùn)動的災(zāi)害動力現(xiàn)象，可摧毀巷道、引發(fā)其他礦井災(zāi)害，造成人員傷亡。1738年英國史塔夫礦首次記錄，我國1938年撫順。煤礦，有沖擊地壓危險礦井占20%以上。中國是世界上煤巖動力災(zāi)害最嚴(yán)重的國家之一。開采引發(fā)地震震級，最大5.6級。我國4級。一次性破壞巷道500m。一次3.7級，造成588幢房屋倒塌。一、沖擊地壓動力災(zāi)害現(xiàn)象煤巖動力現(xiàn)象與沖擊地壓一、沖擊地壓動力災(zāi)害現(xiàn)象直接將煤巖動力拋向巷道，引起強(qiáng)烈震動，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。無預(yù)兆，過程短暫，持續(xù)時間幾秒到幾十秒，難于準(zhǔn)確預(yù)報發(fā)生時間、地點(diǎn)和強(qiáng)度瞬時震動性。像爆炸強(qiáng)烈震動，重型設(shè)備被移動，人員被彈起摔倒，震動波及范圍可達(dá)幾公里甚至幾十公里，地面有地震感覺巨大破壞性。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)過沖擊地壓的特點(diǎn)一、沖擊地壓動力災(zāi)害現(xiàn)象沖擊地壓對井下巷道的影響主要是動力將煤巖拋向巷道，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。振動速度對井巷的影響2、對井下巷道工作面的影響影響程度振動速度,mm/s影響特征I<200對井巷無影響II200~400對井巷影響較小，產(chǎn)生小破壞，出現(xiàn)裂縫、剝落等現(xiàn)象III>400對井巷影響較大，出現(xiàn)大裂縫一、沖擊地壓動力災(zāi)害現(xiàn)象沖擊地壓、震動使人體各器官產(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、沖擊地壓動力災(zāi)害現(xiàn)象能量為1×10^3J的震動，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應(yīng)的關(guān)系

一、沖擊地壓動力災(zāi)害現(xiàn)象人體在垂直方向承受的加速度比水平方向的大。震動加速度使人體撞擊受傷。人體允許的加速度值

撞擊力與振動速度降時間關(guān)系

一、沖擊地壓動力災(zāi)害現(xiàn)象沖擊地壓對將造成類似于地震那樣的災(zāi)害。4、對地表建筑物的影響日期地點(diǎn)震動能量震級建筑物破壞數(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、沖擊地壓動力災(zāi)害現(xiàn)象能量為7×106J的震動，在地表記錄到的最大加速度為300mm/s2，對地表的影響強(qiáng)度為6級。^加速度儀測量的結(jié)果震動加速度頻譜圖>一、沖擊地壓動力災(zāi)害現(xiàn)象動力災(zāi)害沖擊地壓防治一、沖擊地壓動力災(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、沖擊危險的預(yù)測預(yù)報五、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)烈沖擊地壓危險加大瓦斯涌出量增加突出危險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加大。二、沖擊地壓發(fā)生原因1、開采深度我國煤礦深井沖擊地壓發(fā)生情況目前國有重點(diǎn)煤礦中采深大于700m的礦井有50多處，以每年8-12m的速度遞增國內(nèi)：沈陽采屯礦1197m；長廣礦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1991年平均采深900m,最大采深1500m；超過1000m的國家：

俄羅斯英國波蘭日本比利時等。國外：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，反過來說，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價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動態(tài)破壞時間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).動態(tài)破壞時間動態(tài)破壞時間DT—煤樣在常規(guī)單軸壓縮試驗條件下，從極限載荷到完全破壞所經(jīng)歷的時間DT二、沖擊地壓發(fā)生原因Ke=Fs/Fx《中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》MT/T174-2000二、沖擊地壓發(fā)生原因Ke=Fs/Fx煤的沖擊傾向鑒定指標(biāo)值指標(biāo)強(qiáng)沖擊弱沖擊無沖擊動態(tài)破壞時間

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＜2.0

WET=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)的影響堅硬厚層砂巖頂板容易聚積大量的彈性能。在其破斷過程中或滑移過程中，大量的彈性能突然釋放，形成強(qiáng)烈震動，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的堅硬砂巖層，來壓步距為53m，按上式計算出的值，占總能量的90％以上。開采初期，堅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)生原因堅硬頂板初次破斷前后離層規(guī)律

堅硬巖層來壓時，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壓的頂板下沉量是正?；夭善陂g的5~6倍二、沖擊地壓發(fā)生原因初次來壓期間頂板下沉量曲線圖在堅硬頂板條件下，頂板運(yùn)動速度是非常快的，其動能是非常大的二、沖擊地壓發(fā)生原因初次來壓期間24小時內(nèi)的頂板下沉速度圖堅硬頂板破斷時，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)造的影響地層動力運(yùn)動形成各種各樣的地質(zhì)構(gòu)造，如斷層、皺曲等對煤礦沖擊地壓的發(fā)生有較大的影響龍風(fēng)礦，當(dāng)巷道接近斷層時，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采動壓力影響的原煤體27.45.93采動壓力區(qū)外靠近采空區(qū)10.40.94采動壓力區(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，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，在其投影間距很小，只有十幾米的情況下，就形成了煤柱，會造成應(yīng)力集中現(xiàn)象，不僅在一個煤層，而且在另一個煤層中，均可能會發(fā)生沖擊地壓。此外，在兩個煤層的巷道交叉時，也會發(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)生的礦山震動就越多推進(jìn)速度小于1m/d或3m/d左右時，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，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)量和震動數(shù)量基本一樣動力災(zāi)害沖擊地壓防治一、沖擊地壓動力災(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、沖擊危險的預(yù)測預(yù)報五、沖擊地壓解危與治理沖擊地壓

發(fā)生機(jī)理研究三、沖擊地壓機(jī)理研究強(qiáng)度理論：井巷和采場周圍產(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，煤巖體就會突然發(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)破壞時所釋放的能量大于所消耗的能量時就發(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)傩裕菦_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。三個準(zhǔn)則同時滿足，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，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)過程，及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是亞穩(wěn)態(tài)的煤柱動態(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，煤柱的破壞過程為動態(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)動使煤層處于不穩(wěn)定狀態(tài)，造成系統(tǒng)突然動態(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)性與延時性、破壞的聲電效應(yīng)沖擊地壓過程是煤巖的流變—突變過程脆性破壞--載荷發(fā)生跳躍，應(yīng)力總和超過σl

，整個模型立刻破壞（—突變）。延時破壞--常載荷作用σl<σ<σl(1+EM/EH)，經(jīng)過時間△t2后破壞（—流變

突變）。

三、沖擊地壓機(jī)理研究彈脆性場的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?！?/p>

EH(t)=E0H[1-D(t)]因為破壞是不可逆的，D值是非減的，故彈脆性場表現(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性預(yù)測滿足破壞的條件:脆性單元破壞條件：σ=σl

Zε（t）=0，ε(t)＜ε0

三、沖擊地壓機(jī)理研究動力災(zāi)害沖擊地壓防治一、沖擊地壓動力災(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、沖擊危險的預(yù)測預(yù)報五、沖擊地壓解危與治理沖擊地壓

危險預(yù)測預(yù)報沖擊地壓危險的防治沖擊地壓危險狀態(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)力集中將長期作用，而采空區(qū)卸壓在一定時間后會消失。巖體特性：特別是形成高能量震動的傾向。這主要來自厚層、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的發(fā)生。煤層特征：主要是在超過某個壓力標(biāo)準(zhǔn)值時的動力破壞傾向性。對于所有的煤層來說，條件滿足時，都會發(fā)生沖擊。但對于弱沖擊煤層來說，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)測預(yù)報1.綜合指數(shù)法－危險程度分析與早期預(yù)報

沖擊地壓危險等級劃分原則根據(jù)沖擊地壓發(fā)生的原因，沖擊地壓的預(yù)測預(yù)報、危險性評價及沖擊地壓的治理，通過統(tǒng)計、模糊數(shù)學(xué)等的分析研究，可以對沖擊地壓的危險程度按沖擊地壓危險狀態(tài)等級評定的綜合指數(shù)法定量化的分為如下表五級沖擊地壓危險等級井巷中沖擊地壓危險狀態(tài)沖擊地壓危險指數(shù)WtA無沖擊危險<0.25B弱沖擊危險0.25~0.5C中等沖擊危險0.5~0.75D強(qiáng)沖擊危險0.75~0.95E不安全>0.95四、沖擊地壓預(yù)測預(yù)報地質(zhì)因素影響及指數(shù)序號因素危險狀態(tài)的影響因素影響因素的定義沖擊地壓危險指數(shù)1W1發(fā)生過沖擊地壓該煤層未發(fā)生過沖擊地壓-2該層發(fā)生過沖擊地壓0采用同種作業(yè)方式在該層和煤柱中多次發(fā)生過沖擊地壓32W2開采深度小于500m0500~700m1大于700m23W3頂板中堅硬（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)測預(yù)報開采因素影響及指數(shù)序號因素危險狀態(tài)的影響因素影響因素的定義沖擊危險指數(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，工作面斜長為>300m0300—150m2<150m45W5沿采空區(qū)掘進(jìn)巷道無煤柱或小于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)測預(yù)報沖擊危險狀態(tài)等級的綜合指數(shù)Wt——某采掘工作面的沖擊地壓危險狀態(tài)等級評定綜合指數(shù)，以此可以圈定沖擊地壓危險程度Wt1——地質(zhì)因素對沖擊地壓的影響程度及沖擊地壓危險狀態(tài)等級評定的指數(shù)Wt2——采礦技術(shù)因素對沖擊地壓的影響程度及沖擊地壓危險狀態(tài)等級評定的指數(shù)四、沖擊地壓預(yù)測預(yù)報2.鉆屑法－局部監(jiān)測方法四、沖擊地壓預(yù)測預(yù)報支承壓力達(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，可采用鉆屑法探測鉆屑法是通過在煤層中打直徑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)動力效應(yīng)，鑒別沖擊危險的一種方法鉆屑規(guī)律當(dāng)鉆孔進(jìn)入煤壁一定距離處，鉆孔周圍煤體過渡到極限應(yīng)力狀態(tài)，并伴隨出現(xiàn)鉆孔動力效應(yīng)。應(yīng)力越大，過渡到極限應(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)測預(yù)報1—

沖擊前施工孔；2—沖擊后施工孔；3一極限煤粉量；4推測煤粉量；5一實測煤粉量鉆屑量指標(biāo)鉆屑量指數(shù)：鉆出煤粉量與正常排粉量之比動力效應(yīng)：如鉆桿卡死、跳動、出現(xiàn)震動或聲響等現(xiàn)象記錄鉆孔時所發(fā)生的動力效應(yīng)，可更加準(zhǔn)確地判斷危險位置四、沖擊地壓預(yù)測預(yù)報鉆孔深度/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)測方法四、沖擊地壓預(yù)測預(yù)報自動記錄微震活動，實時進(jìn)行震源定位和微震能量計算利用拾震儀站接收的直達(dá)P波起始點(diǎn)的時間差，在特定條件的波速場條件下進(jìn)行二維或三維定位，以判定破壞點(diǎn)，同時利用震相持續(xù)時間計算所釋放的能量和震級標(biāo)入采掘工程圖和上報顯示給生產(chǎn)指揮體系，以便及時采取措施觀測站的布置方式微震波形圖四、沖擊地壓預(yù)測預(yù)報微震波形圖微震與沖擊地壓關(guān)系沖擊地壓是礦山震動的事件集合之一沖擊地壓是巖體震動集合中的子集每一次沖擊地壓的發(fā)生都與巖體震動有關(guān)，但并不是每一次巖體震動都會引發(fā)沖擊地壓四、沖擊地壓預(yù)測預(yù)報震動與沖擊地壓震動頻次與能量級之間的關(guān)系；沖擊地壓和震動的頻次之比與能量級之間的關(guān)系。四、沖擊地壓預(yù)測預(yù)報沖擊危險預(yù)測微震活動的頻度和能級出現(xiàn)急劇增加，持續(xù)2~3d后，會出現(xiàn)大的震動微震活動保持一定水平(＜l0^4J)，突然出現(xiàn)平衡期，持續(xù)2~3d后，會出現(xiàn)大的震動和沖擊沖擊地壓的最小能量>5×l0^3J四、沖擊地壓預(yù)測預(yù)報指數(shù)上升型的微震活動頻繁-平靜型的微震活動4.地音（聲發(fā)射）法－局部監(jiān)測預(yù)報方法四、沖擊地壓預(yù)測預(yù)報根據(jù)的巖體地音的參數(shù)與局部應(yīng)力場的變化來進(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，也可引發(fā)沖擊地壓地音波形和頻譜煤層和煤樣中試驗記錄的波形四、沖擊地壓預(yù)測預(yù)報連續(xù)地音監(jiān)測地音探頭布置四、沖擊地壓預(yù)測預(yù)報

地音預(yù)測沖擊危險地音變化與煤體應(yīng)力變化過程相似地音活動三階段是時間過程，即相對平靜、急劇增加、顯著減弱地音活動集中在采區(qū)某一部位，且地音事件的強(qiáng)度逐漸增加時，預(yù)示著沖擊地壓危險四、沖擊地壓預(yù)測預(yù)報激發(fā)地音監(jiān)測巖體受壓時，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)時間就越長，巖體中能量的聚積和釋放程度就越高，沖擊地壓發(fā)生的危險程度就越高四、沖擊地壓預(yù)測預(yù)報流動地音監(jiān)測結(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)測預(yù)報流動地音監(jiān)測結(jié)果(1)處沖擊危險最大，(3)點(diǎn)較小，而(2)最小與實際的結(jié)果一致四、沖擊地壓預(yù)測預(yù)報實驗發(fā)現(xiàn)各種煤巖混凝土流變破裂時均有寬頻電磁輻射產(chǎn)生,電磁輻射較聲發(fā)射信號敏感。具有Kaiser記憶效應(yīng)。含瓦斯煤巖流變破壞聲發(fā)射、電磁輻射信號原始記錄5.電磁輻射－局部監(jiān)測預(yù)報方法四、沖擊地壓預(yù)測預(yù)報電磁輻射與載荷及煤巖流變破壞程度間呈正相關(guān)(a)電磁輻射信號(幅值)與載荷間關(guān)系(b)電磁輻射脈沖數(shù)與載荷間關(guān)系四、沖擊地壓預(yù)測預(yù)報流變破壞電磁輻射主頻段是變化的(用點(diǎn)頻監(jiān)測不可行),隨破壞程度增加而向高頻段遷移徐州孔莊原煤電磁輻射頻譜隨載荷變化四、沖擊地壓預(yù)測預(yù)報電磁輻射與聲發(fā)射間具有很好的相關(guān)性電磁輻射能夠可靠反映動力災(zāi)害危險程度，實現(xiàn)對煤巖動力災(zāi)害的監(jiān)測和預(yù)報四、沖擊地壓預(yù)測預(yù)報非接觸、定向區(qū)域性連續(xù)監(jiān)測的寬頻電磁輻射監(jiān)測系統(tǒng)遠(yuǎn)程通訊模塊充電器數(shù)據(jù)處理軟件天線監(jiān)測主機(jī)

四、沖擊地壓預(yù)測預(yù)報現(xiàn)場有災(zāi)害和無災(zāi)害危險時的電磁輻射對比工作面沒有沖擊危險時的電磁輻射工作面有沖擊危險時的電磁輻射四、沖擊地壓預(yù)測預(yù)報現(xiàn)場應(yīng)用預(yù)測有危險,采取卸壓爆破措施消除危險.預(yù)測有危險,采取卸壓爆破措施消除危險.四、沖擊地壓預(yù)測預(yù)報現(xiàn)場應(yīng)用預(yù)測有危險,采取措施不到位發(fā)生動力災(zāi)害徐州三河尖礦10月26日發(fā)生沖擊地壓實測結(jié)果（在24日中班預(yù)報有危險，安排25日卸壓，需8個鉆孔，僅打4個，卸壓未到位，在26日中班發(fā)生沖擊地壓)四、沖擊地壓預(yù)測預(yù)報礦震、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。四、沖擊地壓預(yù)測預(yù)報電磁輻射偏差法監(jiān)測理論基礎(chǔ)煤巖破壞速度與電磁輻射能量率成正比。煤巖破壞的危險狀態(tài)為：煤巖破壞速度與工作面推進(jìn)速度呈平衡狀態(tài)。電磁輻射的較大和較長變化證明平衡狀態(tài)變化和沖擊危險性的變化。四、沖擊地壓預(yù)測預(yù)報電磁輻射偏差監(jiān)測指標(biāo)某觀測點(diǎn)的平均幅值最大值;某觀測點(diǎn)的平均幅值平均值;某觀測點(diǎn)的平均脈沖數(shù)值。依偏差值的變化，確定沖擊地壓的危險程度。四、沖擊地壓預(yù)測預(yù)報各指標(biāo)預(yù)測沖擊地壓危險指數(shù)：電磁輻射偏差法確定沖擊地壓危險：電磁輻射偏差預(yù)測指數(shù)的確定四、沖擊地壓預(yù)測預(yù)報3406震、沖擊地壓與電磁輻射偏差變化四、沖擊地壓預(yù)測預(yù)報3406電磁輻射預(yù)測分析根據(jù)確定的電磁輻射監(jiān)測偏差值指標(biāo)，對3406工作面各觀測點(diǎn)進(jìn)行沖擊地壓危險性判斷。如果將監(jiān)測到的Ⅲ級沖擊地壓危險作為預(yù)測標(biāo)準(zhǔn)，則采用電磁輻射監(jiān)測的偏差值法，對1.0級以上礦震及沖擊地壓危險預(yù)測的準(zhǔn)確率為100%；如果將監(jiān)測到的Ⅳ級沖擊地壓危險作為預(yù)測標(biāo)準(zhǔn)，則沖擊地壓危險預(yù)測的準(zhǔn)確率為73%。四、沖擊地壓預(yù)測預(yù)報2408電磁輻射預(yù)測分析根據(jù)確定的電磁輻射監(jiān)測偏差值指標(biāo)，對2408工作面各觀測點(diǎn)進(jìn)行沖擊地壓危險性判斷。如果將監(jiān)測到的Ⅲ級沖擊地壓危險作為預(yù)測標(biāo)準(zhǔn)，則采用電磁輻射監(jiān)測的偏差值法，對1.0級以上礦震及沖擊地壓危險預(yù)測的準(zhǔn)確率為100%；如果將監(jiān)測到的Ⅳ級沖擊地壓危險作為預(yù)測標(biāo)準(zhǔn)，則沖擊地壓危險預(yù)測的準(zhǔn)確率為69%。四、沖擊地壓預(yù)測預(yù)報沖擊地壓的隨機(jī)性和突發(fā)性，破壞形式的多樣性，單憑一種方法預(yù)測是不可靠的必須結(jié)合沖擊地壓危險的區(qū)域預(yù)報與局部預(yù)報，早期預(yù)報與及時預(yù)報6.沖擊地壓的系統(tǒng)綜合預(yù)測四、沖擊地壓預(yù)測預(yù)報沖擊地壓的系統(tǒng)綜合預(yù)測四、沖擊地壓預(yù)測預(yù)報首先分析地質(zhì)開采條件，根據(jù)綜合指數(shù)法和計算機(jī)模擬分析方法，預(yù)先劃分出沖擊地壓危險及重點(diǎn)防止區(qū)域，提出沖擊地壓的早期區(qū)域性預(yù)報采用微震監(jiān)測系統(tǒng)，對礦井沖擊危險提出區(qū)域和及時預(yù)報采用地音監(jiān)測法、電磁輻射監(jiān)測法等地球物理監(jiān)測手段，對礦井回采和掘進(jìn)工作面進(jìn)行局部地點(diǎn)的預(yù)測預(yù)報然后采用鉆屑法，對沖擊地壓危險區(qū)域進(jìn)行檢測和預(yù)報同時對危險區(qū)域和地點(diǎn)進(jìn)行處理動力災(zāi)害沖擊地壓防治一、沖擊地壓動力災(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、沖擊危險的預(yù)測預(yù)報五、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，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，開拓布置應(yīng)有利于解放層開采.首先開采無沖擊危險或沖擊危險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，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沖擊危險煤層中，以利于維護(hù)和減小沖擊危險(6)開采有沖擊危險的煤層，應(yīng)采用不留煤柱垮落法管理頂板的長壁開采法(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開采解放層一個煤層(或分層)先采，能使臨近煤層得到一定時間的卸載先采的解放層必須根據(jù)煤層賦存條件選擇無沖擊傾向或弱沖擊傾向的煤層實施時必須保證開采的時間和空間有效性（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)移振動爆破的合理布置及合理的裝藥量，不僅形成巖體震動，在一定程度上形成煤體的松動帶，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卸壓爆破振動卸壓爆破：引發(fā)沖擊地壓、轉(zhuǎn)移應(yīng)力集中區(qū)、松動煤體振動落煤爆破：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)振動卸壓落煤爆破：組合了振動、卸壓爆破和振動、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，減少對煤層和支架的沖擊振動卸壓爆破炮眼布置炸藥的布置應(yīng)從煤層內(nèi)應(yīng)