煤矿冲击地压防治技术ppt课件.ppt

1、煤矿冲击地压防治技术（3）造成的破坏和损失巨大 人员伤亡。冲击地压造成震动使人员碰伤，所造成的冒顶、片帮、支架折断也伤及人员；由于巷道堵塞、人员被埋而窒息。破坏生产。冲击地压造成片帮、底鼓、冒顶可造成几十米巷道被堵塞，几百米巷道支架被损坏，机械设备被移位，风门被暴风摧垮，有的被迫停采，损失煤炭可多达60万t。地面房屋被震坏开裂。1.冲击地压的分类方法 目前，国际上还没有形成统一的冲击地压分类方法和方案。就我国而言，冲击地压的分类方法有以下几种：按参与冲击地压的岩体类别分类；按应力来源和加载形式分类；按显现强度分类；按震级及抛出煤量分类；按冲击地压的破坏后果分类。应该指出，上述分类方法在具体矿井

2、冲击地压分类中具有可操作性，能够被技术和管理人员所接受。冲击地压按显现强度分级 表2-1 我国部分煤矿发生冲击地压的临界采深软煤软煤硬煤硬煤（5）地质构造因素 地层的多次运动形成了各种各样的地质构造，如断层、褶曲、背向斜、煤层厚度变化带及岩性变化带等。在这些地质构造区附近，由于存在着地质构造应力场，通常使煤岩体的构造应力，尤其是水平构造应力增加，而直接导致冲击地压的发生。大量冲击地压实践表明，冲击地压常常发生在这些地质构造区域中，如向斜轴部、断层附近、煤层倾角变化带、煤层变薄带和构造应力带。向斜轴部向斜轴部断层前方断层前方2、开采技术条件对冲击地压的影、开采技术条件对冲击地压的影响响 开采技术

3、条件对冲击地压的影响表现在两个方面：一方面是因为开采导致煤岩体的应力迅速增加，在一定区域、一定范围内形成高应力集中，满足了冲击地压发生的应力条件；另一方面，原本具有高应力的煤岩体或接近极限状态的煤岩体，在采动条件作用下，诱发冲击地压。1、采煤方法、巷道布置与顶板管理方 法对冲击地压发生的影响 采煤方法、巷道布置形式、顶板管理方法的不同，煤岩体在掘进和采煤过程中矿山压力及其分布规律也显著不同，发生冲击地压的危险性也各异。开采近距离煤层群时，不同煤岩层之间存在着相互影响的情况。这种相互影响在一定条件下就会导致煤岩体处于极限应力状态或出现高度的应力集中，最终发生破坏性的冲击地压。为了实现对冲击地压煤

4、岩层的合理开拓布置，在开采设计阶段，就应该正确地、最大限度地选择合理的开采布置和最大限度地限制在采场或巷道附近形成高度应力集中。（1）规则地进行采煤 不留或少留煤柱，尽可能保证工作面成直线，不使煤层有向采空区突出的地段，在煤层中掘巷量最少，限制采场和巷道附近的应力集中，等等。用房柱式开采法因顶板长时间不能冒落，矿山压力随工作面继续推进而增加，顶板下沉和底板鼓起也随之增大，这就可能造成潜在危险。煤层或矿柱上的不均匀载荷及其应力松驰可能使一些矿柱上应力水平提高很大，成为导致冲击地压的附加因素。这里必须考虑到自由面在应力波的多次反射中的影响，以及由此造成应力强度的放大作用。大量实践表明，长壁工作面冲

5、击地压煤层最有利的采煤方法。（2）顶板及时垮落 顶板管理方式对冲击地压的影响甚为显著。这是因为，顶板岩层的悬、断、垮、冒，直接关系到顶板岩层中弹性能的释放形式和向煤体传递应力和弹性能的能力，甚至直接关系到煤体是否会受到动载的影响。因为，动载的作用将会加剧冲击地压的发生，破坏更加剧烈。采用垮落法或采用人工爆破方法处理顶板后，由于顶板中的弹性能能够及时释放，冲击地压发生次数和强度均显著下降。（2）单一煤层开采 单一煤层开采时，巷道和采煤工作面的相向推进、在采煤工作面或煤柱中的支承压力带内掘进巷道、在工作面向采空区或断层带推进等，都会使应力发生叠加，从而引起冲击地压的发生。如图2-7所示，当两个工作

6、面相向推进时，前方煤体的应力会不断因叠加而增大，此时，发生冲击地压的危险性也不断增大；当掘进工作面在煤柱中掘进时，由于煤柱区附近为应力集中区，因此，在该区域内进行掘进，必然会增大冲击地压发生的频率和强度。4、其他开采技术对冲击地压发生的影响 影响冲击地压的开采技术条件还包括采煤工艺过程，如爆破、采煤机割煤等。（1）残采 残采区和停采线冲击地压发生影响较大。从统计结果看，89%的冲击地压发生在残采区、停采线、断层区域和煤层超采的地方。发生冲击地压的区域如表2-4。（2）采空区和开采面积 当工作面接近已有的采空区，其距离为2030m时，冲击地压危险性随之增加。如果工作面旁边有上区段的采空区，该采空

7、区也使冲击地压的危险性增加，危险的最大位置在距煤柱10m左右；当采面接近老巷约15m左右时，冲击地压的危险性最大。在煤层开采面积增加的情况下，岩体的震动能量也随之增加，研究表明，当开采面积为3万m2时，释放的单位面积的震动能量最大。1、冲击地压 指在一定条件的高地应力作用下，煤矿井巷或采煤工作面周围的煤岩体由于弹性能的瞬时释放而产生破坏的矿井动力现象，常伴随有巨大的声响、煤岩体被抛向采掘空间和气浪等现象。它往往造成采掘空间中支护设备的破坏以及采掘空间的变形，严重时造成人员伤亡和井巷的毁坏，甚至引起地表塌陷而造成局部地震。1974年10月25日北京城子矿在回收煤柱时发生冲击地压，造成29人死亡；

8、1996年4月27日新汶华丰煤矿1407工作面在采煤过程中，因工作面爆破诱发冲击地压，使工作面煤壁50m、超前巷道100m范围内的煤壁发生破坏，巷道断面减小50%以上，并造成10人重伤，等等。冲击地压典型特征：（1）冲击地压多发生在采煤期间的超前巷道内，或超前工作面080m的范围内。冲击地压发生后，煤壁大范围片帮，煤从煤体中抛出。（2）发生冲击地压的煤岩体，煤层顶、底板在冲击地压发生后，并不发生或明显发生破坏和变形，而煤体却发生破坏并整体移出，还在煤层与顶、底板之间产生明显的滑动擦痕和离层（离层高度约0.10.15m，甚至更大），如图2-12所示。（3）冲击地压往往发生在顶板来压期间，支架移架

9、或回柱放顶、爆破等工艺过程中。冲击地压多发生在煤层变薄带、断层、褶曲等地质构造区附近。发生冲击地压的矿井构造应力相对较大。（4）发生冲击地压的煤岩层一般具有典型的“三硬”结构特征，即硬煤、硬顶和硬底。并且往往在顶板与煤层之间存在一层较薄的粉状软煤（厚约0.10.2m）。（5）冲击地压发生后，巷道断面收缩明显，通常可达50%70%，甚至达到90%。2、岩爆 高地应力条件下地下工程开挖过程中，硬脆性围岩因开挖卸荷导致洞壁应力重新分布，储存于岩体中的弹性应变能突然释放，因而产生爆裂松脱、剥落、弹射甚至抛掷现象的一种动力失稳地质灾害。在我国，很多岩石工程发生了岩爆现象并造成灾害。岩爆现象典型特征：（1

10、）岩爆发生时，通常伴有明显的声响特征，且由于岩爆的规模大小的不同，声响不同。（2）岩爆引起的岩石以片状弹射是岩爆的最显著特征。通常情况下，岩爆引起的岩石弹射，其弹射距离通常多在5m以下，较大岩爆的弹射距离可达10m以上。3、矿震 矿震是采矿活动引起的一种诱发地震。矿震是矿区内在区域应力场和采矿活动作用影响下，使采区及周围应力处于失调不稳的异常状态，在局部地区积累了一定能量后以冲击或重力等作用方式释放出来而产生的岩层震动。矿震主要发生在地质构造比较复杂、地应力（构造应力）较大、断裂活动比较显著的矿区。在我国，发生矿震并构成灾害的矿区有北京、新汶、抚顺、北票、大同等矿区。矿震无论是成因上，还是波形

11、特征上，都是比较复杂的，特别是在震相上，有的与天然地震相似，有的与之相差较大。矿震现象典型特征：（1）地面和井下的开采活动都可能引起矿震现象的发生，较小矿震地面无震感，而较大矿震地面震感明显，在现象上与天然地震基本相同。（2）矿井顶板冒落、煤层片帮、地表塌陷、冲击地压、岩爆、煤与瓦斯突出等均可引起矿震的发生，矿区范围内的断裂等构造活动也可能导致矿震的发生。矿震发生破坏位置与采矿位置不完全具有对应关系。（3）矿震震级的大小与井下煤岩破坏程度无对应关系。这主要是由于矿震的震中不一定就是破坏位置。比如发生在采空区的破震，工作面或巷道煤岩的破坏可能就较小。矿震的破坏情况与震级并不呈正比关系，在地面震感

12、明显的较大矿震并不一定造成矿井损坏，较小矿震有时也造成较大破坏甚至造成灾害。冲击地压强度分级表2、对冲击地压的对策 （1）微弱或无冲击危险：所有的采矿工作可按作业规程规定进行。（2）弱冲击危险：所有的采矿工作可按作业规程规定进行，但采矿作业中要加强冲击地压危险状态的观察。（3）中等冲击危险：下一步的采矿工作应与该危险状态下的冲击地压防治措施一起进行，而且至少通过预测预报以确定冲击地压危险程度不再上升。（4）较强烈冲击危险：此时较强烈冲击危险区域应停止作业，加以处理后冲击危险得到缓解并保证不再上升方可允许下一步作业。（5）强冲击危险：此时应当停止采矿作业，不必要的人员撤离危险地点；矿主管领导确定限制冲击地压危险的方法及措施，以及冲击地压防治措施的控制检查方法，确定冲击地压防治措施的人员。（6）极强烈冲击危险：此时冲击地压的防治措施应根据专家的意见进行，应采取特殊条件下的综合措施及方法；采取措施后，通过专家鉴定，方可进行下一步的作业。如果冲击地压的危险的危险程度在没有降低的情况下，停止进行进一步的采矿作业，该区域禁止人员通行。（1 1）开采前）开采前（2 2）开采前）开采前遥控卸压钻车遥控卸压钻车改装成遥控钻车改装成遥控钻车煤的冲击倾向性测试结果 谢谢 谢谢 大大 家家！