冲击地压
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冲击地压的原理及措施冲击地压是指在工程施工过程中,由于施工机械或人员的重量和振动而引起的地面沉降和地面变形。
冲击地压主要与施工机械或人员施加于地面的荷载大小、施工速度、地基土质性质和水分含量等因素有关。
冲击地压的原理如下:1. 荷载传递原理:当施工机械或人员施加在地面上的荷载超过地面的负荷承载能力时,地面会发生位移和变形,从而形成地面沉降和地面塌陷。
2. 振动传递原理:施工机械或人员的振动会引起地表的振动,从而导致下方地基土体的变形和位移,引发地面的沉降和塌陷。
为应对冲击地压问题,可以采取以下措施:1. 选择合适的施工机械:根据地基土质的不同,选择合适的施工机械,以减小对地面的荷载。
例如,在软弱地基上施工时,可以选择轻型机械或手动施工,以降低对地基土体的影响。
2. 控制施工速度:控制施工机械或人员的施工速度,将荷载施加在地面上的时间减至最短,减小对地基土体的持续作用。
3. 土壤改良:对于地基土质较差的地区,可以采取土壤改良措施,增加土壤的承载能力和稳定性。
常见的土壤改良方法包括灌注桩、加固土壤等。
4. 水分控制:地基土壤的含水率会对地面沉降和塌陷产生重要影响。
因此,在施工前应进行必要的水分控制,以防止地基土壤的水分含量过高或过低,从而减小地面的沉降和塌陷风险。
5. 监测与预警:对施工区域进行实时监测,及时了解地面的位移和变形情况,一旦出现异常,及时采取措施进行补救和预警。
除了上述措施,还需注意施工过程中的环境保护,避免对周边地下水、地下管线等环境资源造成破坏。
同时,施工单位应制定详细的施工方案,并严格按照相关规范和标准进行操作,以确保工程的质量和安全。
总之,针对冲击地压问题,需通过合理选择施工机械、控制施工速度、土壤改良、水分控制、监测与预警等措施的综合应用,减小地面沉降和地面塌陷的风险,确保工程的安全与稳定性。
冲击地压与岩爆、矿震等,都是一个系列的因人为开采而引发的工程动力事件,目前泛指的冲击地压实质上是冲击地压的最后阶段,即冲击地压显现。
只有严格经过冲击启动、冲击能量传递、冲击地压显现三个阶段,弹性波在围岩、设备、人员之间传递,造成损坏结果的才是冲击地压事件。
冲击地压一般发生在沉积岩层的煤岩层采掘空间,冲击规模达到巷道闭合,并能迁延近千米。
在冲击地压矿井,煤炮是一种冲击地压“半途夭折”的事件,即冲击启动了,但是冲击能量在传递过程中大幅衰减,导致三个阶段没有完成,因而没有表现出采掘空间被破坏的现象。
目前,冲击地压主要靠现象判断,不能通过微震能量级别等来监测,因为冲击地压显现不但与能量级别有关,还和震源位置关系较大。
冲击地压不像地震,它由人为的不合理行为诱发,因而也是可以人为干预的。
第一章冲击地压概述第一节冲击地压的概念、特征及分类一、冲击地压的概念冲击地压属矿井动力现象,是矿山压力的一种特殊显现形式。
可以定义为:矿山井巷和采场周围煤岩体,由于变形能的释放而产生的以突然、急剧、猛烈的破坏为特征的动力现象。
简单地讲,冲击地压就是煤(岩)体的突然破坏现象。
它是影响煤矿安全生产的重大灾害之一。
冲击地压在我国不同地区的煤矿和不同书刊中有不同的称谓,常见的有“冲击矿压”、“矿山冲击”、“煤爆”等。
在具体矿山地质条件下,矿井的开拓准备方式、开采方法及其工艺参数一经确定,也就基本确定了采场和巷道支架上的载荷特征和数值。
随着采掘工作的展开,采场和巷道附近岩石中可能发生不同形式的变形和破坏过程,导致一系列矿山压力现象的发生。
这些过程的组合、范围和强度可能各不相同,采掘巷道会表现出不同的状态。
有的巷道可以保存很长时间,而有的巷道掘出后很快就失去稳定性。
采场和巷道围岩的破坏规模和延续时间的差异是很大的,规模上可以是围岩产生破裂直至波及地表的大范围岩层移动;延时上可以是几周、几个月或几年的缓慢破坏,直至突然发生冲击式破坏。
破坏过程也是随着岩石的力学性质、地质因素和开采技术条件的不同而变化的。
因此,研究采场和巷道围岩破坏现象的实质,对安全开采具有重要意义。
一般的矿山压力现象及其显现规律,诸如顶底板闭合、支架折损、冒顶、片帮和底鼓、围岩应力分布规律等,都带有一定的普遍性。
在某些特定条件下发生的特殊的矿山压力现象,例如,冲击地压、顶板大面积来压、煤和瓦斯突出、矿震等矿山四大动力现象,对生产及矿工安全都具有很大威胁。
这些现象具有突然发生的特点,呈现明显的动力特征,它们之间既有区别又有联系。
其区别主要是发生机理各异,其联系主要表现在它们可以互为诱发因素,都具有动力特征,并且存在介于两种动力现象之间的“中间型”动力现象。
目前,上述动力现象等有关术语的运用已渐趋统一。
冲击地压的同义词有岩爆、煤爆、矿山冲击、岩石突出等。
冲击地压(岩爆)是井巷或工作面周围岩体,由于弹性变形能的瞬时释放而产生的一种以突然、急剧、猛烈的破坏为特征的动力现象。
根据原岩(煤)体应力状态不同,冲击地压可分为3类:重力型冲击地压、构造应力型冲击地压、中间型或重力一构造型冲击地压。
冲击地压的特点:(1)一般没有明显的预兆,难于事先确定发生的时间、地点和冲击强度;(2)发生过程短暂,伴随巨大声响和强烈震动;(3)破坏性很大,有时出现人员伤亡。
2.冲击地压的预测方法目前,冲击地压的预测方法主要有以下几种:(1)钻屑法。
钻屑法是通过在煤体中打小直径(42^50~)钻孔,根据排出的煤粉量及其变化规律以及钻孔过程中的动力现象鉴别冲击危险的一种方法,目前在我国应用较普遍。
钻屑法是我国《煤矿安全规程》规定采用的冲击危险程度监测和解危措施效果检验的主要方法。
(2)声发射和微震监测方法。
声发射监测的过程主要是对冲击地压前兆信息的统计,冲击危险的判别依据是能率、事件频度及其变化规律,单个声发射事件的幅度、延续时间、频率等参数作为判别冲击危险的参考指标。
(3)综合指数法。
综合指数法是在进行采掘工作前,首先分析影响冲击地压发生的主要地质和开采技术因素,在此基础上确定各个因素对冲击地压的影响程度及其冲击危险指数,然后综合评定冲击地压危险状态的一种区域预测方法。
3.冲击地压的防治措施根据发生冲击地压的成因和机理,防治措施分为两大类:一类是防范措施;另一类是解危措施。
(1)防范措施。
防范措施主要包括:预留开采保护层;尽量少留煤柱和避免孤岛开采;尽量将主要巷道和硐室布置在底板岩层中;回采巷道采用大断面掘进;尽可能避免巷道多处交叉;加强顶板控制;确定合理的开采程序;煤层预注水,以降低煤体的弹性和强度;等等。
(2)解危措施。
冲击地压解危措施包括卸载钻孔、卸载爆破、诱发爆破和煤层高压注水等。
二、实时监控,超前预防。
该矿为准确预测预报冲击地压灾害,引进波兰防治冲击地压技术,在全国首家建成投用了矿井冲击地压危险区域定位系统。
冲击地压及防治技术培训兴隆庄煤矿冲击地压及防治技术培训本培训共分为六讲第一讲冲击地压概述第二讲冲击地压发生的机理第三讲冲击地压的影响因素第四讲冲击地压预测方法第五讲冲击地压防治措施1 冲击地压概述1.2 冲击地压的显现特征(1)突发性:冲击地压发生前一般无明显前兆,冲击过程短暂,难以确定发生的时间、地点的强度。
(2)多样性:一般表现为煤爆(煤壁爆裂、小块抛射)、浅部冲击和深部冲击。
最常见的是煤层冲击,也有顶板冲击和底板冲击,少数矿井发生岩爆。
(3)破坏性:往往造成煤壁片帮、顶板可能有瞬间明显下沉;有时底板突然鼓起甚至接顶;常常有大量煤块甚至上百立方米的煤体突然破碎并从煤壁抛出,堵塞巷道,破坏支架;从后果来看冲击地压往往造成人员伤亡和巨大的生产损失。
(4)复杂性:在自然地质条件上,除褐煤以外的各种煤种都记录到冲击现象,采深从200~1000m,各种地质条件都发生过冲击地压。
在生产技术条件上,各种采煤方法都出现了冲击类型:第一类:底板冲击(鼓起)型:东滩矿42轨3#提(两次修复)、43上07轨顺、143上06(西)工作面;第二类:顶板冲击(下沉)型:东滩矿43上04(北)工作面运顺、济三矿6300工作面辅助顺槽,东滩矿4305工作面切眼导硐;该类冲击具有顶板活动诱发冲击的特点。
第三类:巷帮冲击型:济三矿6303工作面辅助顺槽;北京:门头沟煤矿是我国冲击地压最严重的矿井之一,现在是木城涧、大安山矿和房山矿具有冲击危险。
黑龙江:鸡西、鹤岗。
辽宁:抚顺矿务局,胜利矿为最早,而龙凤矿最为严重,现在是老虎台矿较严重。
阜新(五龙、孙家湾)、北票(台吉、冠山)。
开滦:唐山矿,开滦矿务局唐山矿的冲击地压大多发生在两面或三面临空的半岛形或孤岛形煤柱中。
徐州矿务局,三河尖矿为“三硬”矿区,冲击地压危害较严重。
旗山矿与权台矿同属“三软”矿井,事实上这两个矿都曾发生了较为严重的冲击地压事故。
四川:砚台、天池。
山西:大同。
山东省从1960年到2004年共在13个矿井发生231次冲击地压、死亡25人,重伤46人。
冲击地压,也称为岩爆,是矿山开采中一种极具破坏性的动力现象。
它是由于岩石体内应力的瞬间释放而导致的突发性、猛烈的岩石破裂和弹射。
一、冲击地压的产生原因冲击地压的产生原因较为复杂,但主要可以归结为以下几点:地质因素:岩石的物理性质、结构构造和应力状态是决定冲击地压发生的基本因素。
某些岩石,如硬岩和脆性岩石,由于其强度高、弹性大,容易积蓄大量的弹性变形能,当这些能量超过岩石的强度极限时,就会发生冲击地压。
开采因素:开采深度、开采方法、开采顺序等都会影响冲击地压的发生。
随着开采深度的增加,岩石的应力状态变得更加复杂,发生冲击地压的可能性也随之增大。
环境因素:地震、爆破等外部动力因素也可能诱发冲击地压。
二、冲击地压的危害冲击地压的危害是多方面的,主要体现在以下几个方面:人员伤亡:冲击地压发生时,岩石的瞬间破裂和弹射会对人员造成严重的伤害,甚至死亡。
设备损坏:冲击地压产生的强烈震动和冲击波会对周围的设备、设施造成损坏,影响正常的生产活动。
生产中断:冲击地压发生后,往往需要对现场进行清理和修复,这将导致生产中断,给企业带来巨大的经济损失。
安全隐患:冲击地压的发生可能会引发其他的安全隐患,如瓦斯突出、火灾等,进一步加剧灾害的严重性。
三、国内外安全事故1)辽宁阜新孙家湾煤矿冲击地压事故辽宁阜新孙家湾煤矿的冲击地压事故是近年来国内最为严重的矿山灾害之一。
该事故发生在阜新矿业(集团)有限责任公司孙家湾煤矿海州立井,事故共造成214人死亡,30人重伤,直接经济损失4968.9万元。
这起冲击地压事故给采矿带来的具体危害包括:工程体破坏:冲击地压发生时,巷道的支架被强大的冲击力摧毁,大量的煤和岩石涌入巷道,导致巷道堵塞。
这不仅使救援工作变得异常困难,也给后续的清理和修复工作带来了巨大的挑战。
设备损坏:冲击地压产生的强烈震动导致矿井内的通风、排水、提升等设备受到严重损坏,很多设备无法继续使用。
这不仅影响了矿山的正常生产,也给企业的经济效益带来了巨大的损失。
岩爆,也称冲击地压,它是一种岩体中聚积的弹性变形势能在一定条件下的突然猛烈释放,导致岩石爆裂并弹射出来的现象。
岩爆,轻微的岩爆仅有剥落岩片,无弹射现象,严重的可测到4.6级的震级,烈度达7一8度,使地面建筑遭受破坏,并伴有很大的声响。
岩爆可瞬间突然发生,也可以持续几天到几个月。
发生岩爆的条件是岩体中有较高的地应力,并且超过了岩石本身的强度,同时岩石具有较高的脆性度和弹性,在这种条件下,一旦由于地下工程活动破坏了岩体原有的平衡状态,岩体中积聚的能量导致岩石破坏,并将破碎岩石抛出。
发生条件:在硬脆岩体高地应力地区,硐室开挖过程中发生岩爆。
发生原因:围岩强度适应不了集中的过高应力而突发的失稳破坏。
防治措施:应力解除、注水软化和使用锚栓-钢丝网-混凝土防爆支护等。
岩爆是岩石工程中围岩体的突然破坏,并伴随着岩体中应变能的突然释放,是一种岩石破裂过程失稳现象。
岩爆-简介岩爆是深埋地下工程在施工过程中常见的动力破坏现象,当岩体中聚积的高弹性应变能大于岩石破坏所消耗的能量时,破坏了岩体结构的平衡,多余的能量导致岩石爆裂,使岩石碎片从岩体中剥离、崩出。
岩爆往往造成开挖工作面的严重破坏、设备损坏和人员伤亡,已成为岩石地下工程和岩石力学领域的世界性难题。
轻微的岩爆仅剥落岩片,无弹射现象。
严重的可测到4.6级的震级,一般持续几天或几个月。
发生岩爆的原因是岩体中有较高的地应力,并且超过了岩石本身的强度,同时岩石具有较高的脆性度和弹性。
这时一旦地下工程破坏了岩体的平衡,强大的能量把岩石破坏,并将破碎岩石抛出。
预防岩爆的方法是应力解除法、注水软化法和使用锚栓-钢丝网-混凝土支护。
[1]岩爆-产生的条件1.近代构造活动山体内地应力较高,岩体内储存着很大的应变能,当该部分能量超过了硬岩石自身的强度时;2.围岩坚硬新鲜完整,裂隙极少或仅有隐裂隙,且具有较高的脆性和弹性,能够储存能量,而其变形特性属于脆性破坏类型,当应力解除后,回弹变形很小; 3.埋深较大(一般埋藏深度多大于200m)且远离沟谷切割的卸荷裂隙带;4.地下水较少,岩体干燥; 5.开挖断面形状不规则,大型洞室群岔洞较多的地下工程,或断面变化造成局部应力集中的地带。
冲击地压特征及分类集团企业公司编码:(LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-冲击地压特征及分类冲击地压又称岩爆,是指井巷或工作面周围岩体,由于弹性变形能的瞬时释放而产生突然剧烈破坏的动力现象,常伴有煤岩体抛出、巨响及气浪等现象。
它具有很大的破坏性,是煤矿重大灾害之一。
1992年以前,我国有50余个煤矿发生了冲击地压。
比较突出的有北京矿务局门头沟煤矿、抚顺矿务局龙风煤矿、枣庄矿务局陶庄煤矿、大同矿务局忻州窑煤矿、四川省天池煤矿和新汶矿务局华丰煤矿等。
2008年6月5日15时57分,河南省渑池县果园乡附近发生3.5级地震,3分钟后,义煤集团公司千秋煤矿突发冲击地压,造成750米——850米处巷道瞬间被毁,正在该段修理巷道的20名矿工被困井下。
冲击地压发生后,义煤集团公司迅速成立了抢险救灾领导小组,紧急启动应急救援预案,实施抢险救援。
截至6月6日4时,20名被困矿工中,9人死亡,11人获救。
获救矿工正在医院接受治疗,没有生命危险。
世界上几乎所有国家都不同程度地受到冲击地压的威胁。
1783年英国在世界上首先报导了煤矿中所发生的冲击地压现象。
以后在前苏联、南非、德国、美国、加拿大、印度、英国等几十个国家和地区,冲击地压现象时有发生。
在我国,冲击地压最早于1933年发生在抚顺胜利煤矿。
以后,随着开采深度的增加和开采范围的不断扩大,北京、抚顺、枣庄、开滦、大同、北票、南桐等矿区的许多矿井,都先后有冲击地压现象发生。
随着开采深度的不断增加,冲击地压的危害将更加突出。
我国煤矿冲击地压特征1、突发性。
发生前一般无明显前兆,冲击过程短暂,持续时间为几秒到几十秒。
2、一般表现为煤爆(煤壁爆裂、小块抛射)。
浅部冲击(发生在煤壁2m~6m范围内,破坏性大)和深部冲击(发生在煤体深处,声如闷雷,破坏程度不同)。
最常见的是煤层冲击,也有顶板冲击和底板冲击,少数矿井发生了岩爆。
在煤层冲击中,多数表现为煤块抛出,少数为数十平方米煤体整体移动,并伴有巨大声响、岩体震动和冲击波。
冲击地压(岩爆)是井巷或工作面周围岩体,由于弹性变形能的瞬时释放而产生的一种以突然、急剧、猛烈的破坏为特征的动力现象。
根据原岩(煤)体应力状态不同,冲击地压可分为3类:重力型冲击地压、构造应力型冲击地压、中间型或重力一构造型冲击地压。
冲击地压的特点:(1)一般没有明显的预兆,难于事先确定发生的时间、地点和冲击强度;(2)发生过程短暂,伴随巨大声响和强烈震动;(3)破坏性很大,有时出现人员伤亡。
2.冲击地压的预测方法目前,冲击地压的预测方法主要有以下几种:(1)钻屑法。
钻屑法是通过在煤体中打小直径(42^50~)钻孔,根据排出的煤粉量及其变化规律以及钻孔过程中的动力现象鉴别冲击危险的一种方法,目前在我国应用较普遍。
钻屑法是我国《煤矿安全规程》规定采用的冲击危险程度监测和解危措施效果检验的主要方法。
(2)声发射和微震监测方法。
声发射监测的过程主要是对冲击地压前兆信息的统计,冲击危险的判别依据是能率、事件频度及其变化规律,单个声发射事件的幅度、延续时间、频率等参数作为判别冲击危险的参考指标。
(3)综合指数法。
综合指数法是在进行采掘工作前,首先分析影响冲击地压发生的主要地质和开采技术因素,在此基础上确定各个因素对冲击地压的影响程度及其冲击危险指数,然后综合评定冲击地压危险状态的一种区域预测方法。
3.冲击地压的防治措施根据发生冲击地压的成因和机理,防治措施分为两大类:一类是防范措施;另一类是解危措施。
(1)防范措施。
防范措施主要包括:预留开采保护层;尽量少留煤柱和避免孤岛开采;尽量将主要巷道和硐室布置在底板岩层中;回采巷道采用大断面掘进;尽可能避免巷道多处交叉;加强顶板控制;确定合理的开采程序;煤层预注水,以降低煤体的弹性和强度;等等。
(2)解危措施。
冲击地压解危措施包括卸载钻孔、卸载爆破、诱发爆破和煤层高压注水等。
二、实时监控,超前预防。
该矿为准确预测预报冲击地压灾害,引进波兰防治冲击地压技术,在全国首家建成投用了矿井冲击地压危险区域定位系统。
该系统集成数字DTSS传输系统,实现了矿井震动定位、震动能量计算及震动的危险评价,并编制和查看各种相关表格和震动记录,自动生成相关报告。
该系统安装完成后,运行状况良好,已记录多次震动现象,定位点附近的巷道及工作面均有不同程度的震感响声,为今后防治冲击地压,保障职工安全生产奠定了基础。
同时采用实验室实验、理论分析、系统开发与现场试验及应用相结合的方法,利用数理统计、损伤力学、流变力学、突变理论,借助现代电子和计算机技术,建立了煤岩变形破裂过程电磁辐射力-电耦合模型,确定了模型参数的取值范围,研制了冲击地压电磁辐射连续监测仪和配套软件,建立了冲击地压电磁辐射监测系统,实现了数据的实时采集、图形和表格显示,历史数据的读取、图形和表格显示及数据统计分析,实现了对冲击地压危险的可视化监测。
该项目在该矿4层煤1409工作面冲击地压监测预报中得到了成功应用。
摸索出了监测预报的临界值,找出了电磁辐射规律,实现了电磁辐射的可视化连续监测,保证了冲击地压工作面的安全开采,为采矿业防治冲击地压进行了有益的探索。
依靠科技,综合治理。
该矿先后投入资金250万元,对冲击地压进行治理,特别是2001年以来,先后与煤科总院北京开采所、中国矿业大学、山东科技大学、辽宁工程技术大学等研究单位开展多项冲击地压研究工作,研究制定了解危措施,预测、预报、防治方案;重新规划了四层煤的开采布局、开采程序、巷道设计和开采方法。
合并采区跨上山开采,制订了开采保护层的“采六保四”方案;还采取国际先进的煤粉监测、矿压监测、矿震监测、钻孔应力计监测,严密监测矿压动态;为加强防护,还采取了煤层注水、爆破卸压、工作面匀速推采、提高支架支设质量等方法,提高了工作面抗灾能力;推广了综采放顶煤开采,避开了上分层开采、放炮的影响,改变了工作面上覆岩层的组合,降低了工作面围岩的应力,有效遏制了冲击地压。
2007年以来,该矿先后组织两次专家论证会,并邀请波兰专家团对该矿1410冲击地压工作面的安全生产进行了安全评价,制定了周密的封闭、启封恢复生产措施,成功启封了1410工作面。
1410工作面成功启封,实现了煤层应力集中与释放的自然平衡,优化了上平巷巷道层位布置,降低了上平巷掘进期间的冲击危险,保证上平巷的安全掘进,完成了“1410上顺槽无煤柱掘进技术”等一批科研创新项目,为深部冲击地压巷道安全、快速掘进总结了一整套成功经验,经过一年的共同努力,1410工作面实现了安全生产,保证了上平巷的安全掘进,工作面累计生产原煤40余万余吨,掘进进尺550余米,为矿井经济效益的提高奠定了基础。
总工程师为首的冲击地压治理领导小组和专门负责冲击地压防治管理的“技术工程项目部”,全员动员,强化冲击地压防治管理。
先后制定了“华丰煤矿冲击地压防治实施细则”、“华丰煤矿冲击地压防治管理规定”等11项制度、规定,规定具有冲击危险的采掘工作面生产期间,每天下午由分管副总工程师主持召开一次防冲会,每月由总工程师主持召开一次防冲例会;四层煤综采、综放工作面及掘进头严格执行冲击危险的监测预报制度;技术工程项目部对工作面的冲击危险每天一预报,并在每天的生产会上进行通报;生产过程中现场出现明显压力增大或微震明显增多时,分管副总工程师要立即组织人员进行分析,落实监测及解危措施;井下所有施工地点发生明显冲击地压(矿震)现象时如:响声明显、震感强烈、对现场有明显破坏现象时,要及时向生产调度室汇报;现场出现冲击危险时,及时落实针对性治理措施。
做到不落实防冲措施不生产,冲击危险不消除不生产。
总工程师为首的冲击地压治理领导小组和专门负责冲击地压防治管理的“技术工程项目部”,全员动员,强化冲击地压防治管理。
先后制定了“华丰煤矿冲击地压防治实施细则”、“华丰煤矿冲击地压防治管理规定”等11项制度、规定,规定具有冲击危险的采掘工作面生产期间,每天下午由分管副总工程师主持召开一次防冲会,每月由总工程师主持召开一次防冲例会;四层煤综采、综放工作面及掘进头严格执行冲击危险的监测预报制度;技术工程项目部对工作面的冲击危险每天一预报,并在每天的生产会上进行通报;生产过程中现场出现明显压力增大或微震明显增多时,分管副总工程师要立即组织人员进行分析,落实监测及解危措施;井下所有施工地点发生明显冲击地压(矿震)现象时如:响声明显、震感强烈、对现场有明显破坏现象时,要及时向生产调度室汇报;现场出现冲击危险时,及时落实针对性治理措施。
做到不落实防冲措施不生产,冲击危险不消除不生产。
冲击地压是世界采矿业的难题,一度困扰着山东新汶矿业集团华丰煤矿的安全生产。
该在灾害面前不气馁,形成共识、强化管理、实时监控、超前预防、依靠科技、综合治理,经过十多年艰苦探索与实践,形成了一整套切实可行的冲击地压综合预防体系,确保了矿井安全生产,使矿井获得新生。
形成共识,强化管理。
该矿自1992年以来,共发生破坏性冲击地压100余次,特别是该矿冲击地压发生在四层煤,该层煤煤质好、煤层厚、储量大,产量占矿井总产量的70%,是华丰煤矿的“生命线”。
冲击地压不治,矿井将面临着生存的危机。
该矿形成了“治理冲击地压就是解放生产力,发展生产力”的共识。
专门成立了以矿长、生产矿长、采用斜竖井结合阶段水平大巷开拓方式及综合机械化放顶煤采煤方法开采。
近年来,随着开采深度的增加及接触深部复杂的地质构造,开采区域已深入到足以产生冲击的构造应力场和重力应力场的“临界深度”,因此频繁发生冲击地压。
特别是进入—580m水平下段及北翼开采后,逐渐接触到深部复杂的地质构造及煤层产状,冲击地压显现越来越频繁,冲击强度及破坏程度逐渐加大。
其显现特征:一是震级不大的煤爆发生较为频繁,但威力不大,偶有片帮和煤块抛射现象;二是浅部冲击和深部冲击较为强烈,但深部冲击是发生在煤层深处,虽然威力(震级)较大,地面震感明显,但井下破坏性不明显;三是浅部冲击地面震感不明显或无震感,但对井下作业地点危害最大,发生前有时出现片帮、瓦斯增大或出现爆豆声响等前兆。
然而多数发生时没有这些宏观前兆而突然发作,破坏性较大,有时造成严重片帮、冒顶和底鼓、摧毁支架、堵塞巷道及颠翻设备;四是冲击发生过程短暂,持续时间一般几秒至十几秒。
虎台煤业分公司从1993~2002年共发生冲击地压38383次,其中大于1级(里氏震级)9315次,大于2级655次,大于3级44次,最大级达3.7级。
1.2 冲击地压的分布特点自1993年起至今,冲击地压虽然遍布矿井各个区域,但主要集中在55001#二期综放面、54003#综放面运输顺槽、68001#综放面运输顺槽、炮采已采区、—630m中央主副巷、63006#—II已采综放面、68002#综放面、炮采区、78001#综放面I~III期及78002#综放面开切眼等共计10个局部区域。
其分布具有以下特点:①地质构造带如断层附近、向背斜轴部,是冲击地压多发带;②采深越大,冲击地压发生的次数越多;③孤岛煤柱区是冲击地压严重采区;④综放面一分层(开采三分层煤)冲击地压显现强烈;⑤综放面一分层开采初期及接近终采时,冲击地压发生的较频繁;⑥二分层(缓压带)几乎不发生冲击地压;⑦从2001年下半年开始冲击地压发生的次数呈下降趋势。
2 冲击地压的成因2.1 地质构造的因素构造应力场既是地壳构造运动和断裂活动的动力因素,又是地层中区域应力状态的重要组成部分。
在构造应力场的作用下,一方面形成新的断裂组合,同时对井下开采过程中的各种动力现象的发生起着至关重要的决定作用,构造应力是孕育冲击地压的主要动力环境因素。
(1)矿区煤田构造分析。
抚顺矿区的构造位于天山一阴山巨型纬向构造带和华夏式构造带交接复合部位,其特殊位置决定了其地质构造比较复杂,是一个由多元构造体系复合而形成的多元、多向和多序的构造体系,主要有东西向阴山构造带和北东50°~60°华夏式构造带两种。
(2)地质构造对冲击地压的影响。
老虎台井田位于抚顺煤田向斜中部,其中东翼,是一个东向西的向斜构造,西翼是一个北向南的缓向斜构造,共有14条大断层。
F1和Fl a断层是控制区域内构造环境的主要因素。
矿区所发生的较大规模的冲击地压主要是受断层和构造的特征、空间位置以及它们之间的相互关系所控制。
从老虎台井田内部的小的环境看,14条大断层及周围形成的向背斜构造和次一级的断裂构造,是引发冲击地压的主要原因,也是冲击地压发生次数最密集(特别是大震级)的地方。
2.2 开采深度的因素近年来随采深增加,冲击地压次数明显增加,特别是1级以上冲击地压次数大幅度上升,从1993年的466次增加到2001年的2024次。
从冲击地压发生实际情况分析,如果单从重力(开采深度)角度分析,总的看冲击地压发生次数和震级是与采深成正比,但在复杂的地质构造带附近,冲击地压发生的次数和震级有时与采深并不成正比。