冲击地压防治基础知识
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冲击地压防治措施质量通病防治措施方案一说到冲击地压,脑海中瞬间浮现出矿井深处,岩石层因为应力集中而突然释放的巨大能量。
这股力量不仅威胁着矿工的生命安全,还可能导致设备损坏、生产停滞。
防治冲击地压,是矿山安全生产的头等大事。
我就结合自己十年的经验,和大家聊聊如何针对性地解决冲击地压防治中的质量通病。
1.地质勘探阶段在矿井建设前,必须对地质条件进行详细勘探。
这不仅仅是看看地形地貌,更要分析岩石的物理力学性质、地应力分布情况。
如果勘探不到位,后续的防治措施就像是盲人摸象,难以取得预期效果。
2.矿井设计阶段矿井设计要充分考虑冲击地压的防治。
比如,井筒布置要避免应力集中,矿井开拓时要选择合适的开拓方式,减少对围岩的扰动。
还要预留足够的防护空间,为后续的防治工作提供条件。
3.生产过程中的防治措施(1)优化生产布局生产过程中,要尽量避免在同一区域进行高强度作业,减少对围岩的扰动。
同时,要合理布置工作面,避免工作面推进速度过快,导致应力集中。
(2)加强监测监控对冲击地压的监测监控是防治工作的关键。
要定期对矿井内的应力、位移、声响等进行监测,发现异常情况要及时采取措施。
(3)采用先进的防治技术随着科技的发展,越来越多的先进技术应用于冲击地压防治。
比如,采用水力压裂、深孔爆破等技术,可以有效降低岩石的应力,减少冲击地压的发生。
咱们说说质量通病的防治措施:1.提高施工质量施工质量是防治工作的基础。
要从人员培训、工艺流程、设备管理等方面入手,确保施工质量符合要求。
2.加强监督检查监督检查是确保防治措施落实到位的重要手段。
要建立健全的监督检查机制,对防治工作进行全面、细致的检查。
3.及时整改问题在防治过程中,发现问题要及时整改。
对于重复出现的问题,要深入分析原因,制定针对性的整改措施。
4.加强技术创新技术创新是提高防治效果的关键。
要鼓励企业加大研发投入,推动新技术、新工艺、新设备的研发和应用。
我想说的是,冲击地压的防治是一项系统工程,需要各方共同努力。
矿井防治冲击地压的要求首先,要求加强煤柱的支护稳定。
煤柱是矿山地压的主要承载体,稳定煤柱的支护是防冲击地压的重要手段。
要合理确定煤柱的宽度和长度,选择适当的支护方式,采用合适的支护材料和设备,保持煤柱的强度和稳定性,避免因煤柱的下沉和破碎引起冲击地压。
同时,对于已经发生下沉和破碎的煤柱,要及时进行加固和修复,保证煤柱的稳定性。
其次,要求合理布置采空区。
采空区是冲击地压的主要形成地点,合理布置采空区是防治冲击地压的关键措施。
要根据矿床的特点和采矿工艺的要求,合理选择开采方法,控制采空区的形状和尺寸,减少采空区对邻近煤柱的影响,提高煤柱的稳定性。
此外,要对采空区进行及时的填充和支护,减少采空区的变形和下沉,防止冲击地压的形成。
再次,要求合理布置巷道和采煤工作面。
巷道和采煤工作面是矿井地压的主要传导通道,合理布置巷道和采煤工作面是防治冲击地压的重要手段。
要根据地质条件和煤层厚度,合理选择巷道的形式和位置,减少巷道对周围煤柱的影响。
对于采煤工作面,要合理布置采动顺序和工作面长度,控制采动速度和采高,减少煤柱的变形和破碎,防止冲击地压的发生。
最后,要求加强监测和预警。
冲击地压的预警和监测是防治冲击地压的关键环节。
要建立完善的监测系统,对煤柱、采空区和巷道进行实时、连续的监测,掌握其变形和下沉情况。
同时,要根据监测数据,及时预警冲击地压的发生,采取相应的措施和调整矿山生产计划,保证矿井的安全生产。
总之,矿井防治冲击地压的要求包括加强煤柱支护稳定、合理布置采空区、合理布置巷道和采煤工作面,以及加强监测和预警。
只有全面贯彻这些要求,才能有效地减少冲击地压对矿井的安全生产造成的威胁。
防治煤矿冲击地压细则
防治煤矿冲击地压是确保煤矿安全生产的重要措施。
以下是防治煤矿冲击地压的细则:
1. 采煤工作面布置方案:合理布置采煤工作面,避免面压过大,同时考虑控制界限、支护设备的布置等因素。
2. 支护设备的选择和安装:选择符合规范要求的支护设备,保证支护的牢固和稳定,同时安装合理的支护密度和支护方式。
3. 煤柱保护措施:对于不能充分支护的煤柱,采取加强保护措施,如人工钢架、预裂裂隙等。
4. 预测和监测:采取科学的预测和监测手段,对煤层顶板、煤柱等进行监测和预警,及时采取措施减轻冲击地压的影响。
5. 配套施工措施:根据煤矿实际情况,采取配套措施,如注浆加固、土方支护等,保障工作面安全稳定。
6. 员工培训和安全意识的提高:对煤矿员工进行冲击地压的防治知识培训,提高员工的安全意识和应急处置能力。
7. 加强技术研究和交流:加强对冲击地压形成机理、控制技术等方面的研究,与专业机构和其他矿山进行技术交流,共同提高冲击地压防治水平。
以上细则是防治煤矿冲击地压的基本措施,煤矿企业在实施过程中应根据实际情况进行具体的操作和调整。
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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。
冲击地压防治原则冲击地压是指在煤矿等地下工程中,由于采煤工作导致的岩层破裂、沉陷以及地压的瞬时性和局部性变化。
为了预防和控制冲击地压,制定了一系列的防治原则。
以下是一些常见的冲击地压防治原则:综合防治原则:原则:采用多种综合措施,包括技术、管理和法规等手段,综合治理冲击地压。
说明:综合防治强调不仅仅依赖某一项技术手段,而是通过多种手段协同作用,全面提高地压控制水平。
提前预测原则:原则:提前对地压进行预测和评估,采取相应的防治措施。
说明:在采矿前对矿区的地质和地压条件进行详细的预测,有针对性地制定防治方案,减少地压对采矿过程的影响。
强化支护原则:原则:通过加强巷道支护,提高巷道的稳定性,减轻地压对巷道的影响。
说明:采用有效的支护材料和技术,结合地质条件,合理设置支护结构,确保巷道在采煤过程中的稳定性。
分区分段原则:原则:对采煤区域进行合理的分区分段管理,根据地质条件和采煤进度制定相应的防治方案。
说明:根据不同地段的地质条件和采煤进度,有针对性地制定不同的防治措施,保证不同区域的地压控制。
适时适度原则:原则:在采煤过程中,根据地质变化和地压情况,及时调整和改进防治措施。
说明:对于地质条件的变化或者地压反应的变化,需要及时调整防治策略,保持其适时适度。
科学监测原则:原则:建立科学的地压监测体系,通过实时监测数据指导防治工作。
说明:利用地压监测仪器和技术,对巷道、煤柱等进行实时监测,及时获取地压信息,为决策提供科学依据。
预留留采原则:原则:在采矿过程中预留足够的支柱或留煤柱,以减缓地压的传递速度。
说明:针对地质条件,合理设计采矿方案,留取足够的支柱或煤柱,降低地压的传递速度,减轻地压对巷道和设备的冲击。
这些原则为冲击地压的防治提供了指导,结合具体矿井的地质条件和采煤方案,制定相应的防治措施,有助于确保地下工程的安全和稳定进行。
冲击地压防治措施冲击地压是指在地下掘进、开挖等工程施工过程中,由于地质条件、人工挖掘或机械震动等原因引起的地下岩层的塌陷、熔散或者水土流失的现象。
冲击地压对工程施工安全和环境保护都有着严重的影响,因此需要采取一系列的防治措施来降低冲击地压的危害。
一、地质勘察与监测1.进行详细的地质勘察,了解地层的结构、岩性、倾角等情况,评估地质条件对冲击地压的影响。
2.在施工前进行地质监测,利用现代仪器设备对地下岩层进行连续和实时的监测,及时掌握岩层的变化情况。
二、合理布置施工工序和工艺1.合理制定施工工序和工艺,避免重复开挖、反复负荷等不必要的工序和工艺。
2.尽量采用人工开挖,减少机械震动对岩层的影响。
3.选择合适的爆破参数,控制爆破震动,减小地压的扩散范围。
三、加固地层和防护措施1.利用地下空腔、井道等坚固的结构物来增加地层的支撑力,减小地层的塌陷变形。
2.在地下施工区域内加设支撑结构,如地下钢梁、混凝土墙等,增加地层的承载力。
3.在施工区域外围设置防护措施,如地下注浆、地下注水等,防止地下水土流失和地下岩层熔散。
四、临时支护和固结加固1.采用钢支撑、木支撑或混凝土支撑等方式进行临时支护,稳定地下岩层。
2.通过注浆、固结等方式加固地下岩层,提高地层的稳定性和承载力。
3.利用钢筋网格和锚杆等材料进行地层的加固,并进行监测和维护。
五、定期检查和维护1.定期对施工区域进行检查和维护,发现问题及时处理,避免地层的进一步塌陷和熔散。
2.建立健全的施工安全和环境监督机制,加强对施工过程的监管和管理,确保防治措施的有效实施。
综上所述,冲击地压防治措施包括地质勘察与监测、合理布置施工工序和工艺、加固地层和防护措施、临时支护和固结加固以及定期检查和维护等方面。
通过采取这些措施,可以减小冲击地压对工程施工和环境的危害,保障施工的安全和环境的可持续发展。
浅谈冲击地压的危害和防治作者:宋权来源:《科技创新导报》2012年第07期摘要::本文对矿井冲击地压形成、危害及防治各种方法进行了阐述,对煤矿冲击地压预防和治理提出了合理化建议。
关键词:冲击地压危害综合防治中图分类号:TD324 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)03(a)-0243-011 冲击地压现象及形成原因冲击地压是在指开采过程中,积聚在煤岩体中的弹性变形能量,在一定的条件下瞬间释放出来,产生一种以突然、急剧、猛烈破坏为特征的动力现象。
常伴有很大的响声、煤岩体震动和冲击波,在一定范围内可以感到地震;有时向采掘空间抛出大量的煤块或岩块,形成很多煤尘,释放出大量的瓦斯。
冲击地压的形成是由于煤岩体在高应力作用下内部积聚有大量的弹性能,同时部分岩体接近极限平衡状态。
当采掘工作面接近这些地方时,岩体力学平衡状态被破坏,积聚的弹性能突然释放。
因此,冲击地压的形成和煤岩层中的应力变化和积聚的弹性潜能密切相关。
2 冲击地压的危害2.1 冲击地压对人员安全的危害由于冲击地压在瞬间发生,站在底板上的人有可能被弹起甩出,造成伤害;或被颠覆的设备挤伤;巷道或工作面抛出的煤块也可能击打人员造成伤害;或被抛出的煤岩体掩埋。
2011年11月3日河南义马煤业集团千秋矿发生冲击地压事故,致使75人被困,虽经全力救援仍造成10人死亡。
2.2 冲击地压对设备的破坏冲击地压发生的煤层片帮或抛出的煤块会挤倒或打倒支柱,顶底板的剧烈震动会造成瞬间猛烈加载压坏支架、支柱,使其泄液或鼓缸而失去支撑作用,发生倾倒或损坏。
输送机、轨道等设备可能被震动、推移及变形。
2.3 冲击地压对地表建筑的影响高强度的冲击地压还可能对地表建筑物造成破坏,轻则导致建筑物产生裂隙,重则引起建筑物开裂、倒塌,甚至可能会造成像地震一样的灾难性后果。
3 防冲击地压综合防治方法由于冲击地压发生机理比较复杂,发生前往往没有明显宏观预兆而极难预防。
防治煤矿冲击地压细则模版一、前言煤矿冲击地压是煤矿生产过程中常见的地质灾害之一,对矿井运营和矿工的安全造成严重威胁。
为了有效防治煤矿冲击地压,保障矿工的生命财产安全,制定本防治煤矿冲击地压细则模版,指导煤矿管理人员和矿工全面了解冲击地压的特点、预测方法和防治措施,提高煤矿的安全运营水平。
二、冲击地压的特点1. 定义:煤矿工作面推进引起煤层或附近岩层破裂变形,产生的超前破碎带、推进压实带及支承封闭带导致矿井压力骤增,引起的一种地质灾害称为冲击地压。
2. 特点:a) 冲击地压具有突发性和不可预测性,瞬间发生压力增大,矿井的稳定性瞬间发生变化。
b) 冲击地压范围广,不仅限于工作面附近,还可能影响到矿井的整体稳定。
c) 冲击地压扩展速度快,对矿工安全威胁大。
三、冲击地压的预测方法1. 监测法:a) 设置压力监测点,监测矿井中的应力、位移等参数,通过参数变化来判断是否存在冲击地压的风险。
b) 利用地下水位的变化来判断是否存在冲击地压的风险。
2. 数值模拟法:a) 根据矿井的地质条件和采矿工艺参数,建立煤层的数值模型,模拟煤层的变形和破裂过程,预测冲击地压的发生可能性。
b) 利用FLAC、UDEC等数值模拟软件进行模拟计算,得出冲击地压发生的概率和范围。
3. 经验判断法:a) 根据矿井历史上的冲击地压记录,总结经验规律,判断当前矿井是否存在冲击地压的可能性。
b) 预测方法简单直观,适用于没有监测设备和计算机模拟软件的矿井。
四、防治冲击地压的措施1. 建立健全的管理制度:a) 制定冲击地压防治方案,明确责任人和工作流程。
b) 定期组织冲击地压防治培训,提高管理人员和矿工的冲击地压防治意识和技能。
c) 加强对采矿工艺参数的控制和监督,确保安全生产。
2. 工作面支护措施:a) 选用合适的支护材料和支护方式,提高工作面的稳定性。
b) 加强锚杆支护的施工质量控制,确保锚杆的支护效果。
c) 设置合理的支护带,避免冲击地压的扩展。
冲击地压防治措施煤矿冲击地压防治措施的主要原则是及时查明冲击危险煤层,及时采取综合防治措施。
它包括区域性防范措施和局部性解危措施。
前者旨在消除产生冲击地压的条件,具有时空上的长期性和区域性。
后者旨在对已形成冲击危险的区段进行解危处理和安全防护,属于暂时的局部性措施。
优先考虑使用区域性防范措施,但局部性解危措施也必不可少。
常用的冲击地压防治措施如图5-1所示。
图5-1 常用的冲击地压防治措施一、冲击地压防范措施由于冲击地压问题的复杂性和我国煤矿生产地质条件的复杂性,增加了冲击地压防治工作的困难。
为了有效地防范冲击地压危害,应当根据具体条件因地制宜地优先采取防范措施。
在大范围内降低应力集中程度,控制弹性能积蓄和释放的外部条件,以及从改变煤岩体本身结构和力学性质入手,消除和减缓其积聚和突然释放弹性能的内部条件。
二、采用合理的开拓布置和开采方式采用合理的开拓布置和开采方式,对防治冲击地压至关重要。
它包括在勘探和矿井设计阶段,就力图尽早查明冲击危险煤层和区段,可以在设计中就考虑和规定冲击地压防治措施,并在开拓和准备阶段中实现合理的开拓开采方式和顺序,以便完全消除冲击地压危险,或把它减小到最小程度。
经验表明,多数矿井的冲击地压是由于开采技术不合理造成的。
不正确的开拓开采方式一经形成就难以改变。
所以煤炭部颁布的《冲击地压煤层安全开采暂行规定》的总则中明确规定:冲击地压矿井有关的长远规划和年度计划中必须包括防治冲击地压措施;开采冲击地压煤层的新水平,必须以冲击倾向鉴定等资料为基础,编制包括冲击地压防治措施的专门设计;已开采的煤层一经确定为冲击地压煤层,对正在开采的水平,必须在三个月内补充编制专门设计;开采冲击地压煤层必须采取防治冲击地压的生产技术措施和专门措施,在采掘工作前必须编制包括防治冲击地压内容的掘进和回采作业规程和专项防治措施的实施规程。
冲击地压矿井的开采设计原则,开采冲击地压煤层的专门设计内容和规范,掘进和回采工作的专项措施等,必须遵照执行《煤矿安全规程》和《暂行规定》的有关条文规定。
冲击地压的发生与防治冲击地压是指地下水、气体或岩层降低或失去支撑力时,导致地面或结构物下沉或崩塌的现象。
冲击地压的发生对工程建设和人民生命财产安全构成严重威胁,因此,防治冲击地压问题具有重要意义。
本文将从冲击地压的成因和特征、防治措施等方面展开论述。
冲击地压发生的成因主要有以下几个方面。
首先,地下水位上升导致地下土层排水困难,增加了土层的饱和度,从而失去了土层的支撑力。
其次,地质构造活动以及地下开采活动引起了地层的变形和破裂,使土层内部的固结作用减弱,增加了土层失稳的风险。
另外,人为活动如地下工程施工、抽水等也会改变土层的力学性质,进而导致冲击地压的发生。
冲击地压具有以下特征。
首先,冲击地压常常突然发生,给工程建设带来极大的不确定性。
其次,冲击地压的范围一般较大,可涉及整个建筑物或土地区域。
此外,冲击地压会导致土地沉降,从而对基础设施和人民生活带来巨大的影响。
为了防治冲击地压,需要采取一系列有效措施。
首先,对地下水位进行有效控制,保持地下水位在合理范围内,避免因地下水位上升而引发冲击地压。
其次,加强地质勘探工作,了解地层的性质和变形情况,为工程建设提供准确的地质数据。
另外,对于地层变形和破裂的地区,需要进行相应的地质治理,加固和稳定土层结构。
此外,加强工程施工监测,及时发现地下水位变化和土层变形等异常情况,并采取相应的措施进行修复和强化。
最后,加强科学研究,提高对冲击地压形成机制和防治技术的认识和掌握,为冲击地压的防治提供科学依据和技术支持。
综上所述,冲击地压的发生对工程建设和人民生命财产安全带来了严重威胁。
为了有效防治冲击地压问题,需要从控制地下水位、加强地质勘探和地质治理、加强工程施工监测以及加强科学研究等方面进行综合治理。
通过科学合理的措施,可以最大限度地减少冲击地压的发生,确保工程建设的安全和可持续发展。
企业单位学习《防治煤矿冲击地压细则》考试题库(附答案)一、单选题1、冲击地压矿井同一煤层开采,应当优化确定采区间和采区内的开采顺序,避免出现(A)等高应力集中区域。
A.孤岛工作面B.联合工作面C.断层构造带D.地质破碎带2、冲击地压危险区域内的管路应当吊挂在巷道腰线以下且不高于(八)m。
A.1.5B,1.6C.1.7D.1.83、开采严重冲击地压煤层时,在采空区不得留有(C)oA.浮煤B.浮阡C煤柱4、有冲击地压危险的采掘工作面,供电、供液等设备应当放置在采动应力集中影响区外,且距离工作面不小于(D)米;不能满足上述条件时,应当放置在无冲击地压危险区域。
A.50B.100C.150D.2005、冲击地压煤层应当严格按顺序开采,不得留(C)煤柱。
A.小B.大C.孤岛D.采区6、对冲击地压煤层,巷道支护严禁采用(B)。
A.柔性支架B.刚性支架C.可缩性支架7、冲击地压矿井必须编制冲击地压事故应急预案,且每(B)至少组织一次应急预案演练。
A.半年B.年C.两年D.三年8、井下开拓巷道不得布置在(A)煤层中。
A.严重冲击地压B.无冲击地压C.一般冲击地压9、采掘工作面冲击危险性评价可由煤矿组织开展,评价报告报煤矿企业(C)审批。
A.主要负责人B.生产负责人C技术负责人D.地质副总10、冲击地压煤层中相向掘进的巷道相距(B)时,必须停止一头掘进。
A.20米B.30米C.50米11、开拓巷道、永久碉室布置达不到以上要求且不具备重新布置条件时,需进行安全性论证.在采取加强防冲综合措施,确认冲击危险监测指标(C)临界值后方可继续使用,且必须加强监测。
A.大于B.等于C小于D.接近12、冲击地压煤层应当采用(A)采煤方法。
A.长壁综合机械化B.倾斜综合机械化C.普通机械化D.爆破13、压风自救系统管路可以采用耐压胶管,每(A)m预留0.5sl∙0m的延展长度。
A∙10~15B.5~15C.10-20D.15-2014、采用爆破卸压时,必须编制专项安全措施,起爆点及警戒点到爆破地点的直线距离不得小于300米,躲炮时间不得小于(C)分钟。
防治煤矿冲击地压细则煤矿冲击地压是指在煤矿开采过程中,矿体失稳导致大量岩层发生破碎和变形,造成煤矿地面、巷道和设施的沉降和变形。
冲击地压对煤矿的安全生产造成了严重威胁,需要采取一系列的措施来防治。
本文将对防治煤矿冲击地压的细则进行详细介绍,主要包括地压监测、支护措施、预防措施和应急处理等方面。
一、地压监测地压监测是煤矿冲击地压防治的重要环节,通过对地压的实时监测,可以及时了解地压的发展变化,为采取相应的防治措施提供依据。
地压监测主要包括地压仪的安装、数据的采集和分析等步骤。
1. 地压仪的选择和安装地压仪是地压监测的关键设备,选择合适的地压仪对于准确监测地压有着重要的影响。
一般情况下,应选择能够适应煤矿地质条件和监测要求的地压仪。
地压仪需要安装在煤矿巷道和工作面等关键位置,确保监测的准确性和及时性。
2. 数据的采集和分析地压仪采集到的数据需要及时传输到监测中心,并进行分析和处理。
监测中心应具备相应的数据采集、传输和分析系统,能够实时监测和分析地压的发展变化。
根据监测数据的分析结果,及时采取相应的支护和措施,防止冲击地压的发生。
二、支护措施支护措施是煤矿冲击地压防治的核心内容,通过合理的支护方案和措施,可以有效地减少地压对煤矿的影响,确保煤矿的安全运营。
支护措施主要包括巷道支护和工作面支护两个方面。
1. 巷道支护巷道支护是保证巷道稳定和安全的重要措施。
巷道支护的主要方法包括钢架支护、锚杆支护、矩形钢筋网支护等。
具体选择何种支护方法,需要根据煤矿的地质条件、巷道的尺寸和工艺要求等因素综合考虑。
2. 工作面支护工作面支护是保证工作面安全和高效开采的重要手段。
工作面支护的主要方法包括矿山压力触探预警技术、液压支架技术、锚杆支护技术等。
工作面支护需要充分考虑煤层厚度、赋存条件、采煤工艺等因素,采取合适的支护措施。
三、预防措施除了地压监测和支护措施外,预防措施也是防治煤矿冲击地压的重要方面。
预防措施主要包括煤矿设计和规划、煤层气抽采、安全生产培训和渗流控制等方面。
冲击地压防治基础知识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。
一、冲击地压发生的机理冲击地压又称岩爆,是指井巷或工作面周围岩体,由于弹性变形能的瞬间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。
(一)我国煤矿冲击地压显现具有如下特征: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。
3、具有破坏性。
往往造成煤壁片帮、顶板下沉、底鼓、支架折损、巷道堵塞、人员伤亡。
4、具有复杂性。
在自然地质条件上,除褐煤以外的各煤种,采深从200m~1000m,地质构造从简单到复杂,煤层厚度从薄层到特厚层,倾角从水平到急斜,顶板包括砂岩、灰岩、油母页岩等,都发生过冲击地压;在采煤方法和采煤工艺等技术条件方面,不论水采、炮采、普采或是综采,采空区处理采用全部垮落法或是水力充填法,是长壁、短壁、房柱式开采或是柱式开采,都发生过冲击地压。
只是无煤柱长壁开采法冲击次数较少。
(二)冲击地压的分类冲击地压可根据应力状态、显现强度和发生的不同地点和位置进行分类。
1、根据原岩(煤)体的应力状态分类(1)重力应力型冲击地压。
主要受重力作用,没有或只有极小构造应力影响的条件下引起的冲击地压。
如枣庄、抚顺、开滦等矿区发生的冲击地压。
(2)构造应力型冲击地压。
主要受构造应力(构造应力远远超过岩层自重应力)的作用引起的冲击地压,如北票矿务局和天池煤矿发生的冲击地压。
(3)中间型或重力~构造型冲击地压。
主要受重力和构造应力的共同作用引起的冲击地压。
2、根据冲击的显现强度分类(1)弹射。
一些单个碎块从处于高应力状态下的煤或岩体上射落,并伴有强烈声响,属于微冲击现象。
(2)矿震。
它是煤、岩内部的冲击地压,即深部的煤或岩体发生破坏,煤、岩并不向已采空间抛出,只有片带或塌落现象,但煤或岩体产生明显震动,伴有巨大声响,有时产生煤尘。
较弱的矿震称为微震,也称为煤炮。
(3)弱冲击。
煤或岩石向已采空间抛出,但破坏性不很大,对支架、机器和设备基本上没有损坏;围岩产生震动,一般震级在2.2级以下,伴有很大声响;产生煤尘,在瓦斯煤层中可能有大量瓦斯涌出。
(4)强冲击。
部分煤或岩石急剧破碎,大量向已采空间抛出,出现支架折损、设备移动和围岩震动,震级在2.3级以上,伴有巨大声响,形成大量煤尘和产生冲击波。
3、根据震级强度和抛出的煤量分类(1)轻微冲击:抛出煤量在10t以下,震级在1级以下的冲击地压。
(2)中等冲击:抛出煤量在10t~50t以下,震级在1级~2级的冲击地压。
(3)强烈冲击:抛出煤量在50t以上,震级在2级以上的冲击地压。
一般面波震级Ms=1时,矿区附近部分居民有震感;Ms=2时,对井上下有不同程度的破坏;Ms>2时,地面建筑物将出现明显裂缝破坏。
4、根据发生的地点和位置分类(1)煤体冲击。
发生在煤体内,根据冲击深度和强度又分为表面、浅部和深部冲击。
(2)围岩冲击。
发生在顶底板岩层内,根据位置有顶板冲击和底板冲击。
(三)冲击地压成因的机理对冲击地压成因和机理的解释主要有强度理论、能量理论、冲击倾向理论和失稳理论。
1、强度理论该理论认为,冲击地压发生的条件是矿山压力大于煤体——围岩力学系统的综合强度。
其机理为:较坚硬的顶底板可将煤体夹紧,阻碍了深部煤体自身或煤体——围岩交界处的变形。
由于平行于层面的摩擦阻力和侧向阻力阻碍了煤体沿层面的移动,使煤体更加压实,承受更高的压力,积蓄较多的弹性能。
从极限平衡和弹性能释放的意义上来看,夹持起了闭锁作用。
在煤体夹持带内,压力高、并储存有相当高的弹性能,高压带和弹性能积聚区可位于煤壁附近。
一旦高应力突然加大或系统阻力突然减小时,煤体可产生突然破坏和运动,抛向已采空间,形成冲击地压。
2、能量理论该理论认为:当矿体与围岩系统的力学平衡状态破坏后所释放的能量大于其破坏所消耗能量时,就会发生冲击地压。
刚性理论也是一种能量理论,它认为发生冲击地压的条件是:矿山结构(矿体)的刚度大于矿山负荷系(围岩)的刚度,即系统内所储存的能量大于消耗于破坏和运动的能量时,将发生冲击地压。
但这种理论并未得到充分证实,即在围岩刚度大于煤体刚度的条件下也发生了冲击地压。
3、冲击倾向理论该理论认为:发生冲击地压的条件是煤体的冲击倾向度大于实验所确定的极限值。
可利用一些试验或实测指标对发生冲击矿压可能程度进行估计或预测,这种指标的量度称为冲击倾向度。
其条件是:介质实际的冲击倾向度大于规定的极限值。
这些指标主要有:弹性变形指数、有效冲击能指数、极限刚度比、破坏速度指数等。
上述三种理论提出了发生冲击地压的三个准则,即强度准则、能量准则和冲击倾向度准则。
其中强度准则是煤体破坏准则,能量准则和冲击倾向度准则是突然破坏准则。
三个准则同时成立,才是产生冲击地压的充分必要条件。
4、失稳理论近年来,我国一些学者认为:根据岩石全应力——应变曲线,在上凸硬化阶段,煤、岩抗变形(包括裂纹和裂缝)的能力是增大的,介质是稳定的;在下凹软化阶段,由于外载超过其峰值强度,裂纹迅速传播和扩展,发生微裂纹密集而连通的现象,使其抗变形能力降低,介质是非稳定的。
在非稳定的平衡状态中,一旦遇有外界微小扰动,则有可能失稳,从而在瞬间释放大量能量,发生急剧、猛烈的破坏,即冲击地压。
由此,介质的强度和稳定性是发生冲击的重要条件之一。
虽然有时外载未达到峰值强度,但由于煤岩的蠕变性质,在长期作用下其变形会随时间而增大,进入软化阶段。
这种静疲劳现象,可以使介质处于不稳定状态。
在失稳过程中系统所释放的能量可使煤岩从静态变为动态过程,即发生急剧、猛烈的破坏。
(四)冲击地压的影响因素1、地质因素主要包括开采深度、地质构造、煤岩结构和力学特性等。
开采深度的加大使地应力值增加。
一般在达到一定开采深度后才开始发生冲击地压,此深度称为冲击地压临界深度。
临界深度值随条件不同而异,一般大于200m,总的趋势是随采深增加,冲击危险性增加。
这主要是由于随采深增加,原岩应力增大的缘故。
地质构造如褶曲、断裂、煤层倾角及厚度突然变化等也影响冲击地压的发生。
宽缓向斜轴部易于形成冲击地压;断裂如是一个开采边界,若回采方向朝向断层面,则冲击危险增加;煤层倾角和厚度局部突然变化地带,实际是局部地质构造应力积聚地带,因而极易发生冲击地压。
煤岩结构及性能也是冲击地压影响的主要因素。
坚硬、厚层、整体性强的顶板(老顶),易形成冲击地压;直接顶厚度适中、与老顶组合性好、不易冒落,冲击危险较大;煤的强度高、弹性模量大、含水量低、变质程度高、暗煤比例大,一般冲击倾向较强。
2、开采技术因素开采多煤层时,任何造成应力集中的因素,如开采程序不合理、本层回采不干净、相邻两层开采错距不合适等,均对防治冲击地压不利。
从防治冲击地压的角度而言,璧式开采优于柱式开采,旱采优于水采,直线工作面优于曲线工作面,冒落法优于充填法。
煤柱和开采边界是最主要的应力集中因素,应尽量避免和减少这些因素的有害影响。
国内外大量实践表明,冲击地压往往伴随着井下生产过程的某些工序(如爆破、冒顶、采煤等)而发生,这些因素称为诱导因素。
诱导因素本身的能量可能很小,但其诱发冲击地压而释放的能量及其破坏性却很大。
因而,诱导因素也是发生冲击地压的一个不可忽视的因素。
二、冲击地压的预报(一)WET法该方法是波兰采矿研究总院提出的,用于测定煤层冲击倾向。
WET为弹性能与永久变形消耗能之比。
波兰采矿研究总院规定:WET5为强冲击倾向;2WET5为弱冲击倾向;WET2为无冲击倾向。
该方法虽存在一些不足之处,但基本适于我国情况,可作为煤层冲击倾向鉴定指标之一。
(二)弹性变形法它是前苏联矿山测量研究院提出的用于测定冲击地压的方法。
即在载荷不小于强度极限80%的条件下,用反复加载和卸载循环得到的弹性变形量与总变形量之比(K),作为衡量冲击倾向度的指标。
当K≥0.7时,有发生冲击地压的危险。
(三)煤岩强度和弹性系数法该方法是用煤岩的单向抗压强度或弹性模量的绝对值,作为衡量冲击倾向度的指标。
这种方法较为简单,经常用作辅助指标。
其指标的界限值必须根据各矿井的试样进行试验确定。
我国《煤矿安全规程》中规定:“开采冲击地压煤层时,冲击危险程度和采取措施后的实际效率,可采用钻粉率指标法、地音法、微震法等方法确定”。
1、钻粉率指标法钻粉率指标法又称为钻粉率指数法或钻孔检验法。
它是用小直径(42mm~45mm)钻孔,根据打钻不同深度时排出的钻屑量及其变化规律来判断岩体内应力集中情况,鉴别发生冲击地压的倾向和位置。
在钻进过程中,在规定的防范深度范围内,出现危险煤粉量测值或钻杆被卡死的现象,则认为具有冲击危险,应采取相应的解危措施。
2、地音、微震监测法岩石在压力作用下发生变形和开裂破坏过程中,必然以脉冲形式释放弹性能,产生应力波或声发射现象。
这种声发射亦称为地音。
显然,声发射信号的强弱反映了煤岩体破坏时的能量释放过程。
由此可知,地音监测法的原理是,用微震仪或拾震器连续或间断地监测岩体的地音现象。
根据测得的地音波或微震波的变化规律与正常波的对比,判断煤层或岩体发生冲击倾向度。
[例5—1]山东肥城矿务局陶庄煤矿用微震仪研究了发生冲击矿压的规律,结论为:微震由小而大,间有大小起伏,次数和声响频繁;在一组密集的微震之后变得平静,是产生冲击矿压的前兆现象;稀疏和分散的微震是正常应力释放现象,无冲击危险。
根据震相曲线和地震学的知识,则可以计算出发生冲击地压的震源位置。
由于各种煤岩体的地音和微震特性不同,并且又具有不均质性和各向异性等特点,其传播速度有很大差异。
此外,各处的地质和开采条件也不相同,矿井下又常有强烈的环境噪音干扰,地音或微震信号在煤岩体中产生和传播情况将是很复杂的,可能产生多次的反射、折射和绕射,还可能发生波型变换等现象。