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1、第20卷5期中國煤炭地質(zhì)Vol.20No.52008年5月COALGEOLOGYOFCHINAMay.2008文章編號:1674-1803(2008)05-0013-04唐口煤礦3上煤層沖擊地壓形成機(jī)制及防治措施1,231,22王淑霞,楊家恩,王秀東,劉正風(fēng)(1.山東科技大學(xué)地球信息科學(xué)與工程學(xué)院,山東青島266510;2.山東省煤田地質(zhì)局物探測量隊(duì),山東泰安271000;3.淄博礦業(yè)集團(tuán)唐口煤礦,山東濟(jì)寧272000)摘要:通過對唐口煤礦地應(yīng)力、3上煤層及頂板巖層沖擊地壓測試結(jié)果分析,認(rèn)為3上煤層屬強(qiáng)沖擊傾向性煤層,3上煤層頂板屬弱沖擊傾向性巖層;在采深1000m條件下,隨著
2、地應(yīng)力的增大,煤、巖層的沖擊傾向性將會(huì)增大。因3上煤層為易碎煤,厚度較大,頂板彈性能易突然全部釋放,形成沖擊地壓;3上煤頂板主要為中砂巖、細(xì)砂巖及泥巖,質(zhì)地堅(jiān)硬,在煤層開采過程中,煤壁附近出易現(xiàn)高應(yīng)力集中帶,在頂板中聚集的彈性能在自重力和采掘干擾下會(huì)突然釋放,形成沖擊地壓。在生產(chǎn)過程中采取鉆屑法、沿采煤工作面軌道順槽安裝頂板離層報(bào)警系統(tǒng)、合理開拓避免應(yīng)力集中和疊加、對煤層進(jìn)行注水,降低煤體彈性和強(qiáng)度、提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載能力等一系列措施,較好地預(yù)防了沖擊地壓的發(fā)生。關(guān)鍵詞:沖擊地壓;防治措施;唐口煤礦中圖分類號:TD324文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A采場沖擊地壓是在煤層回采和準(zhǔn)備過程中,突然發(fā)
3、生的以急劇、猛烈破壞為特征的礦山壓力的動(dòng)力現(xiàn)象,并伴有很大的聲響、巖體震動(dòng)和沖擊波,向采空空間拋出大量的碎煤或巖塊,有時(shí)還同時(shí)釋放出大量瓦斯,導(dǎo)致工作面和巷道支架破壞,設(shè)備被埋、空間被堵塞。本文根據(jù)唐口煤礦地應(yīng)力、地壓測試結(jié)果對沖擊地壓傾向性進(jìn)行預(yù)測,提出有效防治措施。唐口煤礦位于山東省濟(jì)寧市西北部,設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力3.0Mt/a,第一開采水平-990m,可采區(qū)內(nèi)煤層合并區(qū)平均厚度8.77m、分叉區(qū)3.86m。由于地壓大,巖層松軟,井筒及大巷開挖及支護(hù)相當(dāng)困難,隨著掘圖1地應(yīng)力測點(diǎn)位置示意圖進(jìn)深度不斷增加,沖擊地壓的影響越來越明顯,需采Figure1Schematiclocatio
4、nmapofgroundstressobservationpoints取有效的防治措施。直方向夾角約34°,垂直應(yīng)力分量Py=25.62MPa,EW向的水平應(yīng)力分量Px=19.15MPa,SN向的應(yīng)力分量1地應(yīng)力測試3Pz=11.49MPa。取上覆巖層的平均容重γ=2.5kg/m1.1測試地點(diǎn)選定來估算鉛垂應(yīng)力σv(該測點(diǎn)處埋深1028m),二者十測量方法采用空心包體類三維應(yīng)力測量。根據(jù)分接近。結(jié)果顯示,該處以垂直應(yīng)力為主,屬自重應(yīng)地應(yīng)力測點(diǎn)確定原則,結(jié)合唐口煤礦的生產(chǎn)技術(shù)條力場型。EW向的水平應(yīng)力分量較大,但基本平行于##件,確定了三處測量地點(diǎn)(圖1)。1、3測站選擇在回回風(fēng)
5、石門方向,SN向水平分量較小,基本與回風(fēng)石#風(fēng)石門大巷,測點(diǎn)布置在3上煤層頂板巖層中。2測門垂直,對大巷的維護(hù)較為有利。站選擇在西翼輔助運(yùn)輸石門中,測點(diǎn)位于3上煤層②3#測點(diǎn)距1#測點(diǎn)約400m,最大主應(yīng)力P底板巖層中。max=36.09MPa,與垂直方向夾角約70°,水平應(yīng)力分1.2測試結(jié)果量Pz=30.65MPa,遠(yuǎn)大于垂直應(yīng)力分量Py=#①1測點(diǎn)的最大主應(yīng)力Pmax=31.11MPa,與垂8.79MPa,水平應(yīng)力分量沿SN向與回風(fēng)石門近正作者簡介:王淑霞(1967—),女,山東泰安人,1990年畢業(yè)于山東礦交。該處以水平應(yīng)力為主,與1#測點(diǎn)在應(yīng)力方向上業(yè)學(xué)院地質(zhì)工程專業(yè),
6、高級工程師,現(xiàn)在山東煤田地質(zhì)局差異很大,表明該處地質(zhì)構(gòu)造比較復(fù)雜。該測點(diǎn)處于物探測量隊(duì)從事地質(zhì)技術(shù)工作。向斜的軸部,因此構(gòu)造應(yīng)力明顯。收稿日期:2008-01-29#責(zé)任編輯:唐錦秀③2測點(diǎn)最大主應(yīng)力Pmax=27.91MPa,與垂直14中國煤炭地質(zhì)第20卷方向夾角約41°,垂直應(yīng)力分量Py=23.77MPa,SN向在>5的強(qiáng)沖擊傾向性范圍內(nèi),隸屬度達(dá)0.79;當(dāng)沖##的應(yīng)力分量較大為Pz=23.04MPa。2測點(diǎn)與1測點(diǎn)擊能量指數(shù)平均值為2.39時(shí),在1.5～5的弱沖擊傾垂直應(yīng)力分量較接近,以垂直應(yīng)力為主導(dǎo)。向性范圍內(nèi),隸屬度為0.14。3個(gè)隸屬度的和為因此,唐口煤礦垂深10
7、28m處整體地應(yīng)力較1.27>1,由此判定3上煤層屬于3類,為具有強(qiáng)沖擊高,以自重應(yīng)力為主,屬自重應(yīng)力場型,局部由于向傾向性的煤層。斜構(gòu)造的影響,地應(yīng)力有所差異,水平應(yīng)力突出。2.3頂板巖層沖擊傾向性判定#從地應(yīng)力測量過程和實(shí)驗(yàn)室?guī)r性試驗(yàn)可知,1、測定并計(jì)算煤層以上30m內(nèi)復(fù)合頂板彎曲能#2測點(diǎn)區(qū)域砂巖強(qiáng)度較低,節(jié)理發(fā)育,遇水軟化,巖量,作為判定頂板沖擊傾向性的依據(jù)(表3)。單一頂石結(jié)構(gòu)松散;3#測點(diǎn)砂巖強(qiáng)度高,致密,膠結(jié)好。此板彎曲能量指數(shù)的計(jì)算公式如下:5/22情況表明該區(qū)巖層沉積不均質(zhì)
