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1、淺談沖擊地壓機理及防治【摘要】隨著我國煤礦開采深度和開采強度的不斷增加，發(fā)生沖擊地壓的頻率也不斷增加，通過對沖擊地壓木質(zhì)的判定和其發(fā)生機理的分析，總結(jié)了斷層錯動型、煤體壓縮型、頂板斷裂型等三種基本類型的沖擊地壓；并就相應(yīng)的沖擊地壓的防治技術(shù)作了簡單概括。【關(guān)鍵詞】沖擊地壓；機理；類型；防治0引言煤炭是我國的主體能源，在一次能源生產(chǎn)和消費結(jié)構(gòu)中一直占70%左右[1],在未來相當長時期內(nèi)，煤炭作為主體能源的地位不會改變。因此,我國対于煤炭的需求將是持久的巨大的，然而，煤炭的不可再生性、開采歷史的久遠性和近年來巨大的需求性使我國淺部煤炭幾近枯竭，所以，我國煤炭資源的開采
2、深度在快速增加，由于這一因素的影響，我國礦井沖擊地壓等動力災(zāi)害H益加劇，嚴重地威脅著煤礦開采的安全。據(jù)統(tǒng)計，1985年我國沖擊地壓煤礦有32個，而2011年底，發(fā)生沖擊地壓的礦井就多達142個，同時，全國有近50個礦井開采深度達到或超過1000m；2006-2013年，先后有新汶、撫順、華亭、北京、義馬、阜新、鶴崗、七臺河、平頂山等煤炭生產(chǎn)企業(yè)因沖擊地壓而導(dǎo)致的重大傷亡事故多達35次，造成300余人死亡，上千人受傷。沖擊地壓的破壞程度也呈增大趨勢。據(jù)統(tǒng)計，各種類型的礦井都有沖擊地壓發(fā)生的報告，各類煤層都發(fā)生過沖擊現(xiàn)象，地質(zhì)構(gòu)造從簡單到復(fù)雜，煤層從薄到特厚，傾角從水
3、平到急傾斜，礫巖、砂巖、灰?guī)r、油母頁巖頂板都發(fā)生過沖擊地壓［2,3］o所以，我國學(xué)術(shù)界対煤礦沖擊地壓問題一直非常重視，但由于問題的復(fù)雜性，目前對沖擊地壓的研究還不夠充分，需要進行長期艱苦的探索和實踐才可能取得突破進展。1沖擊地壓機理1.1沖擊地壓的判定煤礦等地下工程所處環(huán)境的復(fù)雜性決定了沖擊地壓、巖爆、礦震［4,5］現(xiàn)象的時冇發(fā)生，但是何謂沖擊地壓、巖爆、礦震，三者之間冇區(qū)別嗎？區(qū)別在哪？目前來看人們對此的認識還比較模糊。不同行業(yè)領(lǐng)域?qū)Υ说恼J識也不一樣，隧道交通等行業(yè)謂Z巖爆，礦業(yè)領(lǐng)域稱Z為沖擊地壓（礦震）。下面是全國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會對這3個名詞術(shù)語的解釋：
4、沖擊地壓是指在高應(yīng)力圍巖中由于巷道或工作面的開挖，儲存在I韋I巖內(nèi)部的彈性變形能瞬間得到釋放而形成劇烈的動力破壞現(xiàn)象，常伴冇氣浪、煤巖體的拋擲及口響等現(xiàn)象。它往往給采掘空間內(nèi)的人員和設(shè)備帶來滅頂Z災(zāi)，并有可能帶來地表塌陷甚至局部礦震。巖爆是指硬性與脆性的高應(yīng)力圍巖由于地下工程的開挖導(dǎo)致其彈性應(yīng)力的瞬時釋放，而使這些用巖破裂松弛、剝離破壞甚至拋射出來的動力現(xiàn)象。礦震是指由于井巷或工作面開挖導(dǎo)致其周圍煤巖體原有應(yīng)力場失去平衡，在局部發(fā)生應(yīng)力的集中，能量的儲存，達到極限后在瞬間釋放出來,而使周邊甚至更遠處巖層出現(xiàn)震動現(xiàn)象。這些認識上的差異究其原因與行業(yè)領(lǐng)域的R的要求有著
5、深層次的淵源。對于隧道交通等行業(yè)，這些工程是重耍的民生工程，它對工程空間周邊巖體的大變形和破壞要求非?？量蹋遣辉试S發(fā)生的；而礦業(yè)類工程它具冇暫時性的特點，在滿足空間安全的前提下允許其周邊圍巖發(fā)生變形或破壞。從以上解釋可以明確，在高應(yīng)力圍巖中由于彈性能的瞬間釋放而產(chǎn)生的巖體破壞的動力災(zāi)害現(xiàn)象是沖擊地壓和巖爆所共同具有的特點。這里的關(guān)鍵是“破壞”和“災(zāi)害”，也就是說I韋I巖造成了這兩個必須，即判定為沖擊地壓或巖爆。我們國家在《沖擊地壓煤層安全開采暫行規(guī)定》和《煤礦安全規(guī)程》中対此有特殊的處理要求和行業(yè)規(guī)定，它將左右煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益與生產(chǎn)安全。礦震是一種局部應(yīng)力的集
6、中再加上開采活動的誘導(dǎo)而形成的“地震”。當然可以誘發(fā)礦震的因素很多，前面所說的沖擊地壓和巖爆、地面活動等都冇可能成為礦震發(fā)生的致因。所以沖擊地壓（巖爆）與礦震的關(guān)系可以理解為：有些礦震可能會導(dǎo)致沖擊地壓（巖爆），但有許多礦震并不會造成災(zāi)害;沖擊地壓（巖爆）也有可能誘發(fā)礦震。1.2沖擊地壓發(fā)生機理分析根據(jù)沈明榮版《巖體力學(xué)》［6］可以知道：典型的巖體應(yīng)力應(yīng)變?nèi)^程一般可分為四個階段。第一階段，通常被稱為壓密階段。這一階段巖體的原生裂紋被壓密。第二階段，即彈性階段。隨著載荷的不斷持續(xù)增加，巖體的原生裂紋被壓密的同時,新的裂紋又會不斷產(chǎn)生，此時巖體屈于線彈性體。第三階段
7、，一般第三階段始于巖體峰值強度的2/3處。在此階段內(nèi),如果使巖體載荷突然卸載，那么在這之前發(fā)生在巖體內(nèi)的永久變形將被遺留下來，即此后巖體已經(jīng)成為塑性體，但英持續(xù)時間一般很短。達到峰值強度后，巖體承載力將隨變形的加大而逐漸減弱。第四階段，在普通實驗機上加載巖體，由于實驗機剛度相對較低，巖體會在剛達到峰值強度或稍過的瞬間發(fā)生破壞，有點類似于沖擊地壓或巖爆。當在剛性試驗機上加載時，這種瞬時破壞則不會發(fā)生，并會保留巖休的變形。雖然承載力也會隨著變形的加大而逐漸減弱，但是要想看到試驗巖體繼續(xù)變形仍然需要繼續(xù)加載。顯而易見，峰值強度前的階段一和階段二，巖體承載力與變形呈正相關(guān)
8、，此時巖體
