沖擊地壓概述

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1、第一章沖擊地壓概述第一節(jié)沖擊地壓的概念、特征及分類一、沖擊地壓的概念沖擊地壓屬礦井動力現(xiàn)象，是礦山壓力的一種特殊顯現(xiàn)形式?？梢远x為：礦山井巷和采場周圍煤巖體，由于變形能的釋放而產(chǎn)生的以突然、急劇、猛烈的破壞為特征的動力現(xiàn)象。簡單地講，沖擊地壓就是煤（巖）體的突然破壞現(xiàn)象。它是影響煤礦安全生產(chǎn)的重大災害之一。沖擊地壓在我國不同地區(qū)的煤礦和不同書刊中有不同的稱謂，常見的有“沖擊礦壓”、“礦山?jīng)_擊”、“煤爆”等。在具體礦山地質(zhì)條件下，礦井的開拓準備方式、開采方法及其工藝參數(shù)一經(jīng)確定，也就基本確定了采場和巷道支架上的載荷特征和

2、數(shù)值。隨著采掘工作的展開，采場和巷道附近巖石中可能發(fā)生不同形式的變形和破壞過程，導致一系列礦山壓力現(xiàn)象的發(fā)生。這些過程的組合、范圍和強度可能各不相同，采掘巷道會表現(xiàn)出不同的狀態(tài)。有的巷道可以保存很長時間，而有的巷道掘出后很快就失去穩(wěn)定性。采場和巷道圍巖的破壞規(guī)模和延續(xù)時間的差異是很大的，規(guī)模上可以是圍巖產(chǎn)生破裂直至波及地表的大范圍巖層移動；延時上可以是幾周、幾個月或幾年的緩慢破壞，直至突然發(fā)生沖擊式破壞。破壞過程也是隨著巖石的力學性質(zhì)、地質(zhì)因素和開采技術(shù)條件的不同而變化的。因此，研究采場和巷道圍巖破壞現(xiàn)象的實質(zhì)，對安全開

3、采具有重要意義。一般的礦山壓力現(xiàn)象及其顯現(xiàn)規(guī)律，諸如頂?shù)装彘]合、支架折損、冒頂、片幫和底鼓、圍巖應力分布規(guī)律等，都帶有一定的普遍性。在某些特定條件下發(fā)生的特殊的礦山壓力現(xiàn)象，例如，沖擊地壓、頂板大面積來壓、煤和瓦斯突出、礦震等礦山四大動力現(xiàn)象，對生產(chǎn)及礦工安全都具有很大威脅。這些現(xiàn)象具有突然發(fā)生的特點，呈現(xiàn)明顯的動力特征，它們之間既有區(qū)別又有聯(lián)系。其區(qū)別主要是發(fā)生機理各異，其聯(lián)系主要表現(xiàn)在它們可以互為誘發(fā)因素，都具有動力特征，并且存在介于兩種動力現(xiàn)象之間的“中間型”動力現(xiàn)象。目前，上述動力現(xiàn)象等有關(guān)術(shù)語的運用已漸趨統(tǒng)一。

4、沖擊地壓的同義詞有巖爆、煤爆、礦山?jīng)_擊、巖石突出等。英文的沖擊地壓為“RockBurst”、“RockBump”，俄文為“горныеудары”，而德文為“Gebirgsschlag”。對于礦震（Tremor）、煤和瓦斯突出（CoalandGasBurst）、頂板大面積來壓（ExtensiveRoofWeighting）等動力現(xiàn)象，也有相應的上述各種文字的詞名，以避免概念上的誤解。沖擊地壓、頂板大面積來壓、煤和瓦斯突出、礦震統(tǒng)屬礦山動力現(xiàn)象。它們的發(fā)生機理各不相同，但可互為誘發(fā)因素，且都具有動力特征。大面積頂板來壓原則

5、上屬重力式突然破斷，一般以部分巖體緩慢破壞為先導，巖層整體破斷正是局部破裂不斷發(fā)展的結(jié)果。破斷的同時，已破壞巖體的位能突然轉(zhuǎn)化為動能而顯現(xiàn)彈性能的釋放，但大部分彈性能已在局部破裂時緩慢釋放。從顯現(xiàn)特點上它與沖擊地壓的區(qū)別在于沖擊地壓發(fā)生時頂板一般不垮落。煤和瓦斯突出是指瓦斯和煤同時向巷道內(nèi)突出，它和沖擊地壓在表現(xiàn)上有類似性，發(fā)生時都出現(xiàn)煤體的破碎，而且有時兩者同時出現(xiàn)。其主要區(qū)別是，對沖擊地壓而言，彈性能的釋放是第一位因素，破壞較猛烈震動更強烈，由已破裂的煤體中釋放出瓦斯則是次要的、第二位的因素。煤和瓦斯突出則相反，瓦斯

6、釋放是第一位的因素，破壞較緩慢，震動也較弱，而煤巖拋出則是第二位的因素。突出后大部分煤體破壞成碎煤，且具篩選性。14礦震是指由于開采活動引起的礦山巖層震動，它是巷道周圍介質(zhì)突然在一瞬間發(fā)生震動同時伴有巨聲、沖擊波、彈性回跳等作用而不發(fā)生煤、巖拋出的一種彈性能釋放現(xiàn)象。它是礦山巖層沖擊式破壞的一種表現(xiàn)形式，因而有別于天然地震，其發(fā)生原因是多方面的。沖擊地壓、瓦斯突出、大冒頂?shù)榷伎梢鸬V震，但多數(shù)是由于巖層的沉降運動引起的，它一般并不導致井巷工程的破壞。巖爆是發(fā)生在巖巷、金屬礦和地下隧洞中的沖擊地壓。一般表現(xiàn)為巖巷或隧道周一

7、壁巖石成片狀破裂，巖片向坑道內(nèi)彈射，伴有“劈裂”聲，頂板掉塊，底板拱起，洞壁嚴重變形破壞、甚至大量巖石崩落。二、沖擊地壓的顯現(xiàn)特征沖擊地壓發(fā)生如同裝在煤巖里的大量炸藥爆炸一樣，煤和巖石突然被拋出，造成支架折損，片幫冒頂，巷道堵塞，傷及人員，并伴有巨大聲響和巖體震動。監(jiān)測到的震動頻率1Hz～1×104Hz以上，最大震級3.8級以上，有時在幾公里范圍內(nèi)的地面都能感覺到，形成大量煤塵和強烈的空氣波。在瓦斯煤層，往往還伴有大量瓦斯涌出。沖擊地壓發(fā)生前一般沒有明顯的宏觀前兆。相當多的沖擊地壓是由爆破觸發(fā)的，發(fā)生過程短暫，持續(xù)震動時

8、間不超過幾十秒。在某些情況下，沖擊的同時還發(fā)生底鼓和煤巖壓入巷道等現(xiàn)象。概括起來，我國煤礦沖擊地壓的主要顯現(xiàn)特征表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）突發(fā)性：沖擊地壓發(fā)生前一般無明顯前兆，沖擊過程短暫，持續(xù)時間幾秒到幾十秒，難已事先準確確定發(fā)生的時間、地點的強度。（2）多樣性：一般表現(xiàn)為煤爆（煤壁爆裂、小塊拋射）、淺部沖擊（發(fā)生