煤礦沖擊地壓產(chǎn)生原因和防治措施

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1、煤礦沖擊地壓產(chǎn)生原因和防治措施　　【摘要】沖擊地壓是礦山開(kāi)采中發(fā)生的煤巖動(dòng)力現(xiàn)象，是威脅煤礦安全生產(chǎn)的嚴(yán)重災(zāi)害之一。這種動(dòng)力災(zāi)害通常是在煤巖力學(xué)系統(tǒng)達(dá)到極限強(qiáng)度時(shí)，聚積在煤巖體中的彈性能量以突然、急劇、猛烈的形式釋放，在井巷發(fā)生爆炸性事故，造成煤巖體振動(dòng)和破壞，動(dòng)力將煤巖拋向井巷，同時(shí)發(fā)生強(qiáng)烈聲響，造成設(shè)備、井巷的破壞，人員的傷亡等。沖擊地壓可能還會(huì)引發(fā)其它礦井災(zāi)害，尤其是瓦斯煤塵爆炸、火災(zāi)以及水災(zāi)，破壞通風(fēng)系統(tǒng)，嚴(yán)重時(shí)造成地面震動(dòng)和建筑物損壞等?！娟P(guān)鍵詞】沖擊地壓；防治措施1.沖擊地壓具有以下明顯的顯現(xiàn)特征（1）突發(fā)性沒(méi)有明顯的宏觀前兆而突然發(fā)生

2、，過(guò)程短暫（持續(xù)幾秒到幾十秒），難以事先準(zhǔn)確確定發(fā)生時(shí)間、地點(diǎn)和強(qiáng)度。（2）瞬時(shí)震動(dòng)性過(guò)程急劇而短暫，伴有巨大聲響和強(qiáng)烈震動(dòng)，重型設(shè)備被移動(dòng)，人員被彈起摔倒，震動(dòng)范圍可達(dá)幾千米甚至幾十千米，地面有震感，但震動(dòng)持續(xù)時(shí)間一般不超過(guò)幾十秒。7（3）巨大破壞性頂板可能瞬間明顯下沉，但一般不冒落；底板可能突然開(kāi)裂鼓起甚至接頂；常有大量煤塊甚至上百立方米的煤體突然破碎從煤壁拋出，堵塞巷道，損壞設(shè)備。造成慘重的人員傷亡和巨大的經(jīng)濟(jì)損失。（4）復(fù)雜性在自然地質(zhì)條件上，除褐煤以外的各種煤種都記錄到?jīng)_擊現(xiàn)象，采深從200～1000m，地質(zhì)構(gòu)造從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，煤層從薄到厚

3、，傾角從水平到急斜，頂板包括砂巖、灰?guī)r、油母頁(yè)巖等都發(fā)生過(guò)沖擊地壓。七煤集團(tuán)公司桃山礦2005年5月13日發(fā)生第一次沖擊地壓，隨著煤層開(kāi)采深度的增加，沖擊地壓發(fā)生頻繁。沖擊地壓現(xiàn)已成為七煤集團(tuán)制約生產(chǎn)的重大安全隱患之一。2.采區(qū)工作面地質(zhì)條件概況桃山煤礦三水平一采區(qū)位于井田中部偏東，采區(qū)走向長(zhǎng)約1800～1900m，傾斜長(zhǎng)約2000m，采區(qū)面積約3.6km2?？刹擅簩臃謩e為85層、90層、95層。一采區(qū)首采煤層為85煤層，煤層厚度0.65～0.92米，平均厚度0.8m，85煤層頂板以中砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖為主，直接頂為灰白色粉砂巖，厚度0-7m，堅(jiān)

4、固性系數(shù)f值為4～6。老頂以中砂巖為主，堅(jiān)硬穩(wěn)定，厚度達(dá)20.5～44.2m，平均厚度在28m左右，。堅(jiān)固性系數(shù)f值為8～10。三水平一采區(qū)85層右一片于2004年4月作為首采面正式開(kāi)采，現(xiàn)42035隊(duì)開(kāi)采85層右二片為第三個(gè)工作面。42035采煤工作面采用走向長(zhǎng)壁后退式開(kāi)采。方式，高檔普采，工作面長(zhǎng)140m，煤層傾角250。7開(kāi)采深度667～740m廠該工作面位于采區(qū)右翼，上部為85層右三片采空區(qū)，下部為85層右三片未采區(qū)，左部為皮帶井煤柱線，右部為采區(qū)邊界。該工作面與85層右一片采空區(qū)留10m保護(hù)煤柱。上下巷共揭露斷層5道，落差在5m以上的有2

5、條，對(duì)工作面生產(chǎn)影響較大。3.沖擊地壓現(xiàn)象分析對(duì)桃山礦一采區(qū)前后發(fā)生的近10次沖擊現(xiàn)象進(jìn)行了分析可以得出如下幾點(diǎn)：①發(fā)生沖擊地壓現(xiàn)象的地點(diǎn)，其開(kāi)采深度達(dá)到700m左右。②沖擊區(qū)域的頂板巖層與煤層出現(xiàn)離層，且頂板完整沒(méi)有破碎。2007年7月15日的沖擊產(chǎn)生的煤、巖層離層距離達(dá)8cm，向煤壁內(nèi)延伸達(dá)5m之深，說(shuō)明沖擊的主要原因可能是堅(jiān)硬頂板所致。③該區(qū)域內(nèi)頂板為中砂巖，根據(jù)鉆孔資料，其厚度在29～30m之間。④大部分情況下，工作面每推進(jìn)25～30m就發(fā)生一次小的沖擊地壓，與工作面的周期來(lái)壓規(guī)律比較吻合。⑤上巷沖擊地壓發(fā)生時(shí)，主要顯現(xiàn)形式為巷道煤壁鼓出。

6、⑥沖擊礦震發(fā)生時(shí)，部分支柱被震歪，發(fā)生較大的沖擊時(shí)，部分支柱被震斷，鉸接頂梁被震斷。7⑦沖擊地壓發(fā)生后，上巷內(nèi)的頂板有明顯的下沉，下沉量達(dá)到200～400mm。⑧幾次沖擊地壓現(xiàn)象，有較明顯的底臌現(xiàn)象。4.煤層及煤層與頂?shù)装褰M合的沖擊傾向性試驗(yàn)為了分析桃山礦一采區(qū)的沖擊地壓發(fā)生機(jī)理，防止沖擊地壓發(fā)生，對(duì)該采區(qū)85煤層各沖擊傾向性指標(biāo)進(jìn)行了試驗(yàn)研究。由試驗(yàn)得出，85煤層煤樣的單向抗壓強(qiáng)度為，15.99MPa，煤樣平均動(dòng)態(tài)破壞時(shí)間為54.82ms，平均沖擊能指數(shù)為4.93，平均彈性能指數(shù)為4.67，對(duì)比行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MT/T174-1000可以認(rèn)為該工作面煤樣

7、具有弱沖擊傾向性。組合煤巖的沖擊傾向性試驗(yàn)結(jié)果為：?jiǎn)蜗蚩箟簭?qiáng)度為20.40MPa，煤樣平均動(dòng)態(tài)破壞時(shí)間為.54ms，平均沖擊能指數(shù)為3.0，平均彈性能指數(shù)為4.32。綜合比較可以看出，巖—煤以及巖—煤—巖組合試樣發(fā)生動(dòng)態(tài)破壞的猛烈程度要遠(yuǎn)強(qiáng)于純煤試樣的破壞猛烈程度。試驗(yàn)結(jié)果表明，單純煤試樣的沖擊傾向性指標(biāo)與煤巖樣的沖擊傾向性指標(biāo)基本上一致。但是，煤巖樣組合的單向抗壓強(qiáng)度比單純煤樣的單向抗強(qiáng)度大27.6%，而且?guī)r—煤以及巖—煤—巖組合試樣發(fā)生動(dòng)態(tài)破壞的猛烈程度要遠(yuǎn)強(qiáng)于純煤試樣的破壞猛烈程度。5.一采區(qū)42035217.作面沖擊地壓類(lèi)型7一般說(shuō)來(lái)，沖擊

8、地壓可分為由采礦活動(dòng)引起的采礦型沖擊地壓和由構(gòu)造活動(dòng)引起的構(gòu)造型沖擊地壓。而采礦型沖擊地壓又分為壓力型、沖擊型和沖擊壓力型