沖擊地壓的發(fā)生機理與防治方法-論文.pdf

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1、咖臣圈山西煤炭第34卷第6期2014年6月SHANXICOAL文章編號：1672—5050(2014)06—0006—02DOI：10．3969~．issn．1672—5050．2014．06．003沖擊地壓的發(fā)生機理與防治方法毛瑞彪，趙陽升(太原理工大學采煤工藝研究所，太原030024)摘要：隨著煤礦采掘深度和強度的不斷加大，沖擊地壓災害愈發(fā)嚴重。沖擊地壓的發(fā)生是能量在煤巖體內部積聚的結果，高應力是沖擊地壓的充分必要條件?，F有沖擊地壓防治方法都是通過卸圍壓來釋放煤巖體內部積聚的能量，從而減弱煤巖體內部的應力集中，防治沖擊地壓現象。關鍵詞：沖擊地壓

2、；機理；能量；防治中圖分類號：TD324文獻標識碼：A沖擊地壓是指南于丁作面的開采與巷道的掘或E=L．12G(單軸破壞破壞能量為=／2E，單軸剪進，引起煤(巖)內局部高度的應力集中，使煤(巖)體切破壞能量為／2G)，三軸應力狀態(tài)破壞所需能量：內局部的彈性能量在時間上穩(wěn)定的積累并通過易傳由軸應力破壞準則——庫侖一莫爾準則可得i軸播的路徑向弱勢面?zhèn)鬟f累積，在煤巖內部不斷地產應力下的破壞能量為：生軟弱結構，引起煤(巖)局部的破裂、損傷、失穩(wěn)與’’1滑動，當受到某些外部擾動后，煤(巖)儲存的彈性勢E3=[，+2+{一2v(l2+2l3)]／2E．能瞬間釋放

3、的現象。這種現象通常只能持續(xù)幾秒至三軸應力狀態(tài)下巖體破壞所余能量為：幾十秒，過程中會產生劇烈的振動，并伴隨著大量的Wc=E3一Ef?煤(巖)塊拋出，是煤礦安全生產的嚴重威脅_ll。、稱為動力破壞彈性余能。巖體從原始的維應力狀態(tài)到沖擊地壓發(fā)生，整個系統(tǒng)內部的能量是1沖擊地壓的破壞機理分析守恒的，彈性余能大部分情況下轉換為四周結構體當煤(巖)體在受到開掘擾動后，在局部范圍內的劇烈振動和破碎巖體拋出時的動能。從系統(tǒng)平衡應力狀態(tài)從原始三維應力狀態(tài)向二維或一維變化，的角度來講，沖擊地壓的發(fā)生使系統(tǒng)從一個高能量由于應力狀態(tài)發(fā)生改變，采掘面周圍的煤(巖)體相的平

4、衡狀態(tài)向一個低能量的平衡狀態(tài)轉變，系統(tǒng)更于經歷了卸罔壓的過程，隨著圍壓的降低，煤(巖)趨向于穩(wěn)定。體的脆性會逐漸的顯現，煤(巖)內部發(fā)生破壞巖體綜上所述，如果煤(巖)體原先處于很高的地應力向碎裂結構發(fā)展，巖體內部產生次生軟弱結構面，巖狀態(tài)，根據庫侖一莫爾準則，處于三維彈性平衡狀態(tài)體內部所儲存的彈性勢能會通過易傳播路徑累積在時的煤(巖)體所承載的應力值越高，煤(巖)在原始應這些弱勢面上，不斷加大軟弱結構的范同，同時產生力狀態(tài)下賦存的彈性勢能越大，開采時能量時向四高度的應力集中，此時的巖體已經從原始靜力平衡周傳遞擴散最后儲存在軟弱結構面上的能量也就越態(tài)

5、過渡到了一種動力平衡狀態(tài)；在巖體受到一定的多，應力集中的情況越嚴重，發(fā)生沖擊地壓幾率越外部擾動時這種動力平衡狀態(tài)會瞬間破壞，釋能量大，釋放的能量越多。這說明沖擊地壓不只會發(fā)生在將煤(巖)體向自由面拋出，造成事故。深部煤層，在淺部煤層如果構造應力很大，也會產生由于煤的開采使煤巖體的應力狀態(tài)向單向轉巖體較高的應力承載，進而發(fā)生沖擊地壓現象?；瑹o論煤(巖)體在初始時以何種應力狀態(tài)存在，破壞煤(巖)體所需消耗的能量等同于單向應力狀態(tài)破2沖擊地壓的誘發(fā)因素11)影響因素。有堅硬頂板、挖掘深度、地質構造壞時的破壞能量【21，即破壞所需最小能量l3l：=r廠：

6、／2E收稿日期：2014—03—21作者簡介：毛瑞彪(1989一)，男，山西定襄人，在瀆碩士研究生，從事礦山巖石力學研究：6第34卷第6期山西煤炭}大j素、煤體沖擊傾向性、構造應力集中等l41。隨著采深育程度不同，在一定時間內煤體濕潤程度差異性極的增加，直方向應力增加，由于側向應力的存在，大，影響解危、減震的效果。水平應力也增大，煤(巖)體承載的應力增大，其內部3)深孔控制爆破。先向煤層深部打鉆孔，通過鉆賦存的能量也增大；沖擊傾向性越強，煤(巖)體更易孔安放炸藥，引爆炸藥后，產生沖擊波和振動，使藥發(fā)生沖擊地壓；愈是堅硬的煤巖，煤巖的脆性愈大，包周圍

7、煤體產生破裂，結構變的松散，解除沖擊危塑性愈小，其斷裂往往是突發(fā)性的，所釋放的能量也險，從而防治沖擊地壓的發(fā)生。這種方法能夠快速的較大。起效，但爆破的位置應選在中硬以上煤層中才能取2)促使沖擊地壓發(fā)生的因素可概括為內部因素得較好的防治效果。和外部岡素。內部因素有：煤巖的沖擊傾向性，高度4)水力割縫卸壓是一種防治沖擊地壓的新興方應力集巾，煤巖體自身的力學特性和煤巖體內部軟法I61。水力割縫是通過高壓水射流對煤體沖剝，在煤弱結構與易滑移結構面等。外部因素有：構造應力，體內橫向產生40～60Ynm高，1．5～2．0m寬的縫隙，釋地質條件和開采作業(yè)的擾動等

8、。歸咎沖擊地壓產生放煤體積攢的能量，從而降低巖體內部的應力集中。原因，高度的應力集中所產生的彈性能累積，是產生李超等l7l