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《淺議煤礦沖擊地壓機(jī)理和其治理技術(shù)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。
1、淺議煤礦沖擊地壓機(jī)理和其治理技術(shù)一?煤礦沖擊地壓的機(jī)理1.1國(guó)內(nèi)外煤礦沖擊地壓災(zāi)害評(píng)述煤礦沖擊地壓和巖爆是一個(gè)世界性的災(zāi)害現(xiàn)象。從1738年英國(guó)的南史塔福煤田發(fā)生世界上第一次沖擊地壓以來(lái)，已有260年的歷史了。其間在世界上發(fā)生沖擊地壓的國(guó)家除我國(guó)外，還有英國(guó)、波蘭、法國(guó)、德國(guó)、俄羅斯、烏克蘭、南非、美國(guó)、日本等23個(gè)國(guó)家和地區(qū)。我國(guó)最早記錄的沖擊地壓是1933年在撫順勝利礦發(fā)生的。從1933?1996年的60多年間，全國(guó)共有36個(gè)礦井累計(jì)發(fā)生過4000余次破壞性的沖擊地壓，造成400多人死亡,200多人受重傷，破壞巷道20km之多，其經(jīng)濟(jì)損失十分嚴(yán)重。1.2沖擊地壓理論研究現(xiàn)狀
2、的評(píng)述南非于1915年就建立了南非礦山?jīng)_擊委員會(huì)，對(duì)煤和金屬礦的沖擊地壓進(jìn)行研究。西德于20世紀(jì)50年代初就開始沖擊地壓的研究工作，并且成功地采用了鉆孔卸壓措施來(lái)防治煤礦井下發(fā)生的沖擊地壓。前蘇聯(lián)的全蘇礦山測(cè)量科學(xué)研究院也制定了《有沖擊地壓危險(xiǎn)煤層的礦井的采礦工程施工安全規(guī)程》。在美國(guó)主要采用的方法有煤層掏槽、鉆孔卸壓、卸壓爆破和煤層注水等。我國(guó)對(duì)沖擊地壓的研究是從60年代才開始的，主要是由一些有嚴(yán)重沖擊地壓的局礦在生產(chǎn)實(shí)踐中加以探索。第一次比較系統(tǒng)地進(jìn)行煤礦沖擊地壓的研究工作是由重慶大學(xué)和煤科總院重慶分院于1978年在天池煤礦進(jìn)行的。全國(guó)性的煤礦沖擊地壓調(diào)研工作于1985年完
3、成。此后，煤炭部于1987年頒布實(shí)施由煤科院北京開采所和阜新礦業(yè)學(xué)院聯(lián)合起草的我國(guó)第一部《沖擊地壓煤層安全開采暫行規(guī)定》。通過廣大科技工作者和研究人員的共同努力，已使我國(guó)對(duì)沖擊地壓機(jī)理和防治措施的研究有了較大的進(jìn)展，其中煤體注水與深孔松動(dòng)爆破方法相結(jié)合的綜合防治措施以及沖擊地壓的非線性有限元數(shù)值模擬、煤巖體地應(yīng)力場(chǎng)的測(cè)試和有限元計(jì)算分析、聲發(fā)射技術(shù)、微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在防治沖擊地壓的研究與應(yīng)用方面已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。對(duì)煤、巖體沖擊地壓和巖爆機(jī)理的研究，國(guó)內(nèi)外曾提出了多種理論。按現(xiàn)代力學(xué)觀點(diǎn)來(lái)看，主要有以下幾種：1.2.1剛度理論Cook和Hodgeim于60年代提出當(dāng)煤巖體受力屈服后
4、的剛度大于頂?shù)装搴椭Ъ艿膭偠葧r(shí)，便發(fā)生沖擊地壓。而當(dāng)時(shí)，煤巖體處于穩(wěn)定狀態(tài)，不發(fā)生任何沖擊動(dòng)力現(xiàn)象。1.2.2強(qiáng)度理論強(qiáng)度理論是由G.Brener提出的。該理論認(rèn)為煤體處于頂?shù)装宓膴A持之中，夾持特性決定了煤-圍巖體系的力學(xué)特性。當(dāng)煤體和圍巖的交界處達(dá)到極限平衡條件時(shí)，煤體便失穩(wěn)而發(fā)生沖擊地壓。1.2.3能量理論Cook等人在60年代對(duì)南非15年來(lái)沖擊地壓的防治情況總結(jié)后指出：當(dāng)煤-圍巖體系在其力學(xué)平衡狀態(tài)遭破壞其所釋放出的能量大于所消耗的能量時(shí)，就發(fā)生沖擊地壓。隨后DunkHouse給出了能量平衡的方程式，佩圖霍夫?qū)Ξa(chǎn)生沖擊地壓的能量結(jié)構(gòu)作了分析。1.2.4沖擊傾向理論針對(duì)不同
5、的煤層，其發(fā)生沖擊地壓的強(qiáng)弱程度各不相同這一事實(shí)。國(guó)內(nèi)外提出了煤、巖體的沖擊傾向理論。該理論認(rèn)為當(dāng)煤巖體的沖擊傾向度KE大于它的臨界值KC時(shí)，便發(fā)生沖擊地壓。國(guó)內(nèi)外已提出的以衡量煤巖體沖擊傾向指標(biāo)概括起來(lái)主要表現(xiàn)在煤巖體的能量、破壞時(shí)間、變形大小和剛度四個(gè)方面：能量指標(biāo)：彈性變形（應(yīng)變）能指標(biāo)WET；沖擊能指標(biāo)WCF；有效沖擊能指標(biāo)GE；彈性能量指標(biāo)PES；時(shí)間指標(biāo)：動(dòng)態(tài)破壞時(shí)間形變指標(biāo)：彈性變形指標(biāo)DE；剛度指標(biāo)：脆性系數(shù)KB；剛度比指標(biāo)KCF.1.2.5“三準(zhǔn)則”理論該理論是我國(guó)學(xué)者在總結(jié)了強(qiáng)度理論、能量理論和沖擊傾向理論之后所提出來(lái)的。其基本觀點(diǎn)是將上述三種理論結(jié)合起來(lái)，
6、并且認(rèn)為強(qiáng)度準(zhǔn)則是煤巖體的破壞準(zhǔn)則，而能量準(zhǔn)則和沖擊傾向準(zhǔn)則是煤巖體突然破壞準(zhǔn)則，只有當(dāng)三個(gè)準(zhǔn)則同時(shí)滿足時(shí)，才能發(fā)生沖擊地壓。1.2.6變形系統(tǒng)失穩(wěn)理論煤巖體變形系統(tǒng)失穩(wěn)理論提出了煤巖體系統(tǒng)發(fā)生沖擊地壓的失穩(wěn)判據(jù)，即[6,9,19]DP二0和D2P
