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】沖擊地壓是礦山開采中發(fā)生的煤巖動力現(xiàn)象，是威脅煤礦安全生產(chǎn)的嚴重災(zāi)害之一。這種動力災(zāi)害通常是在煤巖力學(xué)系統(tǒng)達到極限強度時，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，造成煤巖體振動和破壞，動力將煤巖拋向井巷，同時發(fā)生強烈聲響，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)，嚴重時造成地面震動和建筑物損壞等?！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)性沒有明顯的宏觀前兆而突然發(fā)生

2、，過程短暫（持續(xù)幾秒到幾十秒），難以事先準確確定發(fā)生時間、地點和強度。（2）瞬時震動性過程急劇而短暫，伴有巨大聲響和強烈震動，重型設(shè)備被移動，人員被彈起摔倒，震動范圍可達幾千米甚至幾十千米，地面有震感，但震動持續(xù)時間一般不超過幾十秒。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、油母頁巖等都發(fā)生過沖擊地壓。七煤集團公司桃山礦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)走向長約1800～1900m，傾斜長約2000m，采區(qū)面積約3.6km2。可采煤層分別為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、細砂巖、粉砂巖為主，直接頂為灰白色粉砂巖，厚度0-7m，堅

4、固性系數(shù)f值為4～6。老頂以中砂巖為主，堅硬穩(wěn)定，厚度達20.5～44.2m，平均厚度在28m左右，。堅固性系數(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采，現(xiàn)42035隊開采85層右二片為第三個工作面。42035采煤工作面采用走向長壁后退式開采。方式，高檔普采，工作面長140m，煤層傾角250。7開采深度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保護煤柱。上下巷共揭露斷層5道，落差在5m以上的有2

5、條，對工作面生產(chǎn)影響較大。3.沖擊地壓現(xiàn)象分析對桃山礦一采區(qū)前后發(fā)生的近10次沖擊現(xiàn)象進行了分析可以得出如下幾點：①發(fā)生沖擊地壓現(xiàn)象的地點，其開采深度達到700m左右。②沖擊區(qū)域的頂板巖層與煤層出現(xiàn)離層，且頂板完整沒有破碎。2007年7月15日的沖擊產(chǎn)生的煤、巖層離層距離達8cm，向煤壁內(nèi)延伸達5m之深，說明沖擊的主要原因可能是堅硬頂板所致。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25～30m就發(fā)生一次小的沖擊地壓，與工作面的周期來壓規(guī)律比較吻合。⑤上巷沖擊地壓發(fā)生時，主要顯現(xiàn)形式為巷道煤壁鼓出。

6、⑥沖擊礦震發(fā)生時，部分支柱被震歪，發(fā)生較大的沖擊時，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為了分析桃山礦一采區(qū)的沖擊地壓發(fā)生機理，防止沖擊地壓發(fā)生，對該采區(qū)85煤層各沖擊傾向性指標進行了試驗研究。由試驗得出，85煤層煤樣的單向抗壓強度為，15.99MPa，煤樣平均動態(tài)破壞時間為54.82ms，平均沖擊能指數(shù)為4.93，平均彈性能指數(shù)為4.67，對比行業(yè)標準MT/T174-1000可以認為該工作面煤樣

7、具有弱沖擊傾向性。組合煤巖的沖擊傾向性試驗結(jié)果為：單向抗壓強度為20.40MPa，煤樣平均動態(tài)破壞時間為.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)生動態(tài)破壞的猛烈程度要遠強于純煤試樣的破壞猛烈程度。試驗結(jié)果表明，單純煤試樣的沖擊傾向性指標與煤巖樣的沖擊傾向性指標基本上一致。但是，煤巖樣組合的單向抗壓強度比單純煤樣的單向抗強度大27.6%，而且?guī)r—煤以及巖—煤—巖組合試樣發(fā)生動態(tài)破壞的猛烈程度要遠強于純煤試樣的破壞猛烈程度。5.一采區(qū)42035217.作面沖擊地壓類型7一般說來，沖擊

8、地壓可分為由采礦活動引起的采礦型沖擊地壓和由構(gòu)造活動引起的構(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