煤礦沖擊地壓發(fā)生機理及治理方案研究

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1、煤礦沖擊地壓發(fā)生機理及治理方案研究張智勇太原理工大學同煤國電同忻煤礦有限公司摘要：沖擊地壓是煤礦安全牛產(chǎn)的重要災害之一。木文對同忻礦沖擊地壓的規(guī)律進行了分析，并利用水壓致裂、鉆孔卸壓、底板爆破等方法實現(xiàn)了對沖擊地壓的有效控制及防治，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。關鍵詞：煤礦;沖擊地壓;機理;治理;作者簡介：張智勇（1978-），男，山西大同人，2013年7月畢業(yè)于太原理工大學礦業(yè)工程專業(yè)，本科，現(xiàn)從事煤礦安全技術與培訓等工作。收稿日期：2017-06-21AStudyonMechanismandManagementofCoalMineImpactPressureZhan

2、gZhi-yongTaiYuanUniversityofTechnology;Abstract：Impactpressureisoneoftheimportantdisastersofcoalminesafetyproduction.Inthispaper,theauthoranalyzedtheruleofimpactgroundpressureinTongxinCoalMineandfoundthatbyusinghydraulicfracturingmethodssuchasblasting,drillingpressurerelief,floorfortheeff

3、ectivecontrolandprevent/ionofpercussivegroundpressure,theimpactpressurecaneffectivelycontrolledandprevented,whichcanalsobringingoodeconomicefficiencyandsocialbenefits.Keyword：coalmine;impactpressure;mechanism;management;Received：2017-06-21開采石炭二疊系煤層的同忻煤礦有限公司，煤層賦存較深、厚度大，頂板和煤層都為堅硬煤巖體，沖擊地壓問題較

4、為突岀。自2011年3月以來，在5107巷、5105巷和5104巷出現(xiàn)了多次強烈礦壓顯現(xiàn)和沖擊地壓。其屮，8105工作面在開采過程中，5105巷發(fā)生多次沖擊地壓或強礦壓，在回風順槽超前工作面l()~40m范圍內(nèi)巷道底鼓強烈，最大底鼓量0.5m,頂板下沉最大達0.6in,兩幫混凝土噴層嚴重開裂，超前支護單體支柱折損嚴重如圖1所示。面對沖擊地壓研究與防治這一難題，盲目的采取措施是不科學的，這類煤巖動力災害，能量大、發(fā)生迅速難以預測，而且根據(jù)不同的地質(zhì)條件還在發(fā)生著不同的變化，所以必須進行深入研究分析，采取針對性防治措施，才能有效地控制和防治沖擊地壓。1煤礦沖擊地壓發(fā)生機理1.

5、1煤礦構造背景與地質(zhì)動力條件分析大同含煤盆地的大地構造位置屬于華北斷塊內(nèi)二級構造單元呂梁-太行斷塊中的云岡塊坳，云岡塊坳北以淤泥河、十字河之分水嶺為界與內(nèi)蒙斷塊和鄰，東部及南部以口泉斷裂，神頭山前斷裂與桑干河新斷裂為界，西北部與偏關-神池塊坪相接。呈NNE向展布，長約125km,寬15~50km。分析區(qū)域斷裂構造分布特征及活動性，建立了礦區(qū)地質(zhì)構造模型，確定斷裂構造對沖擊發(fā)生的控制作用。圖15105巷超前支護區(qū)域下載原圖8107、8105和8104工作面在開釆過程中回風巷發(fā)生多次沖擊地壓。將井IB內(nèi)劃分出的活動斷裂同發(fā)生的沖擊地壓或強礦壓顯現(xiàn)點的信息進行對比分析得出：發(fā)生

6、沖擊地壓或強礦壓顯現(xiàn)區(qū)域位于V-11斷裂附近，其中最嚴重的8105工作面推進450ni時5105巷道超前12m處發(fā)牛的沖擊地壓(2012年12月30)距V-11斷裂約60m,受到地質(zhì)構造明顯，如圖2所示。圖2沖擊地壓與構造應力關系示意圖下載原圖1.2煤礦應力場與巖體應力狀態(tài)分析以建立好的地質(zhì)構造模型為計算模型，結合地應力測試量值及方向，計算區(qū)域巖體應力分布規(guī)律，按照巖體應力大小劃分不同等級的構造應力區(qū)，然后分析構造應力場對沖擊的控制作用。巖體應力計算和構造應力區(qū)劃分表明，井［□內(nèi)存在5個高應力區(qū)和3個應力梯度區(qū)。根據(jù)現(xiàn)有統(tǒng)計，8107、8105和8104工作而在開采過程中

7、回風巷共發(fā)生16次沖擊地壓或強礦壓，其中15次位于井田東部，分布在V-11斷裂附近的高應力區(qū)內(nèi)。高應力區(qū)內(nèi)沖擊地壓或強礦壓發(fā)生次數(shù)占總次數(shù)的93.8%o研究表明，礦井的高應力區(qū)內(nèi)易發(fā)生沖擊地壓或強礦壓。同時還進行了沖擊地壓能量特征研究，開采工程效應對沖擊地壓的影響分析，沖擊地壓發(fā)生機理研究與危險性區(qū)域劃分等為治理沖擊地壓做了充足的準備。研究結果表明：仃)上部侏羅系煤柱引起石炭紀系工作面圍巖應力升高。侏羅系煤層開采結束，侏羅系煤柱集中應力在底板影響深度為50、65m。當石炭系煤層開采主關鍵層破斷后，雙系煤層采動裂隙發(fā)生連通，并引