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《淺議煤礦沖擊地壓機理和其治理技術(shù)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、淺議煤礦沖擊地壓機理和其治理技術(shù)一?煤礦沖擊地壓的機理1.1國內(nèi)外煤礦沖擊地壓災害評述煤礦沖擊地壓和巖爆是一個世界性的災害現(xiàn)象。從1738年英國的南史塔福煤田發(fā)生世界上第一次沖擊地壓以來，已有260年的歷史了。其間在世界上發(fā)生沖擊地壓的國家除我國外，還有英國、波蘭、法國、德國、俄羅斯、烏克蘭、南非、美國、日本等23個國家和地區(qū)。我國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，全國共有36個礦井累計發(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)濟損失十分嚴重。1.2沖擊地壓理論研究現(xiàn)狀
2、的評述南非于1915年就建立了南非礦山?jīng)_擊委員會，對煤和金屬礦的沖擊地壓進行研究。西德于20世紀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防治煤礦井下發(fā)生的沖擊地壓。前蘇聯(lián)的全蘇礦山測量科學研究院也制定了《有沖擊地壓危險煤層的礦井的采礦工程施工安全規(guī)程》。在美國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。我國對沖擊地壓的研究是從60年代才開始的，主要是由一些有嚴重沖擊地壓的局礦在生產(chǎn)實踐中加以探索。第一次比較系統(tǒng)地進行煤礦沖擊地壓的研究工作是由重慶大學和煤科總院重慶分院于1978年在天池煤礦進行的。全國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年頒布實施由煤科院北京開采所和阜新礦業(yè)學院聯(lián)合起草的我國第一部《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，已使我國對沖擊地壓機理和防治措施的研究有了較大的進展，其中煤體注水與深孔松動爆破方法相結(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)力場的測試和有限元計算分析、聲發(fā)射技術(shù)、微震監(jiān)測系統(tǒng)在防治沖擊地壓的研究與應(yīng)用方面已達到國際先進水平。對煤、巖體沖擊地壓和巖爆機理的研究，國內(nèi)外曾提出了多種理論。按現(xiàn)代力學觀點來看，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，便發(fā)生沖擊地壓。而當時，煤巖體處于穩(wěn)定狀態(tài)，不發(fā)生任何沖擊動力現(xiàn)象。1.2.2強度理論強度理論是由G.Brener提出的。該理論認為煤體處于頂?shù)装宓膴A持之中，夾持特性決定了煤-圍巖體系的力學特性。當煤體和圍巖的交界處達到極限平衡條件時，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年代對南非15年來沖擊地壓的防治情況總結(jié)后指出：當煤-圍巖體系在其力學平衡狀態(tài)遭破壞其所釋放出的能量大于所消耗的能量時，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沖擊傾向理論針對不同
5、的煤層，其發(fā)生沖擊地壓的強弱程度各不相同這一事實。國內(nèi)外提出了煤、巖體的沖擊傾向理論。該理論認為當煤巖體的沖擊傾向度KE大于它的臨界值KC時，便發(fā)生沖擊地壓。國內(nèi)外已提出的以衡量煤巖體沖擊傾向指標概括起來主要表現(xiàn)在煤巖體的能量、破壞時間、變形大小和剛度四個方面：能量指標：彈性變形（應(yīng)變）能指標WET；沖擊能指標WCF；有效沖擊能指標GE；彈性能量指標PES；時間指標：動態(tài)破壞時間形變指標：彈性變形指標DE；剛度指標：脆性系數(shù)KB；剛度比指標KCF.1.2.5“三準則”理論該理論是我國學者在總結(jié)了強度理論、能量理論和沖擊傾向理論之后所提出來的。其基本觀點是將上述三種理論結(jié)合起來，
6、并且認為強度準則是煤巖體的破壞準則，而能量準則和沖擊傾向準則是煤巖體突然破壞準則，只有當三個準則同時滿足時，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
