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北京消防|沖擊地壓預(yù)測(cè)與控制體系|消防檢測(cè)|電氣檢測(cè)
發(fā)布日期：2019-02-05 04:17:40
沖擊地壓是采動(dòng)誘發(fā)高強(qiáng)度的煤（巖）彈性能瞬時(shí)釋放，在相應(yīng)采動(dòng)空間引起強(qiáng)烈圍巖震動(dòng)和擠出的現(xiàn)象。是我國(guó)煤礦常見(jiàn)的重大事故災(zāi)害。沖擊地壓引起人員傷亡和設(shè)備損壞，不僅發(fā)生在推進(jìn)的工作面現(xiàn)場(chǎng)，而且可能波及彈性釋放范圍的巷道、峒室，特別是存在應(yīng)力集中的空間部位。迄今為止，沖擊地壓的控制處在統(tǒng)計(jì)管理與條理決策階段，沒(méi)有形成沖擊地壓的防治理論、監(jiān)測(cè)方法及控制決策的一體化體系。本文基于對(duì)沖擊地壓發(fā)生的機(jī)理，對(duì)沖擊地壓事故進(jìn)行了分類，提出了沖擊地壓事故預(yù)測(cè)與控制動(dòng)力信息基礎(chǔ)，形成了實(shí)用的沖擊地壓預(yù)測(cè)控制的體系。
1沖擊地壓發(fā)生的原因及實(shí)現(xiàn)的條件
具有沖擊傾向的煤（巖）層，受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和采場(chǎng)推進(jìn)影響而形成的高度應(yīng)力集中和高能級(jí)的彈性變形能的儲(chǔ)存，是沖擊地壓發(fā)生的根本原因。沒(méi)有采取釋放應(yīng)力和能量的措施，在可能有高應(yīng)力集中和高能級(jí)彈性能釋放的區(qū)域推進(jìn)采掘工作面，是沖擊地壓得以實(shí)現(xiàn)的條件。
有沖擊傾向的高強(qiáng)度煤（巖）中儲(chǔ)存的高能級(jí)彈性能，包括煤（巖）受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)擠壓儲(chǔ)存的彈性能、堅(jiān)硬頂板條件下大面積推進(jìn)采場(chǎng)聚集的壓縮彈性能及高強(qiáng)度大厚度堅(jiān)硬巖層大面積懸露的彎曲變形彈性能。因此，了解煤田構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的歷史和殘余構(gòu)造應(yīng)力的現(xiàn)實(shí)分布，掌握具體煤層條件下不同開采方法、不同開采參數(shù)和不同開采程序，對(duì)煤（巖）應(yīng)力和能量積聚和釋放的影響，是沖擊地壓預(yù)防的關(guān)鍵[1,2]。
2沖擊地壓的分類及其發(fā)生和破壞的特點(diǎn)
沖擊地壓是一種復(fù)雜的礦山動(dòng)力現(xiàn)象。其形成的力學(xué)環(huán)境、發(fā)生的地點(diǎn)、宏觀和微觀上的顯現(xiàn)形態(tài)多種多樣，沖擊破壞強(qiáng)度和所造成的破壞程度也各不相同。由于沖擊地壓發(fā)生的機(jī)理存在不同的理論，有各自不同的發(fā)生條件和判別準(zhǔn)則。客觀上不同礦井的沖擊地壓的成因和顯現(xiàn)特征也不同，即使同一礦井，由于地質(zhì)構(gòu)造（變化）、開采條件和開采方法的差異，也使得沖擊地壓的成因、性質(zhì)、特征、震源部位和破壞程度不同。綜上所述，沖擊地壓存在不同的種類，不能用同一機(jī)理去解釋不同沖擊地壓的成因和現(xiàn)象，更不能用單一方法或措施去預(yù)測(cè)和防治沖擊地壓。通過(guò)對(duì)我國(guó)沖擊地壓嚴(yán)重的礦井進(jìn)行案例分析，綜合沖擊地壓案例研究成果，將沖擊地壓分為巷道發(fā)生的沖擊地壓與工作面發(fā)生的沖擊地壓兩類。
(1)掘進(jìn)沖擊地壓發(fā)生的條件和破壞的特點(diǎn)
掘進(jìn)沖擊地壓發(fā)生在掘進(jìn)工作面推進(jìn)的過(guò)程中。其中，在原始應(yīng)力場(chǎng)中掘進(jìn)煤巷發(fā)生沖擊的條件是：
1)煤層強(qiáng)度較高、含水率低，加壓時(shí)發(fā)生脆性破壞，即有“沖擊傾向性”。
2)巷道圍巖中的應(yīng)力達(dá)到?jīng)_擊破壞的極限。在單一重力應(yīng)力場(chǎng)條件下達(dá)到這一極限的“臨界開采深度”，一般在700－800m以上。對(duì)于存在構(gòu)造應(yīng)力的原始應(yīng)力場(chǎng)，在開采深度超過(guò)500－600m的厚煤層中掘進(jìn)，即有可能出現(xiàn)頂煤沖擊破壞的事故。
在受采動(dòng)影響的應(yīng)力場(chǎng)中掘進(jìn)巷道，發(fā)生沖擊地壓的煤層條件和應(yīng)力極限要求與原始應(yīng)力場(chǎng)中掘進(jìn)的巷道一樣。但考慮極限應(yīng)力實(shí)現(xiàn)的條件時(shí)，不能再只是簡(jiǎn)單的與原始應(yīng)力的性質(zhì)大小和相應(yīng)的開采深度聯(lián)系在一起。相反必須把掌握不同開采深度和不同采動(dòng)條件下，重新分布的應(yīng)力場(chǎng)特征及其形成和發(fā)展規(guī)律放在首要的地位。
(2)回采沖擊地壓發(fā)生條件和破壞的特點(diǎn)
回采沖擊地壓發(fā)生在回采工作面推進(jìn)的過(guò)程中?；夭蓻_擊地壓發(fā)生的條件是：煤層具有“沖擊破壞的傾向”，煤層和上覆巖層中積聚的應(yīng)力和彈性，能達(dá)到足以產(chǎn)生沖擊震動(dòng)和圍巖破壞的極限?；夭晒ぷ髅鏇_擊地壓的力（能）源，包括煤層在大面積懸露的上覆巖層壓力作用下被壓縮彈性能，和高強(qiáng)度大厚度堅(jiān)硬頂板彈性彎曲變形儲(chǔ)存的彈性能。煤層埋藏深度及由高強(qiáng)度堅(jiān)硬頂板所決定懸露面積愈大，相應(yīng)的能級(jí)將愈高。
采動(dòng)誘發(fā)和頂板自身裂斷破壞誘發(fā)和釋放的能量愈高，波及的范圍將愈大，工作面及相臨巷道中的沖擊破壞也將愈嚴(yán)重。
回采工作面推進(jìn)過(guò)程中發(fā)生的沖擊地壓，包括工作面采動(dòng)或老頂裂斷誘發(fā)煤層壓縮彈性能釋放及處于大面積彈性彎曲狀態(tài)的厚煤層堅(jiān)硬頂板裂斷，造成的沖擊地壓兩種類型。
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