李忠华-冲击地压及复合灾害预测防治技术的理论基础
同家梁矿11#311盘区冲击地压综合防治技术
1 . 8 m, 工 作面侧 炸 帮 1 . 2 m, 底鼓 0 . 5~ 0 . 8 m, 范 围 2 5 m, 所 支设 的单体 柱 、 木丛柱 、 木 点 柱底 部 向工作 面侧 帮位移 约 0 . 5 m, 支护 破 坏 4 0 m。距 第 2次来
压推 进 9 I T I 处, 运料 巷距 工作 面端头 3 5~ 4 5 m 出现
S e r i a l N o . 5 2 7
Ma r c h. 2 01 3
现
代
矿
业
M 0RDEN MI NI NG
总 第5 2 7期 2 0 1 3 年 3月 第 3期
同家 梁矿 1 1 # 3 1 1 盘 区 冲击地 压 综合 防治技 术
李 光勇
( 大 同煤 矿 集 团公 司 同 家梁 矿 )
留有一个 不足 0 . 5 m 的间 隙 。炸帮后 巷 宽 达到 6 . 5
~
8 m, 巷道 顶板 没有 明显 变 化 , 基 本保 持 完 整 。工
作 面来压 波及 到 7 6 支架处 , 该处底鼓并出现 2 c m 宽 的裂缝 , 正 在作业 的铲 煤 工人 受 到 巨大震 动 后 坠
2 . 5 0~ 4 . 2 1 m, 夹石厚度为 0 . 1 4~0 . 7 6 m, 全 区可
重, 达0 . 6~ 0 . 8 m, 封 口3 5 m, 巷道古 塘一 侧煤 壁 片 帮2 . 5 m 以上 , 范围 1 5 m。当工 作 面推进 到 3 3 6 I T I
采产生 一定 的影 响 。
0 . 5 i n , 支护被 严重破 坏 , 并且 全 部 朝 工作 面 方 向倾 斜, 巷 道封 口 5 I T I 。此 后 , 8 1 1 1 6工作 面之后 , 开采 的 各个 工作 面每 推进 4 0~1 0 0 1 T I 的距 离 , 都 会 发 生 程 度不 一 的冲击性 地压 。
2024年冲压地压及其防治(三篇)
2024年冲压地压及其防治一、冲击地压冲击地压是指在开采过程中,积聚在煤炭体中的能量,瞬间释放出来,产生一种以突然、急剧、猛烈破坏为特征的动力现象。
特征:常伴随有很大的声响、岩体震动和冲击波,在一定范围内可以感到地震;有时向采掘空间抛出大量的碎煤或岩块,形成很多煤尘,释放出大量的瓦斯。
根据原岩(煤)体应力状态不同,冲击地压可分为3类:重力型冲击地压、构造应力型冲击地压、中间型或重力一构造型冲击地压。
重力应力型冲击地压:主要受重力作用,没有或只有极小构造应力影响的条件下引起的冲击地压。
构造应力型冲击地压:主要受构造应力(构造应力远远超过岩层自重应力)的作用引起的冲击地压。
中间型或重力~构造型冲击地压:主要受重力和构造应力的共同作用引起的冲击地压。
根据冲击的显现强度分类:(1)弹射:一些单个碎块从处于高应力状态下的煤或岩体上射落,并伴有强烈声响,属于微冲击现象。
(2)矿震:它是煤、岩内部的冲击地压,即深部的煤或岩体发生破坏,煤、岩并不向已采空间抛出,只有片带或塌落现象,但煤或岩体产生明显震动,伴有巨大声响,有时产生矿尘。
较弱的矿震称为微震。
(3)弱冲击。
煤或岩石向已采空间抛出,但破坏性不很大,对支架、机器和设备基本上没有损坏;围岩产生震动,一般震级在2.2级以下,伴有很大声响;产生煤尘,在瓦斯煤层中可能有大量瓦斯涌出。
(4)强冲击。
部分煤或岩石急剧破碎,大量向已采空间抛出,出现支架折损、设备移动和围岩震动,震级在2.3级以上,伴有巨大声响,形成大量煤尘和产生冲击波。
根据震级强度和抛出的煤量分类:(1)轻微冲击:抛出煤量在10t 以下,震级在1级以下的冲击地压。
(2)中等冲击:抛出煤量在10t~50t以下,震级在1级~2级的冲击地压。
(3)强烈冲击:抛出煤量在50t以上,震级在2级以上的冲击地压。
一般面波震级Ms=1时,矿区附近部分居民有震感;Ms=2时,对井上下有不同程度的破坏;Ms2时,地面建筑物将出现明显裂缝破坏。
矿井掘进工作面冲击地压防治技术分析
166矿井掘进工作面冲击地压防治技术分析徐东康(山东能源鲁西矿业郭屯煤矿,山东 郓城 274600)摘 要:随着矿山开采工作的发展,矿井掘进深度增大,实际掘进带来的冲击地压危害程度提升。
为了保障掘进人员采矿安全,需要在施工前,针对工作面开采深度、断层结构进行分析,通过充分分析研究,为矿山安全开采提供理论支撑。
针对于工作面存在的影响因素,对开采区域科学划分,保证人员开采安全性。
根据采矿工作面实际情况,提出针对性的矿压监测和防治技术,发挥防冲解危的作用。
关键词:矿井;掘进;冲击地压;防治技术中图分类号:TD353 文献标识码:A 文章编号:1002-5065(2023)19-0166-3Analysis of prevention and control technology for rock burst in mining excavation faceXU Dong-kang(Shandong Energy Luxi Mining Guotun Coal Mine,Yuncheng 274600,China)Abstract: With the development of mining work, the depth of mine excavation has increased, and the degree of damage caused by rock burst caused by actual excavation has increased. In order to ensure the safety of mining personnel, it is necessary to analyze the mining depth and fault structure of the working face before construction, and provide theoretical support for safe mining through sufficient analysis and research. Scientifically divide the mining area based on the influencing factors of the working face to ensure the safety of personnel during mining. Based on the actual situation of the mining face, targeted mine pressure monitoring and prevention technologies are proposed to play a role in preventing erosion and relieving danger.Keywords: mine; Excavation; Impact ground pressure; Prevention and control technology收稿日期:2023-08作者简介:徐东康,男,生于1990年,汉族,山东日照人,本科,工程师,研究方向:煤矿冲击地压、巷道支护。
煤矿冲击地压防治技术及应用
基于控制图的煤矿冲击地压电磁辐射预测_李忠辉
ta of the m ine pressure bump ing and the dynam ic var ia tion tendency and law o f the coa lm ass electrom agne tic rad iation in the coal m in ing
face w ith the tim e and to predict the possib ility o f the pressure bum ping disaster occurred in the fea ture base on the placem ent area d istr-i
1 煤岩电磁辐射控制图的绘制
111 控制图概述 控制图的作用是从动态上反映过程是否处于正
常稳定的状态, 并且为保证过程在预期的时间内始 终处于正常稳定状态而进行统计控制 [ 7 - 9] 。图 1中 的中心线、上控制限和下控制限是根据 3R 原理得 来的。通常为了控制图使用方便, 在上控制限与下 控制限之间划分 6个区域, 每个区域宽为 R, 这 6
关键词: 控制图; 电磁辐射; 冲击地压; 预测
中图分类号: TD324
文献标志码: A
文章编号: 0253- 2336 ( 2009) 06- 0046- 03
Prediction on E lectrom agnetic Radiation ofM ine P ressure
Bumping Based on ControlM ap
L I Zhong-hu i1, 2, WANG En-yuan1, 2, SONG X iao-yan1, 2, L IU X iao- fei1, 2, DENG H ong-bo1, 2
采煤工作面冲击地压的解析分析
2 冲击地压发生判据
根据极值点失稳理论,煤层开采前在地应力作用 下处于初始稳定状态。在开采过程中采场周围应 力重新分布, 形成软化区和弹性区, 随着载荷 p 的 增长,软化区范围 ρ 逐渐扩大,并存在一个极值 点 ρ * 。在极限载荷 p * 作用下,采煤工作面处于临 界状态。采煤工作面的稳定性取决于上部载荷和
[
] 1 + (1 − µ)β
4) 。从图中可以看出 q=7.57MPa,a=6.2m 为工作 面煤层是否失稳的临界状态, 存在产生冲击地压的 最大可能性。
4 结 论
(1) 本文对采煤工作面的实际变形情况进 行合理简化,建立了采煤工作面的力学模型。 (2) 运用煤层塑性软化理论,导出了采煤工
击地压发生时煤层软化区深度为 h h(σ t + λεt ) 4hνλ − 3hE (2 − α1 − µ )h − − + ρ−a = 6Eµ (1 − µ ) α2 α1(1 − µ ) 3qµ
(7 ) α1 将式( 7 )代入式( 6 ) ,得到之间的关系式。取 E=15MPa , h=2m, G = 431×10 8 N/m , µ ' = 0.33 , µ = 0.8 ,λ = 16.9MPa , 得到临界状态关系曲线 (图 2 3hλν 2σ t − 3(1 −ν 1)q + 9qµ (1 − µ )(1 −ν1 )E
8
10
由式(1)、(3)、(4)、(5)联立求解,得采空 区顶板变形为
42
辽宁工程技术大学学报(自然科学版) 第 21 卷 作面附近煤层和顶板的变形与应力分布规律。 (3) 给出了煤层开始软化时顶板压力与采 空区跨度间的关系。 (4) 运用极值点失稳理论,计算了采煤工作 面产生冲击地压时采空区跨度与载荷间关系。 (5) 以上采煤工作面冲击地压的分析方法 可推广应用于巷道和煤柱冲击地压的分析。 参考文献:
煤矿冲击地压产生机理及防治措施探讨
煤矿冲击地压产生机理及防治措施探讨作者:李华山来源:《山东工业技术》2019年第13期摘要:长期以来,煤矿冲击地压一直是煤矿开采主要灾害之一。
随着我国煤矿产业的不断发展与能源需求的不断加大,煤矿井下开采超千米的矿井逐步增加,在保障能源使用的同时,也增加了冲击地压形成的机率。
基于此,本文对煤矿冲击地压的产生机理进行阐述,并对防治措施进行深入的探讨,以增加对冲击地压的预防与处置能力,为煤矿产业的安全生产提供保证。
关键词:煤矿冲击地压;机理;防治DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2019.13.083冲击地压是煤矿开采行业面临的主要威胁之一,它是一种矿山的动力现象,会导致煤矿巷道发生变形和矿井支架损坏,甚至导致矿井的损毁和人员的伤亡[1]。
因此,对于煤矿开采过程中冲击地压的形成机理研究,以及对其防治措施的探讨尤为必要,也是煤矿行业在未来发展中最重要的安全举措。
1 煤矿冲击地压的形成机理1.1 强度理论强度理论中认为,煤矿矿山在未进行开采之前,煤层处于坚硬的岩层夹持之下,这种夹持力会在煤层中产生高压及高弹性,使能量大量集中于煤层壁区域,并保持相对力的平衡。
而随着煤矿开采深度的增加,煤层所受的夹持力也不断发生变化,其应力也随之加大,伴随煤矿开采作业的持续推进,逐步打破了其所承受力量的平衡,使煤岩向采空区域变形与挤压,从而形成冲击地压。
1.2 能量理论煤矿矿山中由于受引力、重力等因素的影响,其内部存在着复杂且巨大的能量。
当煤矿开采作业进行到一定的程度时,会打破煤矿地质中的能量平衡,使煤层释放出大量的能量,并呈现于矿井采空区域,从而引发冲击地压。
能量理论将煤矿冲击地压与能量进行联系,并在两者间建立起相对平衡关系。
1.3 冲击倾向理论冲击地压形成的前提是具有冲击倾向性的煤体,煤体应变所释放的空间成为了冲压地压发生的必要条件。
有研究表明,煤体冲击倾向判断指标包括冲击能量指数、弹性能指数、煤样产生动态破坏的时间等,并根据不同的类型进行分类,当实际冲击倾向大于其极限值时,煤体产生冲击地压的风险将会不断增加。
浅析综采(放)工作面冲击地压的防治技术
浅析综采(放)工作面冲击地压的防治技术
王保安;贾忠国;魏辉
【期刊名称】《科技风》
【年(卷),期】2014(0)12
【摘要】冲击地压是煤矿开采过程中常见的一种矿井动力现象,是矿山压力的一种特殊显现形式,它具有很大的破坏性,并常常造成巨大的财产损失和人身伤亡,它已经成为继水、火、瓦斯、煤尘、顶板煤矿五大灾害事故之后的第六大灾害,目前它已经严重制约了煤矿的安全生产和高产高效。
因此,搞好冲击地压的防治工作是矿井安全生产的一项重要任务。
【总页数】1页(P61-61)
【作者】王保安;贾忠国;魏辉
【作者单位】山东兖矿集团南屯煤矿技术科,山东济宁 273515;山东兖矿集团南屯煤矿技术科,山东济宁 273515;山东兖矿集团南屯煤矿技术科,山东济宁273515
【正文语种】中文
【相关文献】
1.浅谈大采深煤矿综采工作面外圈巷道冲击地压防治技术 [J], 高慧奇
2.煤矿大倾角综放、综采工作面飞矸防治技术及其应用 [J], 宋阳平
3.深部厚煤层综采工作面冲击地压防治技术 [J], 宋红立
4.大采高综采工作面冲击地压防治技术初探 [J], 王斯晨
5.综采工作面冲击地压在线监测与防治技术探讨 [J], 姜峰
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煤层注水防治复合动力灾害机理概述
DOI:10.19392/j.cnki.1671-7341.201914113煤层注水防治复合动力灾害机理概述谢宁辽宁大学环境学院辽宁沈阳110036摘要:煤开采过程中,复合动力灾害的防治工作是必不可少的,煤层注水技术防治动力灾害是各煤矿开采普遍采用的技术手段,但注水效果的保证一直是个难题,本文通过对注水防治复合动力灾害机理的探究,为煤层开采工作提供理论基础。
关键词:煤层注水;冲击地压;瓦斯突出1绪论许多年来,煤层注水技术一直普遍应用于开采防灾工作,研究发现,煤层水渗流作用下能够湿润煤体,增加其含水率,改变煤体的物理力学性质,从而可以改变煤层的应力场,煤层注水主要用于降尘,防治冲击地压、煤与瓦斯突出等灾害防治。
一直以来,众多学者都对注水防治动力灾害做过大量研究,煤层注水防治动力灾害机理较为复杂,所以对机理的研究现在还不完善,本文对机理研究做了概述。
[1-3]2注水防冲击地压机理研究从宏观上讲,煤层注水是为了湿润煤体,使煤体的含水率增加,或者说使煤层中含水饱和度增加,从而可以使煤的物理力学性质发生改变,达到对冲击地压的防治。
从微观角度看,煤是一种多孔隙-裂隙介质,含有大量的裂缝和孔隙。
在实验室实验中,如果把含水率小的较干煤样进行压缩实验,当煤样受到破坏时,煤样逐渐破碎并达到了强度极限时,煤样就会突然剧烈破坏,试验机就会完全卸压,这就是煤体不稳定失效,导致冲击地压发生的原因。
这种现象是由于煤体含水率较低,媒体中一般含有两种状态的流体,液体和气体,两种流体存在比例关系,当水占比较小时,煤体含水率低,即饱和度比较低,水不能大面积的附着在煤层中,虽然水是湿润流体,但对于煤层的作用不大。
以上描述是煤层中煤体普遍现象,改变其隐患必须加以措施。
当水注入煤层的孔隙和裂缝时,孔隙和裂缝中的气体逐渐被水驱走,水分逐渐增加,或者水饱和度逐渐增加。
当水是煤的湿润流体时,它被孔的内外表面和煤的裂缝吸收,水的潮湿区域逐渐增加,直到被水完全润湿,在煤的孔隙和裂缝的表面上形成水膜。
冲击地压工作面防灭火研究及应用
冲击地压工作面防灭火研究及应用陈亚;李军;李振【摘要】In order to prevent energy accumulation in rock burst face, the mining speed should be controlled, and until the pressure is released, the recovery can be carried out. However, in the repetitive mining of three layers of coal, high-temperature fire points occurred many times. To prevent the coal seam fire in rock burst face, the coal seam water injection method can be used to increase moisture, soften the intensity of coal, and reduce the accumulation of energy and the appearance of high-temperature spots.%冲击地压工作面为防止能量积聚,工作面要控制推采速度,待压力得到释放后再进行回采。
然而3层煤复采,发生过多次高温火点。
为防止具有冲击地压的工作面煤层发火,采用煤层注水法可增加煤层含水率,软化煤体强度,降低能量的积聚,同时又减少高温点的出现。
【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2014(000)022【总页数】2页(P74-74,75)【关键词】冲击地压;复采区;防灭火【作者】陈亚;李军;李振【作者单位】山东八一煤电化有限公司,枣庄277524;山东八一煤电化有限公司,枣庄277524;山东八一煤电化有限公司,枣庄277524【正文语种】中文【中图分类】TD3241 矿井概况山东八一煤电化公司是政策性破产改制矿井,斜井开拓方式,前期为片盘式开拓,后期矿井深部为暗斜井多水平开拓,现生产水平为-340 水平、-600(-560)水平。
冲击地压和煤与瓦斯的统一认识
2021/8/13
1
冲击地压与煤与瓦斯突出 的统一认识
河南理工大学能源学院 采矿系主任 李化敏 教授
2021/8/13
2
发言提纲
冲击的一般概念 冲击地压简单机理 冲击地压和煤与瓦斯的异同 预测与防治
3
冲击地压的定义
冲击地压是世界范围内矿井中最严重的自然灾害之一。
冲击地压是聚积在巷道周围煤岩体中的弹性能突然释放引发的动力现 象,是一种特殊的矿山压力显现形式。常以煤(岩)体剧烈的突出破
4
冲击地压案例
1738年英国南斯塔福煤田发生世界上有记录的首例冲击地压以来,目前世 界几乎所有采矿国家都有冲击地压发生。
我国1933年在抚顺胜利矿发生有记录的首例冲击地压。目前,我国发生 冲击地压的矿井超过80个。
1960年1月20日南非的CoalbrockNorth煤矿发生了一次冲击地压,井下破 坏面积达300万m2,死亡432人。
但该理论没有说明平衡状态的性质及其破坏条件,特别是围岩能量 释放条件
13
The Mining Engineering
煤岩的冲击倾向理论
冲击地压的发生不仅与外部条件有关,而且与煤岩本身的物
理力学性质有关,也就是说发生冲击地压的煤岩层都具有 一定的物理力学性质,决定其产生冲击破坏的能力,这种 能力是煤岩介质的的固有属性,称为冲击倾向性。 常用的冲击倾向指标有弹性能指数WEt、冲击能指数KE以及 动态破坏时间DT,即:
突出激发后, 煤的暴露面处 于高地应力和 高瓦斯压力区 ,使煤体能产 生自发连续的 破碎,这是突
出的发展条件
。
突出的煤体和以破 碎的煤能快速涌出 瓦斯,足以形成能 抛出已破碎煤的瓦 斯流,这也是突出 得以发展的必要条 件。
冲击地压预测和防治
冲击地压预测和防治
李春林;章兵
【期刊名称】《化工矿产地质》
【年(卷),期】2006(28)2
【摘要】冲击地压严重威胁煤矿生产安全,发生时生产设施遭到破坏,甚至造成人员伤亡.我国是冲击地压最严重的国家之一.针对国内外冲击地压的现状,阐述了国内外冲击地压及其预测、防治的情况,对现有主要的预测技术进行了分析,指出使用电磁脉冲进行预测和水力钻孔割缝进行防治具有的特点.钻屑法是一种简便易行的预测方法,电磁辐射、电脉冲、声发射等也可用于冲击地压的预测.冲击地压防治技术主要有开采解放层、煤层注水、爆破卸压、钻孔卸压等,水力钻孔割缝是一种有待研究的新方法.
【总页数】4页(P101-104)
【作者】李春林;章兵
【作者单位】辽宁工程技术大学力学与工程科学系,辽宁,阜新,123000;辽宁工程技术大学力学与工程科学系,辽宁,阜新,123000
【正文语种】中文
【中图分类】P618.11;P694
【相关文献】
1.楔形区段煤柱工作面冲击地压分区预测与防治实践 [J], 曹怀轩;姚刚;闫宪洋
2.华丰矿冲击地压危险性预测及区域防治技术研究 [J], 王志强;苏越;崔冬雪;蒲宇
泽;李宁
3.某矿台阶工作面冲击地压预测及防治技术研究 [J], 杨文忠
4.某矿台阶工作面冲击地压预测及防治技术研究 [J], 杨文忠;
5.煤矿冲击地压预测防治技术研究 [J], 安振军
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高压水射流割缝防治冲击地压的数值模拟
高压水射流割缝防治冲击地压的数值模拟
尹亮亮;潘一山;李忠华;王世娟
【期刊名称】《科学技术与工程》
【年(卷),期】2010(010)005
【摘要】冲击地压是采矿业中突发性、瞬息难以预见的灾害,它的发生常常会造成巨大的经济损失和人员伤亡.因此,研究便捷、可靠的防治方法,成为防冲减灾工作中的重要课题之一.传统的防治方法各有不足,将高压水射流割缝技术引用到防治冲击地压当中来,实现了本层煤的解放.基于ANSYS有限元软件建立高压水射流防治冲击地压的有限元模型,并对割缝后各部分的应力变化进行了数值模拟.结果表明,高压水射流割缝技术不但能够实现煤层卸压,而且卸压效果较好,具有很好的发展前景.【总页数】6页(P1225-1230)
【作者】尹亮亮;潘一山;李忠华;王世娟
【作者单位】辽宁工程技术大学力学与工程学院,阜新,123000;辽宁工程技术大学力学与工程学院,阜新,123000;辽宁工程技术大学力学与工程学院,阜新,123000;辽宁工程技术大学力学与工程学院,阜新,123000
【正文语种】中文
【中图分类】TD324.2
【相关文献】
1.高压水射流防治煤与瓦斯突出的数值模拟及分析 [J], 秦超;郭立稳;张嘉勇
2.高压水射流割缝防治冲击地压的实验研究 [J], 张啸;潘一山;李忠华
3.孟村煤矿高压水射流割缝最佳割缝时长实验研究 [J], 王向阳;韩伟;李文福;何伟
4.基于高压水射流割缝的煤层增透技术 [J], 石瑞鹏
5.高压旋转水射流防治煤矿冲击地压实验研究 [J], 李成全;李忠华;潘一山
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关于煤矿冲击地压防治技术的研究与应用
TECHNOLOGY AND INFORMATION工业与信息化科学与信息化2020年7月中 125关于煤矿冲击地压防治技术的研究与应用李志辉开滦能源化工股份有限公司范各庄矿业分公司 河北 唐山 063108摘 要 社会经济的飞速发展提高了对煤矿资源的需求量,使得煤矿开采的规模与深度不断提升,由此直接导致煤矿冲击地压灾害的发生,这便给煤矿开采过程带来了严重的安全隐患,情节严重的甚至引发煤矿安全事故,造成重大的人员伤亡与经济损失。
所以,对煤矿冲击地压防治技术进行详细的研究分析迫在眉睫。
关键词 煤矿冲击地压;原因;理论;防治技术;应用1 煤矿冲击地压的基本概述冲击地压,其实质就是煤矿开采区周围的煤岩体,在力学平衡状态被破坏的情况下受弹性变形能量瞬间释放的影响,产生的一种具有突发性的剧烈破坏动力现象。
冲击地压也就是矿山压力的特殊体现方式,实际显现情况具有明显的特征性,如冲击力强,弹射面积广,同时具有冲击波,弹性振动等情况,会造成煤岩体的瞬间抛出,同时并伴有巨大声响以及气浪现象等等。
加强煤矿冲击地压防治技术的研究工作具有非常重要的现实意义[1]。
2 引发冲击地压现象的主要原因与相关理论(1)主要原因。
引发煤矿冲击地压地质灾害的原因较多,但是总体上可分为内在原因与外在原因。
内在原因:煤岩体每层之间都具有一定的冲击力,在开采活动中,开采作业面上的岩体会出现活动现象,而煤层原有的应力状态则相对集中;加上煤层本身的物理属性所影响,由此导致冲击地压现象的发生。
外在原因方面:在煤矿开采过程中,作业面的影响较大,使得煤体的应力过于集中;或者煤柱的实际尺寸较大,导致煤岩体内部应力高度集中;以及开采施工的周期压强较大;开采频率过高;工作面推进过快等等原因,都会引发煤矿冲击地压现象的发生。
(2)相关理论。
①强度理论方面:采场的周边如果应力过度集中,则会使得煤岩体实际所承受的压力处于最大值,当岩体被破坏时,则直接引发冲击地压现象的发生。
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1. 合理开采布局技术
• 降低岩体应力
划分采区时应保证合理的开采顺序 采面应避免相向开采 推行无煤柱开采 禁止向采空区方向推进 同一区域内禁止相向采掘 ……
老虎台矿对生产布局及开采程序进行调整,将-730 m水平 原来按炮采划分的每个采区走向长度300 m左右(全矿井50余个 采区),按其煤层赋存条件合并成东、中、西3个综采区,实行 综合机械化放顶煤开采。区间煤柱减少到 3 个,无段间煤柱, 条带间实现无煤柱开采。在开采程序上,始终遵循自上而下、 由南往北逐个条带及分层进行开采的原则,大大减少了诱发冲 击地压的煤柱高应力集中区域。
4. 电磁辐射法
ИЭМИ-1型 (便携) KBD5 (流动) KBD7(在线)
接收天线 主机
远程传输电缆
20000 15000
600 500 400
10000 5000
300 200 100
脉冲值 强度值
0
1
3
5
7
9
11
13
15
17
22
24
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28
30
0
日期
5. 微震监测法
根据微震事件的频度、位置、强度以及采动变化,划分 冲击地压危险区域,以便采取防治措施。
断层错动型
二. 冲击地压预测防治技术的理论基础
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 冲击倾向性鉴定 冲击危险性评价 钻屑法 电磁辐射法 微震监测法 应力监测法 物理模拟与数值模拟
1. 2. 3. 4. 5. 合理开采布局技术 保护层开采技术 注水技术 卸压技术 防冲支护技术
6. 整体防护与个体防 护技术
4. 冲击地压类型划分
坚硬顶板、顶底板岩 层释放变形能为主 煤体抛出量:100~600t 破坏半径:30~80m 震级:2.4~3.2ML
顶板断裂型 煤体压缩型
厚煤层、煤体释放弹性能为主 煤体抛出量:1~100t 破坏半径:1~40m 震级:1~2.4ML 断层带、断层位移 释放能量 煤体抛出量>800t 破坏半径>80m 震级>3.0ML
16.12 16.00 18.20 16.84 18.57 4.91 10.40 22.13 6.00 10.14 14.40 14.74 18.35 27.37 25.32 14.50 13.27 17.93 26.00 14.54 23.98 7.79 8.66 3.38 3.45 4.77 4.52 2.02 1.59 0.80 3.04 0.81 1.69 1.05 0.88 0.91 1.96 2.38 1.50 4.93 2.00 2.40 3.48 3.90 2.79 2.20 0.65 0.64 0.60 0.61 0.75 0.81 1.13 0.66 1.12 0.80 0.98 1.07 1.05 0.76 0.71 0.83 0.60 0.75 0.71 0.64 0.63 0.68 0.73 2.09 2.11 2.40 2.35 1.74 1.61 1.34 2.01 1.35 1.64 1.43 1.37 1.38 1.72 1.84 1.58 2.44 1.73 1.84 2.12 2.21 1.95 1.79
冲击地 压防治
煤岩强度 c 冲击倾向 K
鹤岗南山矿 鹤岗峻德矿 鹤岗富力矿 七台河桃山矿 双鸭山集贤矿 通化道清矿 辽源龙家堡矿 阜新兴阜矿 阜新五龙矿 北票台吉矿 抚顺龙凤矿 开滦唐山矿 北京房山矿 北京木城涧矿 北京门头沟矿 兖州东滩矿 兖州济三矿 枣庄陶庄矿 大同忻州窑矿 大同同家梁矿 大同煤峪口矿 平顶山八矿 平顶山十矿
危险前兆 采取措施后
微震事件的 频度、位置、强
破坏次数
度与构造活动的
关系?与岩体应 力的关系?
危险区域 釆动变化
微震事件的来源?与 采掘活动是否有关?压缩? 拉伸?剪切?
6. 应力监测法
采动应力监测
KX-81型空 芯包体三轴 地应力计
KSE-II-1型 钻孔应力计
KMJ-30采动应 力监测分站
7. 物理模拟与数值模拟
岩体应力 扰动量
煤岩 强度
冲击 倾向
塑性软化 区域尺度 响应量
控制量
3. 冲击地压发生机理
内因
冲击倾向性λ /E 内部 空间
塑性 变形区
外因
岩体应力 P 塑性区 尺度ρ 临界岩体 应力P* 临界塑性 区尺度ρ * 非稳定 平衡状态
扰动
△P △ρ
判别准则
P
失稳 冲击地压
弹性变形区
煤岩材料具有冲击倾向性,在岩体应力作用下,煤岩变 形系统由蓄能的弹性变形区和耗能的塑性变形区组成。随着 岩体应力增加,塑性变形区发展。当岩体应力达到临界值时, 煤岩变形系统处于非稳定平衡状态,受扰动失去稳定性,能 量释放而发生冲击地压。
1. 煤岩材料的应变软化性质
弹性阶段
σ σc E O εc ε O σ σc E εc λ ε O
弹性模量E
σ σc E εc λ
ε
理想塑性模型
线性软化模型
非线性软化模型
降模量λ
2. 煤岩变形控制系统
岩层 煤层 节理、层理 孔隙、裂隙
采掘 空间
塑性软 化区域
弹性变 形区域
自重应力 构造应力 采动应力
煤粉收集
钻机
煤粉重量计量 煤粉温度监测
钻杆扭矩 推力监测
3. 钻屑法
最大钻屑量,kg/m 等 l< l =4~ l> 级 I <3.5 <4 <5.5 II 3.5~5 4~5.5 >6 III >5 >5.5 钻屑粒度大于 3mm的组成/% <30 >30 >30
动力现象
无 声响、卡钻 卡钻、冲击声、 钻杆跳动
1. 冲击倾向性鉴定
• GB/T 25217.2-2010(煤)
冲击能指数、弹性能指数、动态破坏时间、单轴抗强度
σ Rc B C P
D O
E
H Q
F
ε
O
DT
t
单轴压缩应力应变曲线
动态破坏时间
• GB/T 25217.1-2010(顶板)
弯曲能指数
1. 冲击倾向性鉴定
类别 冲击倾向 动态破坏时间/ms 弹性能量指数 冲击能量指数 单轴抗压强度/Mpa I类 无 DT>500 WET<2 KE<1.5 Rc<7 II类 弱 50<DT≤500 2≤WET<5 1.5≤KE<5 7≤Rc<14 III类 强 DT≤50 WET≥5 KE≥5 Rc≥14
m 1
2E a
m 1
1 1 E m 1
dP 0 d
临界塑性区半径
cr
a
1
E
E
(m 1)
p
c
临界岩体应力
m 1 2 Pcr 1 E E p 1 ( m 1 ) 1 c m 1 E c E
•防治冲击地压的两条途径:降低岩体应力,削弱冲击倾向性。
3. 冲击地压发生机理
P 弹 塑
性 性
区 区
d r r θ 0 dr r
du r dr
D
u θ r
2
1 2 Er
θ m r (1 D) c
P
c
m 1 p 1 1 2 c E m 1 a
41
64 55 34 41
-450 -520 -530 -600 -620 -640 -660 -700 -720
0
6 13 122
22 24 16 16 15 14 13 10 13 6 53 4 4 4 32 1 1 1
30
6 4 23
200
300
400
500
600
700
800
采深/m
采深/m
千米深井已有66个。 随采深增加,冲击地压发生次数增多,强度增大。 随采深增加,原来无冲击地压矿井出现冲击地压问题。
构造应力
地质历史
活动构造带 冲击地压矿井
Ⅲ级断裂 Ⅳ级断裂 Ⅴ级断裂
动力灾害点
活动构造对冲击地压 起到直接控制作用
区域地质构造成为冲击地压 发生的地质动力环境
3. 钻屑法
σ σo σr
r
P
σ
θ
强危险-孔冲击
有危险
无危险
规 程 指 标 对 应
钻孔煤粉预测
ρ
钻孔煤粉曲线
岩体应力分布
巷 道 煤 壁
3. 冲击地压发生机理
cr
a 1 E
E
(m 1)
p
c
m 1 2 Pcr 1 E E p 1 ( m 1 ) 1 c m 1 E c E
λ/E增大,临界塑性区减小,临界应力减小; 支护应力增大,临界塑性区增大,临界应力增大。
当测定值发生矛盾时,采用模糊综合评判方法。
权重为0.3、0.2、0.2、0.3。
试样采集采用GB/T 23561.1-2009 试件规格、加工精度采用GB/T 23561.7-2009
1. 冲击倾向性鉴定
2. 冲击危险性评价
• 岩体应力——自重应力(采深) 构造应力(地质条件) 采动应力(开采技术条件)
矿区?采区?采掘工作面? 应力集中区域(平面、剖面)? 地应力测量(绝对值、相对值,大小,方向)?