矿山地质灾害(1)

影响因素
• 矿区的地质构造条件 • 地应力分布条件 • 煤质软硬程度 • 煤层产状以及厚度和埋深 • 一般来说，煤层埋深大，突出的次数多，
强度也大。
煤与瓦斯突出的预防措施
a) 首先开采没有突出危险或突出危险性较小的煤层。 b) 在有突出危险的煤层内均匀布置钻孔并预先抽放一
定时间的瓦斯以降低瓦斯压力与瓦斯含量，并使地 应力下降、煤层强度增加。 c) 在工作面前方一定距离的煤体内，超前钻探一定数 量的大口径钻孔，使煤层内的瓦斯得以提前释放。 d) 利用封堵、引排、抽放等综合方法处理洞穴内积存 的瓦斯。 为防止煤与瓦斯突出造成严重危害，必须加强煤层 顶板管理和地应力监测，加强职工安全教育。
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岩爆
• 岩爆又称冲击地压，是指承受强大地压的脆性 煤、矿体或岩体，在其极限平衡状态下受到破 坏时向自由空间突然释放能量的动力现象，是 一种采矿或隧道开挖活动诱发的地震。在煤矿 、金属矿和各种人工隧道中均有发生。
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岩爆的类型和特点
• 围岩表部岩石破裂引起的岩爆：在深埋隧道或其 它类型地下洞室中发生的中小型岩爆多属于这种 。岩爆发生时常发出如机枪射击的噼噼啪啪响声 ，故被称为岩石射击。一般发生在新开挖的工作 面附近，掘进爆破后2~3h，围岩表部岩石发生爆 破声，同时有中间厚、边部薄的不规则片状岩块 自洞壁围岩中弹出或剥落。这类岩爆多发生于表 面平整、有硬质结核或软弱面的地方，且多平行 于岩壁发生，事先无明显的预兆。
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瓦斯爆炸与煤层自燃
• 瓦斯爆炸：1瓦斯的生成与聚集2瓦斯爆炸 的危害方式3瓦斯爆炸灾害的预防措施
• 煤层自燃：1影响煤层自燃的因素2煤层自 燃的危害3预防煤层自燃的技术措施
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瓦斯爆炸
• 瓦斯突出后，若遇有燃火点则极易发生瓦斯爆 炸。
• 瓦斯主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数， 另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般还含 有硫化氢、二氧化碳、氮和水气，以及微量的 惰性气体，如氦和氩等。
① 内在条件：存在高 储能体及其应力接 近于岩体极限强度 。
② 外在条件：某些因 素
• 围岩内高储能体的形 成条件：
① 岩体能够储聚较大的 弹性应变能。
② 在岩体内部应力高度 集中。
岩爆的预测及防治
• 岩爆的监测预报：
• 预测预报方法：
• 在实验室内测量煤岩或岩 • 钻屑法或岩心饼化
块的力学参数，依据弹性 法、地球物理法、
• 瓦斯是古代植物在堆积成煤的初期，纤维素和 有机质经厌氧菌的作用分解而成。在高温、高 压的环境中，在成煤的同时，由于物理和化学 作用，继续生成瓦斯。
瓦斯爆炸的条件
矿山地质灾害(1)
2020/8/15
概述
• 矿山是人类工程活动对地质环境影响最为强烈 的场所之一。
矿山地质灾害
• 因大规模采矿活动而使矿区自然地质环境发生 变化，产生影响人类正常生活和生产的灾害性 地质作用或现象。
采矿对矿区环境的影响主要表现在 矿坑疏干排水造成地面塌陷，泉水 枯竭，河水断流和区域地下水位下 降；深井排水或注水诱发地震；地 面开挖，地下采掘引起崩塌，滑坡
变形能量指数判断岩爆的 发生几率和危险程度。
位移测试法、水分 法、温度变化法、
• 现场观测，通过观测声响 、震动，在掘进面上钻进
时观察测量钻屑数量等进 行预测预报。
统计法、地震波预 测法、声发射（AE）法。
岩爆的预测及防治
• 设计阶段的防治对策：洞轴线的选择、洞室断 面形状选择
• 施工阶段策：超前应力解除法、喷水或钻孔注 水促进围岩软化、选择合适的开挖方式、减少 岩体暴露的时间和面积、岩爆发生的处理措施
，地面开裂与沉陷；
矿山地质灾害种类
矿山与地下工程地质灾害
• 冒顶垮帮
• 岩爆
• 煤与瓦斯突出
• 矿井突水
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回
冒顶垮帮
• 特征及其影响因素：地下洞 • 征兆：顶板掉渣由小而大 室开挖后，由于御荷回弹， ，又稀变密，裂隙数量增 应力和水分的重新分布常使 多、宽度加大，煤帮煤质 围岩的性状发生变化。如果 在高压下变软，支架压坏 围岩岩体曾受不了回弹应力 、折断瓦斯涌出量突然增 或重新分布应力的作用，就 多，淋水量增大等。 会发生变形或破坏。
岩爆的类型和特点
• 断层错动引起的岩爆：当开挖的洞室 或坑道与潜在的活动断层以较小的角 度相交时，由于开挖使作用于断层面 上的正应力较小，降低了断面的摩擦 阻力，常引起断层突然活动而形成岩 爆，这类岩爆一般发生在活动构造区 的深矿井中，破坏性大，影响范围广 。
岩爆的产生条件与发生机制
• 岩爆条件
岩爆的类型和特点
• 矿柱围岩破坏引起的岩爆：在埋深较大的矿坑 中，由于围岩应力大，常常使矿柱或围岩发生 破坏而引起岩爆。这类岩爆发生时通常伴有剧 烈的气浪和巨声，甚至还伴有周围岩体的强烈 振动，破坏力极大，对地下采掘工作常造成严 重的危害，被称为矿山打击或冲击地压。在煤 矿中，这类岩爆多发生于距坑道壁有一定距离 的区域内。
• 合理选择围岩的支护加固措施：喷混凝土或钢 纤维喷混凝土加固、钢筋网喷混凝土加固、周 边锚杆加固、格栅钢架加固、必要时可采取超 前支护。
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煤与瓦斯突出
• 在煤矿地下开采过程中，从煤（岩石）壁 向采掘工作面瞬间突然喷出大量煤（岩） 粉和瓦斯（CH₄, CO₂）的现象，称为煤与 瓦斯突出。大量承压状态下的瓦斯从煤或 围岩裂缝中高速喷出的现象称为瓦斯突出 。
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脆性围岩
塑性围岩
采空区处理方法
1. 填充法：及时用碎石、尾矿砂、水沙、混凝土等物 质填充采空区，从而起支撑顶板，减小其承受上覆 岩土体压力的作用。
2. 崩落法：利用深孔爆破的方法将采空区围岩崩落， 填充采空区。
3. 支撑法：以矿柱或支架等支撑采空区，防止其发生 危险变形。
4. 封闭法：封闭不影响主矿体开采、主矿道的小采空 区。
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煤与瓦斯突出特征及影响因素
• 煤与瓦斯突出是地应力和瓦斯气体体积膨胀力 联合作用的结果，通常以地应力为主，瓦斯气 体为辅。煤与瓦斯突出的基本特征是固体煤块 （煤）在瓦斯气流作用下发生远距离快速运移 ，煤、碎块和粉尘呈现分选性堆积，颗粒越小 被抛得越远。
• 特点：瓦斯扩散速度大、湿度小，煤的力学强 度低且变化大、透气性差。