地質(zhì)工程師評職稱發(fā)表論文期刊推薦核心期刊《水文地質(zhì)工程地質(zhì)》，《水文地質(zhì)工程地質(zhì)》1957年創(chuàng)刊，是國土資源部主管，中國地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院主辦的。國際刊號ISSN：1000-3665 ；國內(nèi)刊號CN：11-2202/P。郵發(fā)代號 2-335。我國水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)專業(yè)領域創(chuàng)刊較早、發(fā)行較廣，并具有權(quán)威性、綜合性的學術(shù)理論與實踐刊物之一。

　　摘要：通過對煤礦發(fā)生沖擊地壓現(xiàn)象的現(xiàn)狀、特點及影響因數(shù)分析，提出并制定了適合條件的沖擊地壓危險預測方法和解危措施

　　關鍵字：沖擊地壓,解危措施,效果檢驗,安全開采

　　1.沖擊地壓的特征

　　沖擊地壓是采場周圍煤巖體,在其力學平衡狀態(tài)破壞時,由于彈性變形能的瞬間釋放而產(chǎn)生一種以突然、急劇、猛烈破壞為特征的動力現(xiàn)象。沖擊地壓是一種特殊的礦山壓力顯現(xiàn)。其顯現(xiàn)強度特征一般為弱沖擊、強沖擊、彈射、礦震、巖爆、煤炮、沖擊波、彈性振動等,常伴有煤巖體拋出、巨響及氣浪等現(xiàn)象;其發(fā)生突然劇烈,沖擊波力量巨大,瞬間摧毀巷道、采煤工作面和設備,傷擊人員。

　　煤礦沖擊地壓顯現(xiàn)主要表現(xiàn)在2個方面:

　　一、是礦井表現(xiàn)出明顯的動力現(xiàn)象，在巷道的開拓掘進與工作面生產(chǎn)過程中經(jīng)常聽到煤炮聲；

　　二、是部分巷道圍巖穩(wěn)定性較差，巷道支架損壞、底鼓嚴重、兩幫變形量增大，巷道維護困難。通過某煤礦的現(xiàn)場觀測和礦壓資料收集，對煤礦的礦山壓力現(xiàn)象進行了總結(jié)，其特點如下：

　　1、突發(fā)性、偶然性。例如某礦九采區(qū)已開采完5個工作面，未發(fā)生過沖擊地壓事故，該次事故發(fā)生前現(xiàn)場也沒發(fā)現(xiàn)應力變化的前兆信息，事故具有明顯的突發(fā)性、偶然性。

　　2、瞬時性。破壞過程持續(xù)時間相當短暫，并產(chǎn)生了強烈震動，強大的沖擊波造成了大量煤塵飛揚，發(fā)出振動和響聲，巨大的能量在瞬時被釋放。

　　3、巨大的破壞性。動力現(xiàn)象發(fā)生后損壞支架、破壞巷道甚至造成人員傷亡。巷道頂?shù)装濉�兩幫移近量大，巷道破壞較嚴重。

　　4、有別于瓦斯突出。在動力現(xiàn)象發(fā)生后，通過現(xiàn)場進行瓦斯含量測量發(fā)現(xiàn)瓦斯含量沒有明顯增加，這就否定了煤與瓦斯突出的可能性。

　　2．沖擊地壓發(fā)生的原因

　　沖擊地壓發(fā)生原因有內(nèi)因、外因兩種因素:內(nèi)因包括煤層本身的物理屬性、煤層原巖應力狀態(tài);外因包括采深、采動集中應力(主要為超前支承壓力、煤柱集中應力等)、放炮誘發(fā)等。

　　（一）沖擊地壓發(fā)生的內(nèi)因

　　1、煤層具有沖擊傾向性

　　沖擊地壓的發(fā)生與煤巖體物理力學性質(zhì)有直接關系。煤炭科學研究總院北京開采研究所對華豐煤礦4層煤沖擊傾向性試驗結(jié)果表明,華豐煤礦4層煤具有強烈沖擊傾向性,其直接頂具有中等沖擊傾向性。

　　2、礫巖活動是發(fā)生沖擊地壓的主要力源

　　該煤礦4層煤上方基本頂為70余米厚的砂巖層,隨著工作面的推進周期性跨落;其上為40余米厚的紅土層,隨基本頂?shù)目缏涠鴱澢�下�?再上部為500~800m的巨厚礫巖層,礫巖層完整性較強,抗壓及抗拉強度均較大,采后不易冒落下沉,導致礫巖層與紅土層之間產(chǎn)生離層空間。隨著采空面積的加大,巨厚礫巖層形成板狀懸空巖梁,礫巖層原來的應力狀態(tài)發(fā)生改變,從而增加了未采4層煤的應力水平。當板狀礫巖層懸露面積達到一定程度后,開始緩慢下沉并周期性斷裂跨落,礫巖層的斷裂跨落對下部的煤巖體產(chǎn)生沖擊載荷,從而加劇了4層煤工作面煤體的應力集中程度,導致4層煤工作面沖擊危險增強,因此,巨厚礫巖層是發(fā)生沖擊地壓的主要力源。

　　（二）沖擊地壓發(fā)生外因

　　1、采深大應力高

　　該煤礦首次沖擊地壓發(fā)生在-538m水平,垂深為668m,即沖擊地壓發(fā)生臨界深度為668m,開采大于該深度就有可能發(fā)生沖擊地壓。目前礦井最大開采深度為1230m,4層煤工作面開采深度已達970m,已遠遠超過該深度。隨著4層煤工作面采深的加大,自重應力已超過4層煤的抗壓強度,較高的原巖應力易使煤體產(chǎn)生應力集中而破壞。

　　2、煤柱集中應力的影響

　　為滿足煤層防火的要求,相鄰采區(qū)之間和上下階段之間留有采區(qū)和階段隔離煤柱,現(xiàn)場實測和數(shù)值計算結(jié)果表明,4層煤柱應力集中峰值范圍為7~12m,當煤柱尺寸>12m后,在煤柱內(nèi)部將產(chǎn)生疊加應力,從而為煤柱沖擊提供了基礎應力條件。

　　3、工作面采動集中應力和周期來壓的影響

　　觀測結(jié)果表明,4層煤工作面超前支承壓力集中范圍為5~35m,應力集中系數(shù)為2.5,但上方礫巖層的超前壓力影響范圍達120m。因此,4層煤工作面采動集中應力對工作面影響較為明顯。4層煤分層開采時上分層工作面周期來壓強度最大達510kn/m2,來壓較為強烈。據(jù)不完全統(tǒng)計,4層煤沖擊地壓83%發(fā)生在頂板來壓期間,且對工作面超前壓力影響范圍破壞最為嚴重。

　　4、工作面推采速度的影響

　　回采工作面推采過大后,工作面煤體集中應力得不到及時釋放,容易造成應力集中,因此工作面推采速度也是影響沖擊地壓發(fā)生的因素之一。

　　(5)放炮誘發(fā)

　　回采工作面放炮容易造成煤巖體能量釋放,因此工作面放炮是誘發(fā)沖擊地壓的主要工序,據(jù)統(tǒng)計,煤礦放炮誘發(fā)沖擊地壓占75%以上。

　　3．沖擊地壓的影響因素

　　隨著煤礦開采深度的逐年增加，煤巖動力現(xiàn)象逐漸顯現(xiàn)并趨于嚴重。對擊地壓發(fā)生的原因是多方面的，通過系統(tǒng)的分析翻究總結(jié)影響該煤礦煤巖沖擊現(xiàn)象的主要因素為：

　　1、煤(巖)的性質(zhì)。該煤礦煤的沖擊傾向性為強沖擊傾向。

　　2、圍巖性質(zhì)。主要是頂板巖性和厚度及其吞煤層開采后的可冒性，是影響沖擊地壓的重要因素。特別是基本頂為厚層砂巖或其他堅硬巖層、確板也是堅硬巖層結(jié)構(gòu)的煤層更具沖擊危險性。

　　3、開采深度。開采深度愈大，煤體應力愈高，煤體變形和積蓄的彈性能也愈大。該煤礦93上04工作面目前開采深度在685m，具有開采深度大的特點。

　　4、地質(zhì)構(gòu)造的影響。通常，在地質(zhì)構(gòu)造帶日中尚存有一部分地殼運動的殘余應力，形成構(gòu)造力。在煤礦中常有斷層、褶曲和局部異常帶，沖地壓常發(fā)生在這些構(gòu)造應力集中的區(qū)域。該煤礦西部基本上是一單斜構(gòu)造，故垂直和水平應力均，壓應力，最易發(fā)生沖擊地壓現(xiàn)象。

　　5、采煤方法的影響。采用綜放開采技術(shù)進季生產(chǎn)的礦井，其影響范圍大(一般工作面超前承壓力影響范圍達60m以上)，應力絕對值增加但集中程度降低。相對而言，綜放開采工作面的沖擊地壓危險性比單一煤層或分層開采的工作面的擊地壓危險性小一些，但由于其影響范圍大，故工作面周圍的沖擊地壓危險性將會升高。

　　6、煤柱的影響。產(chǎn)生應力集中的地點、孤島形和半島形煤柱可能受幾個方向集中應力的疊加作用，因而在煤柱附近最易發(fā)生沖擊地壓。該煤礦93上04工作面采用3條巷道布置且中間巷沿3上層頂板布置，中間巷與回風巷及運輸巷的距離分別為60，91m，開采煤層平均厚度5．21m，所以中間巷與回風巷的煤柱寬度正處在煤柱沖擊危險的臨界寬度范圍內(nèi)。

　　總結(jié):

　　本文提出了實用的沖擊地壓的評價及預測方法、實用解危措施和相應沖擊壓治理效果檢驗措施以及沖擊地壓應急預案。通過生產(chǎn)實踐證明，這些方法和措施具有良好效果，保證了有沖擊傾向煤層的安全開采。

　　參考文獻:

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