姚家山千米深井沖擊地壓災(zāi)害預(yù)測(cè)和防治技術(shù)研究.pdf

1、沖擊地壓是一種破壞性極強(qiáng)的煤巖體動(dòng)力現(xiàn)象。隨著我國(guó)煤礦采掘深度的不斷增加，沖擊地壓發(fā)生的概率也不斷升高，我國(guó)首次出現(xiàn)沖擊地壓是在地下200m深度，即將出版的煤礦新規(guī)程規(guī)定，所有采掘深度超過(guò)400m的煤礦，都必須經(jīng)過(guò)沖擊地壓的檢測(cè)工作，所以現(xiàn)在沖擊地壓越來(lái)越受到煤礦以及學(xué)術(shù)界的關(guān)注，目前其發(fā)生機(jī)理被廣泛認(rèn)同的一種說(shuō)法是，煤巖體中所賦含的彈性能過(guò)載，使得煤巖體不能維持極限平衡狀態(tài)，且其在釋放彈性能的時(shí)候，釋放時(shí)間極短，這就造成了沖擊地壓檢測(cè)

2、的困難性。發(fā)生的隨機(jī)性以及形成機(jī)理的說(shuō)法不一，也造成了沖擊地壓預(yù)測(cè)的不準(zhǔn)確性。沖擊地壓所拋出的煤巖體對(duì)工作面或巷道空間中的人員以及機(jī)械設(shè)備造成損害。由此，沖擊地壓作為一種受地質(zhì)條件影響的并與開(kāi)采過(guò)程密切相關(guān)的災(zāi)害，其強(qiáng)大的破壞性對(duì)煤礦工作面以及巷道都具有極大的威脅，并且煤巖體在釋放能量瞬間還會(huì)產(chǎn)生聲波引起震動(dòng)，波及的范圍會(huì)更廣，很容易導(dǎo)致工作面支架傾倒以及破損，拋出的煤巖體很容易導(dǎo)致巷道以及工作面的堵塞。特別是沖擊地壓比較劇烈時(shí)，其產(chǎn)生

3、的聲波以及震動(dòng)的表現(xiàn)形式就是礦震，礦震不僅對(duì)煤礦工作面及巷道破壞很大，有可能還會(huì)波及到地面建筑物或者地表。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家對(duì)于沖擊地壓都做過(guò)很多的研究，但因沖擊地壓發(fā)生具有多樣性、隨機(jī)性和突然性，在其發(fā)生之前并沒(méi)有明顯的跡象以及可靠的單一指標(biāo)能夠預(yù)示沖擊地壓災(zāi)害。構(gòu)成沖擊地壓發(fā)生的影響因素很多，各因素之間相互作用對(duì)沖擊地壓的劇烈程度的影響并沒(méi)有一個(gè)準(zhǔn)確的判斷指標(biāo)，所以對(duì)沖擊地壓的預(yù)測(cè)和防治并不能達(dá)到完全杜絕的程度，在煤礦災(zāi)害中尚屬難以

4、完全避免和圓滿(mǎn)解決的重大技術(shù)問(wèn)題。
　　本文以姚家山礦作為研究目標(biāo)，對(duì)姚家山礦其初步設(shè)計(jì)開(kāi)采的兩組主采煤層群，開(kāi)采深度為1000～1300m?，F(xiàn)階段姚家山礦主要對(duì)一采區(qū)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，決定進(jìn)行生產(chǎn)，所以主要對(duì)一采區(qū)的8個(gè)工作面、其上下順槽以及一采區(qū)上下山是否具有沖擊地壓可能性以及沖擊地壓危險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)估，結(jié)合姚家山礦井一采區(qū)的工作面開(kāi)采條件、上下煤層之間的關(guān)系以及地質(zhì)條件對(duì)其是否具備沖擊地壓可能性進(jìn)行分析。首先通過(guò)關(guān)鍵層理論確定一采區(qū)

5、首采煤層4+5號(hào)煤層（兩煤層之間夾矸很少，可以進(jìn)行統(tǒng)采）的初次來(lái)壓步距以及周其來(lái)壓步距來(lái)判斷應(yīng)力集中峰值時(shí)煤層是否發(fā)生沖擊地壓，然后再采用煤層埋深、傾角以及 FLAC3D對(duì)其危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行預(yù)測(cè)以及驗(yàn)證。根據(jù)以上結(jié)論提出解決方案達(dá)到防治沖擊地壓的目的，對(duì)以下四個(gè)方面進(jìn)行探討分析：
　?。?）通過(guò)關(guān)鍵層理論，確定煤層上方關(guān)鍵層并計(jì)算其初次破斷距以及周期破斷距，以此來(lái)估算煤壁以及工作面的應(yīng)力集中數(shù)值，然后根據(jù)強(qiáng)度理論確定工作面以及上下順槽

6、是否具有發(fā)生沖擊地壓的可能性。
　　（2）通過(guò)經(jīng)驗(yàn)類(lèi)比法來(lái)對(duì)工作面以及上下順槽沖擊地壓的危險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)估，確定高危區(qū)域，為姚家山礦沖擊地壓防治對(duì)策的選擇提供依據(jù)。
　?。?）依據(jù)煤層傾角、高程等地質(zhì)賦存條件對(duì)井田內(nèi)部各采區(qū)沖擊危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行劃分，采用 FLAC3D軟件進(jìn)行煤層工作現(xiàn)場(chǎng)推進(jìn)過(guò)程模擬，以此對(duì)工作面、上下順槽可能發(fā)生沖擊地壓的區(qū)域進(jìn)行劃分。
　?。?）通過(guò)理論論證，下保護(hù)層開(kāi)采和放頂煤開(kāi)采對(duì)防治沖擊地壓的影響程度