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冲击地压浅析


冲击地压浅析 肖 新 朱集西矿调度指挥中心,安徽 淮南 232001 ) (皖北煤电集团有限责任公司 【摘 要】本文就冲击地压的特点、机理、预测、防治和我国冲击地压的一些现状进行了简要的分析。 【关键词】冲击地压;预测;浅析 0 引言 3 冲击地压预测方法 冲击地压是煤矿开采中常见的灾害,也是煤矿井下开采中最严重 的自然灾害之一。 冲击地压发生时,围岩迅速释放能量,煤岩

突然被破 坏,造成暴风、冒顶片帮、支架 折 断 、巷 道 堵 塞 、地 面 震 动 、房 屋 损 坏 和 人员伤亡。 近几年来纵观 200 多年来冲击地压的研究历史,人们对这 一动力现象已从表面现象的观察和描述, 过渡到内在规律的揭示;从 一般的认识发展到对发生机理的力学和数学论证,形成了各种理论或 学说。对冲击地压的预测和防治,也有了一套基本成熟的理论。中国的 冲击地压的现状如何,在下面会一一介绍。 1 1.1 冲击地压的特点 冲击地压预测是冲击地压防治工作的基础。 目前,冲击地压预测 的方法主要有微震监测法、声波法、声发射预测法、电磁辐射法和重力 法。 这里主介绍重力法和微震预测法的机理。 3.1 重力法广泛用于矿山震动与冲击矿压的预测预报之中。 主 要 是 确定在有冲击地压危险的区域,微重 力 异 常 曲 线 RB-GA 趋 向 性 的 变 化特征。 一般情况下,在 发 生 震 动 与 冲 击 矿 压 前 ,岩 体 的 体 积 将 会 增 加,从而使岩体的密度降低,微重力异常值 RBGA 将发生变化。其变化 趋势为 T ,该趋势的斜率估计量为 A ,见图 1 所示。 AMPi-1 定义为 Ti1 的振幅度。 它是 RBGA 曲线的梯度值,其变化对应着岩石密度梯度 的变化,与岩层开采引起的应力变化具有简单的关系。 冲 击 地 压 是 井 下 煤 岩 体 突 然 的 、爆 炸 式 的 破 坏 ,因 此 ,又 被 称 为 “煤炮”、“岩崩”、“板炮”、“闷墩”等。 1.2 发 生 过 程 暂 短 ,象 放 炮 一 样 ,伴 有 巨 大 的 声 响 和 强 烈 的 震 动 ,震 动波范围可达几 km ,时间却不超过十几秒钟。 1.3 有时顶板瞬间明显下沉,顶板可能不昌落;有时底板突然开裂 鼓 起,甚至接顶;有时大量煤块从煤壁抛出,堵塞巷道,支架被破坏,人员 遭受伤亡,破坏性很强。 1.4 它与大面积老顶来压的区别是顶板可能不昌落。 发生前后 瓦 斯 涌出量一般无明显变化 ,这 是 煤 与 瓦 斯 突 出 的 区 别 ,但 它 们 可 能 互 为 诱发因素即大面积的老项来压或煤与瓦斯可能同时发生冲击地压 。 2 2.1 冲击地压机理 强度理论 煤岩体破坏的原因和规律,实际上是煤岩体的强度问题。 20 世纪 30 年代末期, 广为流传的拱顶和悬臂梁理论对强度理论有了很 深 的 理解。 拱顶理论认为,坑道周围岩体破裂而形成破碎岩石的拱顶区,由 于岩石卸载,而使其邻区的岩体产生应力集中;悬臂梁理论认为,采场 上方顶板以悬臂梁形式施加载荷于矿体,悬臂梁以煤壁为支点弯曲下 沉,造成煤体边缘部分应力集中。 2.2 刚度理论 刚 度 理 论 是 由 库 克 等 人 在 20 世 纪 60 年 代 根 据 刚 性 压 力 机 理 而 提出的。 认为试件的刚度大于试验机构的刚度时,破坏是不稳定的,煤 岩体呈现突然的脆性破坏。 刚度理论实际上也是一种能量理论。 2.3 能量理论 20 世纪 60 年代中期库克等人总结了南非 15 年冲 击 地 压 的 研 究 情况后提出,若随着采掘

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