姚家山千米深井沖擊地壓災害預測和防治技術研究.pdf

1、沖擊地壓是一種破壞性極強的煤巖體動力現(xiàn)象。隨著我國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400m的煤礦，都必須經(jīng)過沖擊地壓的檢測工作，所以現(xiàn)在沖擊地壓越來越受到煤礦以及學術界的關注，目前其發(fā)生機理被廣泛認同的一種說法是，煤巖體中所賦含的彈性能過載，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候，釋放時間極短，這就造成了沖擊地壓檢測

2、的困難性。發(fā)生的隨機性以及形成機理的說法不一，也造成了沖擊地壓預測的不準確性。沖擊地壓所拋出的煤巖體對工作面或巷道空間中的人員以及機械設備造成損害。由此，沖擊地壓作為一種受地質條件影響的并與開采過程密切相關的災害，其強大的破壞性對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產(chǎn)生聲波引起震動，波及的范圍會更廣，很容易導致工作面支架傾倒以及破損，拋出的煤巖體很容易導致巷道以及工作面的堵塞。特別是沖擊地壓比較劇烈時，其產(chǎn)生

3、的聲波以及震動的表現(xiàn)形式就是礦震，礦震不僅對煤礦工作面及巷道破壞很大，有可能還會波及到地面建筑物或者地表。近年來，國內外專家對于沖擊地壓都做過很多的研究，但因沖擊地壓發(fā)生具有多樣性、隨機性和突然性，在其發(fā)生之前并沒有明顯的跡象以及可靠的單一指標能夠預示沖擊地壓災害。構成沖擊地壓發(fā)生的影響因素很多，各因素之間相互作用對沖擊地壓的劇烈程度的影響并沒有一個準確的判斷指標，所以對沖擊地壓的預測和防治并不能達到完全杜絕的程度，在煤礦災害中尚屬難以

4、完全避免和圓滿解決的重大技術問題。
　　本文以姚家山礦作為研究目標，對姚家山礦其初步設計開采的兩組主采煤層群，開采深度為1000～1300m?，F(xiàn)階段姚家山礦主要對一采區(qū)進行規(guī)劃設計，決定進行生產(chǎn)，所以主要對一采區(qū)的8個工作面、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性進行評估，結合姚家山礦井一采區(qū)的工作面開采條件、上下煤層之間的關系以及地質條件對其是否具備沖擊地壓可能性進行分析。首先通過關鍵層理論確定一采區(qū)

5、首采煤層4+5號煤層（兩煤層之間夾矸很少，可以進行統(tǒng)采）的初次來壓步距以及周其來壓步距來判斷應力集中峰值時煤層是否發(fā)生沖擊地壓，然后再采用煤層埋深、傾角以及 FLAC3D對其危險區(qū)域進行預測以及驗證。根據(jù)以上結論提出解決方案達到防治沖擊地壓的目的，對以下四個方面進行探討分析：
　　（1）通過關鍵層理論，確定煤層上方關鍵層并計算其初次破斷距以及周期破斷距，以此來估算煤壁以及工作面的應力集中數(shù)值，然后根據(jù)強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）通過經(jīng)驗類比法來對工作面以及上下順槽沖擊地壓的危險性進行評估，確定高危區(qū)域，為姚家山礦沖擊地壓防治對策的選擇提供依據(jù)。
　?。?）依據(jù)煤層傾角、高程等地質賦存條件對井田內部各采區(qū)沖擊危險區(qū)域進行劃分，采用 FLAC3D軟件進行煤層工作現(xiàn)場推進過程模擬，以此對工作面、上下順槽可能發(fā)生沖擊地壓的區(qū)域進行劃分。
　?。?）通過理論論證，下保護層開采和放頂煤開采對防治沖擊地壓的影響程度