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1、1,煤矿开采过程中，煤或岩体在高应力状态下积聚有大量弹性能，在一定条件下可突然发生破坏、冒落或抛出而使能量释放，呈现出响声、震动及气浪等明显的动力效应。这些现象称为煤岩动力现象。根据其成因及机理，可归纳为三种形式，即冲击矿压、顶板大面积突然来压、煤与瓦斯突出或喷出。本章主要介绍冲击矿压的相关问题。,学习情境6 矿山动力现象分析与防治,2,任务1 冲击矿压简介,1.1 冲击矿压的现象 随着我国煤矿开采深度的增加，开采条件越来越复杂，冲击矿压现象越来越多，危害也越来越大，必须引起重视。,3,1.2 冲击矿压的特点,通常情况下，冲击矿压将直接产生动力将煤、岩抛向巷道，引起岩体的强烈震动，产生强烈声响
2、，造成岩块的破断和裂缝扩展。因此，冲击矿压具按如下明显的特征： （1）突发性 （2）瞬时震动性 （3）巨大破坏性 （4）复杂性,4,1.3 冲击矿压的分类,1.3.1 国内学者对冲击矿压的分类 1）依据煤岩受力状态的不同，将冲击矿压分为三类 重力型冲击矿压：只受重力作用，在没有或只有极小构造应力影响的条件下引起的冲击矿压；,5, 构造应力型冲击矿压：若构造应力远远超过岩层自重应力，主要受构造应力作用引起的冲击矿压； 中间型或重力构造型冲击矿压：它是受重力和构造应力的共同作用引起的冲击矿压。,6,2）根据冲击的显现强度，可分为四类 矿震。 微冲击。 弱冲击。 强冲击。,7,3）根据震级强度和抛出
3、的煤量，将冲击矿压分为三级 轻微冲击（级）。 中等冲击（级） 强烈冲击（级）。,8,4）根据发生的地点和位置，可将冲击矿压分为两大类 煤体冲击。 围岩冲击。 1.3.2 国际上对煤岩动力现象的分类 据能量源及动力现象，主要将煤岩动力现象分为四类，如图6-2所示。 根据巷道中记录的参数，确定的动力现象强度分类详见表6-1。,9,图6-1 冲击矿压类型,10,图6-2 煤岩动力现象分类,11,12,1.4 冲击矿压和矿震对环境的影响,在采矿巷道工作面中发生震动和冲击矿压，将会对井下巷道、井下工作人员和地面建筑物造成影响。 1.4.1 对井下巷道的影响 1.4.2 对矿工的影响 1.4.3 对地表建
4、筑物的影响 1.4.4 国内冲击矿压历史及现状,13,任务2 冲击矿压发生的机理,2.1 冲击矿压产生的因素 2.1.1 自然条件 1）煤岩的力学性质 2）顶底板条件及煤层厚度 3）开采深度 4）地质构造,14,图6-3 煤柱上集中应力分布对下层的影响,15,2.1.2 开采技术因素 1）采煤方法 2）煤柱 3）采掘顺序 4）顶板控制 5）放炮,16,图6-4 采掘顺序对集中应力分布的影响,17,18,19,20,2.2 冲击矿压发生的机理,冲击矿压发生的物理过程，主要是煤、岩介质破坏变形的力学过程，这称为冲击矿压的机理。目前对冲击矿压机理的认识可主要概括为强度理论、能量理论和冲击倾向理论。
5、2.2.1 强度理论 2.2.2 刚度理论 2.2.3 能量理论 2.2.4 冲击倾向性理论 2.2.5 稳定性理论,21,任务3 冲击矿压预测及防治,3.1 冲击矿压的预测 为减少冲击矿压对安全生产的危害，在开采有冲击危险的煤层时，必须进行预测。常用以下几种方法。 3.1.1 顶板动态法 3.1.2 钻屑法 3.1.3 微震法或地音监测法 3.1.4 能量法 3.1.5 综合测定法,22,图6-5 微震仪测出的震相,23,3.2 冲击矿压防治,3.2.1 合理的开拓布置和开采方式 开采煤层群时，开拓布置应有利于解放层开采。 划分采区时，应保证合理的开采顺序，最大限度地避免形成煤柱等应力集中区
6、。 采区或盘区的采面应朝一个方向推进，避免相向开采，以免应力叠加。,24,在地质构造等特殊部位，应采取能避免或减缓应力集中和叠加的开采程序。 有冲击危险的煤层的开拓或采准巷道、永久硐室、主要上（下）山、主要溜煤巷和同风巷应布置在底板岩层或无冲击危险煤层中，以利于维护和减小冲击危险。,25,开采有冲击危险的煤层时，应采用不留煤柱垮落法管理顶板的长壁开采法。 顶板管理采用全部垮落法，工作面支架采用具有整体性和防护能力的可缩性支架。 开采保护层。,26,图6-6采煤工作面上方岩层移动状态,27,图6-7 上保护层开采后卸压带示意图,28,图6-8 确定卸压带尺寸示意图,29,图6-9 保护层开采方案,30,3.2.2 冲击危险的解危措施 1)震动爆破 （1）震动卸压爆破 （2）震动落煤爆破 （3）震动卸压落煤爆破 （4）顶板爆破 2）煤层注水 （1)短钻孔注水法 （2）长钻孔注水法 （3）联合注水法 3）钻孔卸压,31,4）定向裂缝 （1）定向水力裂缝法 （2）定向爆破裂缝法 （3）其他防护措施 及时预测预报，撤离人员。 采用特别支护。 采用特殊的工作制度。,32,图6-10 轴向预裂缝钻头示意图,33,图6-11 爆破钻孔结构示意图,
