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1、2015/11/212015/11/21 1 1 窦林名窦林名 教授教授 中国矿业中国矿业大学大学 http:/ 煤矿冲击矿压类型及防治煤矿冲击矿压类型及防治 一、冲击矿压现状及分析一、冲击矿压现状及分析 二、煤矿冲击矿压类型二、煤矿冲击矿压类型 三、三、动动静载叠加诱冲原理静载叠加诱冲原理 四四、动静载、动静载危险危险监测预警监测预警 五、卸压开采主动解危与支护五、卸压开采主动解危与支护 报告提纲报告提纲 我国冲击矿压矿井数我国冲击矿压矿井数 20122012年已有年已有140140处煤矿发生过冲击矿压事故处煤矿发生过冲击矿压事故，遍布各大遍布各大 采煤矿区采煤矿区！ 冲击矿压已成为制约煤矿
2、安全高效生产的主要灾害之一冲击矿压已成为制约煤矿安全高效生产的主要灾害之一。 我国冲击矿压矿井分布我国冲击矿压矿井分布 随着开采深度和强度增加，冲击矿压矿井数量快速增加随着开采深度和强度增加，冲击矿压矿井数量快速增加 一一、冲击矿压现状及分析冲击矿压现状及分析 1002003004005006007008009001000 开采深度开采深度 20052005年以来发生人员伤亡冲击矿压事故采深分布年以来发生人员伤亡冲击矿压事故采深分布 冲冲 击击 矿矿 压压 灾灾 害害 次次 数数 一一、冲击矿压现状及分析冲击矿压现状及分析 冲击破坏长度主要在冲击破坏长度主要在90m90m范围以内范围以内； 冲
3、击冲击能量能量主要：主要：E4E4- -E6JE6J。其中华亭主要为其中华亭主要为E4E4- -E5JE5J，义马主要，义马主要 为为E6JE6J。义马矿区。义马矿区有有4 4次次E8JE8J的的冲击冲击； 震中距冲击地点最小距离主要分布在震中距冲击地点最小距离主要分布在150m范围以内范围以内。 245 134 45 29 10 3 987 22 0 50 100 150 200 250 300 306090120150180210300400500500 冲击次数冲击次数 冲击破坏长度冲击破坏长度/m 合计华亭矿区义马矿区鹤岗矿区山东各矿 0 20 40 60 80 100 120 140
4、 160 180 200 E+4E+5E+6E+7E+8 154 191 116 56 4 147 169 76 36 0 6 19 38 16 4 13 24 0 冲击次数冲击次数 能量级别能量级别/J 合计华亭矿区义马矿区鹤岗矿区 6 37 59 48 37 37 27 212013 23 8 13 25 55 58 46 32 282922 1313 14 6 9 0 10 20 30 40 50 60 70 306090120150180210300400500 500 冲击次数冲击次数 震中距冲击地点距离震中距冲击地点距离/m 最大距离最小距离 冲击矿压的调查与统计分析冲击矿压的调查
5、与统计分析 一一、冲击矿压现状及分析冲击矿压现状及分析 冲击主要发生在巷道冲击主要发生在巷道，占，占91%91%； 冲击主要发生在采煤和掘进工序中，分别为冲击主要发生在采煤和掘进工序中，分别为322次和次和86次。次。 占占86%； 华亭矿区矿震和冲击矿压频次华亭矿区矿震和冲击矿压频次n与能量与能量E之间的关系之间的关系。 0 100 200 300 400 500 600 巷道工作面工作面煤壁煤柱其他 542 27 95 9 442 0 0 0 5 58 79 5 3 17 17 000 25 3 00 1 冲击次数冲击次数 冲击发生地点冲击发生地点 合计华亭矿区义马矿区鹤岗矿区山东各矿 0
6、 50 100 150 200 250 300 350 生产检修停产掘进其他 322 16 45 86 5 301 16 45 66 4 11 00 6 0 10 00 14 1 冲击次数冲击次数 冲击发生时的采煤工序冲击发生时的采煤工序 合计华亭矿区义马矿区鹤岗矿区 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 2345678 log(n) log(E) 矿震冲击 20092011年 华亭矿区 一一、冲击矿压现状及分析冲击矿压现状及分析 2015/11/212015/11/21 2 2 255 34 8 6 0 3 000 1 0 3 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 0 50
7、100 150 200 250 300 1E+31E+4 1E+45E+4 5E+41E+5 1E+55E+5 5E+51E+6 大于1E+6 次数次数 能量区间能量区间/J 回采回采矿震与冲击矿震与冲击/显现的能级分布显现的能级分布 矿震冲击/显现 兴安矿综一兴安矿综一 11煤层工作煤层工作 面矿震和煤面矿震和煤 岩冲击动力岩冲击动力 灾害能量灾害能量 367 59 69 230 0 2 6 2 3 0 1 2 3 4 5 6 7 0 50 100 150 200 250 300 350 400 1E+31E+4 1E+45E+4 5E+41E+5 1E+55E+5 5E+51E+6 大于1
8、E+6 次数次数 能量区间能量区间/J 掘进矿震与冲击掘进矿震与冲击/显现的能级分布显现的能级分布 矿震冲击/显现 458 27 1 6 15 000 3 1 5 0 1 2 3 4 5 6 0 100 200 300 400 500 1E+31E+4 1E+45E+4 5E+41E+5 1E+55E+5 5E+51E+6 大于1E+6 次数次数 能量区间能量区间/J 回采回采矿震与冲击矿震与冲击/显现的能级分布显现的能级分布 矿震冲击/显现 峻德矿综一峻德矿综一17煤层工作面矿震和煤岩冲击动力灾害能量释放特征煤层工作面矿震和煤岩冲击动力灾害能量释放特征 兴安矿 峻德矿峻德矿 一一、冲击矿压现
9、状及分析冲击矿压现状及分析 冲击矿压与矿震的关系冲击矿压与矿震的关系 矿震：矿山开采诱发的地震，与开采并存，只要有采掘活动矿震：矿山开采诱发的地震，与开采并存，只要有采掘活动 ，一定有煤岩的破坏，就会伴生矿震，所以不可能消除矿震，一定有煤岩的破坏，就会伴生矿震，所以不可能消除矿震 现象。现象。 冲击矿压：采场与巷道周围的灾害性动力显现，相当一部分冲击矿压：采场与巷道周围的灾害性动力显现，相当一部分 冲击矿压是由矿震诱发的。冲击矿压是由矿震诱发的。 地音（微震）：采动引起煤岩体的微破裂或小的运动。地音（微震）：采动引起煤岩体的微破裂或小的运动。 地音地音矿震矿震 矿震诱发矿震诱发 冲击矿压冲击矿
10、压 一一、冲击矿压现状及分析冲击矿压现状及分析 冲击矿压灾害统计分析结果冲击矿压灾害统计分析结果 （1）冲击矿压事故的冲击矿压事故的91%发生在巷道；而采掘作业期间发发生在巷道；而采掘作业期间发 生的占生的占86%，其中其中1/4发生在掘进工作面发生在掘进工作面，3/4发生在工作面发生在工作面 的超前两巷的超前两巷，特别是沿空侧的巷道内发生的居多；特别是沿空侧的巷道内发生的居多； （2）每次冲击发生时每次冲击发生时，均记录有强矿震；在中及厚煤层中均记录有强矿震；在中及厚煤层中 发生冲击时的最小矿震能量等级为发生冲击时的最小矿震能量等级为1E+04J，最大达最大达E+08J； （3）矿震震源与冲
11、击地点不在同一位置矿震震源与冲击地点不在同一位置，一般在一般在150m内内， 最大达到最大达到500m； （4）冲击发生时冲击发生时，巷道破坏长度一般巷道破坏长度一般90m，最大达最大达1000m； （5）采面采空区单见方采面采空区单见方、双见方双见方、三见方等时三见方等时，冲击多发；冲击多发； （6）断层断层、皱曲附近冲击矿压多发皱曲附近冲击矿压多发。 一一、冲击矿压现状及分析冲击矿压现状及分析 冲击矿压防治回答的关键问题冲击矿压防治回答的关键问题 （1）煤矿冲击矿压的类型有哪些煤矿冲击矿压的类型有哪些？ （2）冲击矿压发生的力源及其组成；冲击矿压发生的力源及其组成； （3）为什么深部煤层开
12、采容易发生冲击矿压；为什么深部煤层开采容易发生冲击矿压；浅部煤层开浅部煤层开 采也会发生冲击矿压采也会发生冲击矿压？ （4）为什么煤岩的冲击倾向性越强为什么煤岩的冲击倾向性越强，越容易发生冲击矿压；越容易发生冲击矿压； 无冲击倾向性的煤层也会发生冲击矿压无冲击倾向性的煤层也会发生冲击矿压？ （5）对冲击矿压危险进行有效监测预警的参数有哪些对冲击矿压危险进行有效监测预警的参数有哪些？ （6）如何采取针对性防治冲击矿压的措施如何采取针对性防治冲击矿压的措施。 一一、冲击矿压现状及分析冲击矿压现状及分析 一、冲击矿压现状及分析一、冲击矿压现状及分析 二、煤矿冲击矿压类型二、煤矿冲击矿压类型 三、三、
13、动动静载叠加诱冲原理静载叠加诱冲原理 四四、动静载、动静载危险危险监测预警监测预警 五、卸压开采主动解危与支护五、卸压开采主动解危与支护 报告提纲报告提纲 （1）所有的冲击矿压事故均与矿震应力波有关；所有的冲击矿压事故均与矿震应力波有关； （2）冲击矿压发生的地点均是采掘形成的高应力集中区；冲击矿压发生的地点均是采掘形成的高应力集中区； （3）工作面上覆坚硬顶板的大范围破断运动容易诱发冲击工作面上覆坚硬顶板的大范围破断运动容易诱发冲击 矿压事故；矿压事故； （4）构造应力集中区域及断层滑移容易诱发冲击矿压；构造应力集中区域及断层滑移容易诱发冲击矿压； （5）采掘相互扰动容易诱发冲击采掘相互扰动
14、容易诱发冲击，采深越大采深越大，采掘扰动越采掘扰动越 容易诱发冲击；容易诱发冲击； （6）坚硬煤层坚硬煤层、坚硬顶底板条件下坚硬顶底板条件下，容易发生冲击矿压容易发生冲击矿压。 冲击矿压灾害的特征冲击矿压灾害的特征 二二、煤矿冲击矿压类型煤矿冲击矿压类型 2015/11/212015/11/21 3 3 华亭华亭250102面诱发强矿压震源位置分布面诱发强矿压震源位置分布 运输顺槽 华亭煤矿，采深华亭煤矿，采深600m，区段煤柱宽，区段煤柱宽20m。在。在250102工作面工作面 回采过程中，共发生冲击回采过程中，共发生冲击63次。次。 冲击矿压实例冲击矿压实例 煤柱区域冲击矿压煤柱区域冲击矿
15、压煤柱区域冲击矿压煤柱区域冲击矿压 兴安矿四水平南兴安矿四水平南17层一四区一段采深层一四区一段采深500m ；工作面上部为隔；工作面上部为隔 段煤柱，宽段煤柱，宽15-18m。邻层上覆。邻层上覆11层已开采，层间距层已开采，层间距 138155m 11.2.14 冲击冲击 11.4.13 冲击冲击5E6 11.2.28 冲击冲击 11.3.8 冲击冲击 煤柱区域冲击矿压煤柱区域冲击矿压 南山矿南山矿3面采空孤岛煤柱工作面掘进与回采期间共发生冲击矿面采空孤岛煤柱工作面掘进与回采期间共发生冲击矿 压压8次，受孤岛煤柱高静载应力和邻近采空区坚硬厚层顶板二次，受孤岛煤柱高静载应力和邻近采空区坚硬厚层顶板二 次破断引发的矿震动载叠加影响。次破断引发的矿震动载叠加影响。 设 计 停 采 线 12/08/31 1.19E+6 4 12/06/12 1.49E+6 2 13/01/18 5.78E+6 7 12/12/07 4.55E+5 612/11/08 2.62E+6 5 13/01/22 5.04E+5 8 12/06/19 2.09E+5 3 1 11/08/13 3.84E+6 13/01/18 止 采 线 12/12/07 止 采 线 12/11/08 止 采 线 代表冲击时间为2013年1月18日 代表第7次冲击震源位置 代表冲击能量为5.7810 J 代
