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1、,防治煤矿冲击地压细则 技术解读,太 原 理 工 大 学 康立勋教授,冲击地压 指煤矿井巷或工作面周围煤（岩）体由于弹性变形能的瞬时释放而产生的突然、剧烈破坏的动力现象，常伴有煤（岩）体瞬间位移、抛出、巨响及气浪等。,冲击地压显现特征 （1）突发性 （2）瞬时震动性 （3) 巨大破坏性 (4) 复杂性,(三） 冲击地压分类 冲击地压按其显现强度、释放的能量等进行分类,根据冲击的显现强度，可分为四类： (1）弹射 （2）矿震 （3）弱冲击 （4）强冲击,冲击地压发生地点 巷道（72.6%） 工作面（27.4%）,根据震级强度和考虑抛出的煤量，可将冲击地压分为三级：,（1）轻微冲击(I级)。抛出煤
2、量在10t以下，震级 在1级以下的冲击地压。 （2）中等冲击(II级)。抛出煤量在1050t，震级在l2级的冲击地压。 （3）强烈冲击(III级)。抛出煤量在50t以上，震级在2级以上的冲击地压 。,有下列情况之一的，应当进行煤层（岩层）冲击倾向性鉴定（第十条）： （一）有强烈震动、瞬间底(帮)鼓、煤岩弹射等动力现象的。 （二）埋深超过400米的煤层，且煤层上方100米范围内存在单层厚度超过10米、单轴抗压强度大于60MPa的坚硬岩层。 （三）相邻矿井开采的同一煤层发生过冲击地压或经鉴定为冲击地压煤层的。 （四）冲击地压矿井开采新水平、新煤层。,对煤的冲击倾向性评价，主要采用煤的冲击能量指数K
3、E、弹性能量指数WET和动态破坏时间DT。,冲击能量指数KE计算图,在单轴压缩状态下，煤样的全“应力应变”曲线峰值C前所积聚的变形能ES与峰值后所消耗的变形能EX之比值,弹性能指数WET计算图,动态破坏时间Dt曲线,煤样在常规单轴压缩试验条件下，从极限载荷到完全破坏所经历的时间,煤的冲击倾向鉴定指标值,对煤的试样研究表明,煤试块的冲击性在其单向抗压强度为Rc=1620MPa时变化较大，当煤的单向抗压强被小于Rc16MPa时,煤试块要发生冲击,就需要较大的压应力。 弱冲击倾向性 Rc16MPa 强冲击倾向性 Rc16Mpa,冲击危险性评价可采用综合指数法或其他经实践证实有效的方法。评价结果分为四
4、级：无冲击地压危险、弱冲击地压危险、中等冲击地压危险、强冲击地压危险。,冲击矿压影响因素 1.地质自然因素 开采深度 煤岩的力学特征 顶板岩层结构特点 地应力因素 2.开采技术因素 开采设计和开采顺序 上覆煤层工作面停采线和煤柱的影响 采空区的影响 开采区域的影响,（1）开采设计和开采顺序 当在几个煤层中同时布置几个采面时，采面的布置方式和开采顺序将强烈影响煤岩体内的应力分布。 冲击矿压经常出现在采面向采空区推进时；在距采空区1540m的应力集中区内掘进巷道；两个采面相向推进时及两个近距离煤层中的两个采面同时开采时。,（2）上覆煤层工作面停采线和煤柱的影响,巷道过上层停采线时E/W分布图 E/
5、W 为观测范围内单位生产煤量所产生的震动能量(J/t),采面过上层残采区时E/W分布图,（3）采空区的影响 当工作面接近已有的采空区，其距离为2030m时，冲击矿压危险性随之增加。 （4）开采区域的影响 在煤层开采面积增加的情况下，岩体的震动能量也随之增加。研究表明，当开采面积为3万平方m时，释放的单位面积的震动能量为最大。,冲击矿压的预测预报及危险性评定 一、冲击矿压预测预报目标,冲击地压的预测主要包括时间、地点和规模大小。目前主要采用的方法，包括根据采矿地质条件确定冲击矿压危险的综合指数法，数值模拟分析法，钻屑法等 。采矿地球物理方法，包括微震法，声发射法，电磁辐射法，振动法，重力法等，,
6、二、冲击地压危险性等级的划分原则,根据冲击地压发生的原因，冲击地压的预测预报、危险性评价及冲击矿压的治理，可以对冲击地压的危险程度按冲击矿压危险状态等级评定可分为五级。,A.无冲击危险 B.弱冲击危险 C.中等冲击危险 D.强冲击危险 E.不安全,三、综合指数法 综合指数法就是在分析已发生的各种冲击地压灾害的基础上，分析各种采矿地质因素对冲击地压发生的影响，确定各种因素的影响权重，然后将其综合起来，建立的冲击地压危险性预测预报的一种方法。,（一）影响冲击矿压危险状态的地质因素及指数 影响冲击矿压危险状态的因素及指数表,（二）影响冲击矿压危险状态的开采技术因素及指数,开采技术条件影响冲击矿压危险
7、状态的因素及指数,（三）冲击地压危险程度的预测预报,根据这两个指数，用下式就可确定出采掘工作面周围冲击地压危险状态等级评定的综合指数Wt。 Wt1 采矿地质因素确定的冲击地压危险指数。 Wt2 开采技术因素确定的冲击地压危险指数。,(四) 钻屑法 根据钻屑量预测冲击矿地危险时，常采用钻出煤粉量与正常排粉量之比，做为衡量冲击危险的指标。煤粉量比值用体积或重量比表示，它又称为钻屑量指数 ：,判别工作地点冲击地压危险性的钻屑量指数,(五) 微震法,近距离波场记录图 (a) 振动速度；(b)振动加速度； 速度频谱；(d) 加速度频谱；,冲击矿地和震动的次数n与震动能量级E之间的关系 Nt每个能量级冲击
8、矿压次数；NW每个能量级震动次数,采矿活动引发的动力现象分为两种：强烈的，属于采矿微震的范畴；较弱的，如声响、振动、卸压等则为采矿地音，岩石的声发射。 微震监测系统的主要功能是对全矿范围进行微震监测，是一种区域性监测方法。自动记录微震活动，实时进行震源定位和微震能量计算。为评价全矿范围内的冲击地压危险提供依据。 冲击地压前兆的微震活动规律： 微震活动的额度急剧增加； 微震总能量急剧增加； 爆破后，微震活动恢复到爆破前微震活动水平所需时间增加。,(八) 综合预测方法,由于冲击地压的随机性和突发性，以及破坏形式的多样性，使得冲击地压的预测工作变得极为困难复杂，单凭一种方法是不可靠的,应该根据具体情
9、况，在分析地质开采条件的基础上，采用多种方法进行综合预测。,冲击地压的防治,一、冲击地压防范措施,（一）合理的开拓布置和开采方式,（1）开采煤层群时，开拓布置应有利于解放层开采。 （2）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。 （3）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。,（4）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。 （5）有冲击危险的煤层的开拓或准备巷道、永久硐室、主要上(下)山、主要溜煤巷和回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 。 （6）开采有冲击危险的煤层，应采用不留煤柱垮落法
10、管理顶板的长壁开采法。 （7）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。,（二）开采解放层,一个煤层(或分层)先采，能使临近煤层得到一定时间的卸载。这种卸载开采称之为开采解放层。先采的解放层必须根据煤层赋存条件选择无冲击倾向或弱冲击倾向的煤层。实施时必须保证开采的时间和空间有效性。不得在采空区内留煤柱，以使每一个先采煤层的卸载作用能依次地使后采煤层得到最大限度的“解放”。,二、冲击危险的解危措施,（一）卸压爆破,振动爆破是一种特殊的爆破，它与爆破落煤不同。振动炮的主要任务是爆破炸药，形成强烈的冲击波，使得岩体振动。振动炮要使振动范围最大，甚至是整个工作面长；在装药量一定的情况下，振动效果最好。,振动爆破有振动卸压爆破，振动落煤爆破，振动卸压落煤爆破，顶板爆破。,（二）煤层注水,煤系地层岩层的单向抗压强度随着其含水量的增加而降低，其关系可用下式表示 ： W0为强度最大时的含水量,系数表,单向抗压强度与其含水量的关系,（三）钻孔卸压,煤体钻孔对应力分布的影响示意图,
