2103工作面煤岩的物理力学特性可以参考 2106工作面测试结果4. 构造影响地质构造,特别是断层构造也是影响冲击矿压发生的重要因素之一实践证明,冲击矿压经常发生在向斜轴部,特别是构造变化区,断层附近, 煤层倾角变化带,煤层皱曲,构造应力带当巷道接近断层或向斜轴部时,冲击 矿压发生的次数明显上升,而且强度加大例如在龙风矿50次冲击矿压中,36 次(72%)与断层有关,62%是巷道接近断层时发生的,14%是巷道处于断层线 附近,而只有10%是在巷道离开断层时发生的,其中34%发生在巷道距断层 5〜20m范围内的图1-2为冲击矿压次数与巷道距断层距离之间的关系n n门门门25 20 15 10 5 0 -5 -10 -15 ~20 -25巷道距断层的距离、/m图1-2冲击矿压次数与巷道距断层距离之间的关系 2103工作面地质构造复杂,煤岩层总体为•-向SE倾斜的单斜构造南临F8与F5-3交叉断层,预计区内断层构造发育根据三维地震勘探,皮带顺槽在掘 进过程中会遇到3条断层,轨道顺槽会遇到2条断层这些给2103工作面的安 全生产带来了隐患工作面地质构造变化区,断层附近是防冲的重点区域5. 开采因素的影响冲击矿压的影响因素除丫地质因素以外,开采条件和生产技术条件也是很重 要的影响因素。
若由于采区内工作面的接替顺序、停采线位置、相邻区段留设煤 柱尺寸等因素安排不当,将导致煤岩体应力高度集中,最易发生冲击矿压2103工作面南为F8断 层与已回采完毕的2102工作面,北临已回采完毕的2105工作面,尤其是2103 皮带巷为沿空掘巷,受相临2105工作面采空区残余支承压力的影响,在本工作 面顶板和煤体N已贮存大量的弹性能,冲击危险就很大,这样的工作面布置和接 替顺序很容易导致煤岩体应力高度集中,加大了冲击矿压发生的几率此外,回采工作面和采空区的大小对强矿压的影响是非常大的对于条带式 开采来说,由于两边都是实体煤,开始,顶板处于四周固体状态当顶板初次断 裂后形成三边固支状态,这种状态下,工作面的压力是最小的,强矿压危险性也 是最小的根据岩层移动理论,当采空区的宽度之和一般小于0.4倍的开采深度 时,岩层的运动还没有完全影响到地表2105工作面的长度为110m,开采深度在1050m左右由此可知,当2105 工作面开采后,其采空区的宽度为0.1倍左右的开采深度,岩层移动未达到地表 2103工作面的长度为110m,其采空区的宽度也只有0.1倍左右的开采深度,岩 层移动也未达到地表当2103工作面开采后,工作面周围岩体内的应力逐步增 加,对2103工作面形成动压影响。
1.2冲击矿压特征及分类通常情况下,冲击矿压将直接产生:1. 将煤岩抛向巷道;2. 引起岩体的强烈震动;3. 产生剧烈声响;4. 造成岩体的破断和裂缝扩展因此,冲击矿压具有如下明显的显现特征:1. 突发性发生前一般无明显前兆,冲击过程短暂,持续吋间为几秒到几 十秒2. 一般表现为煤爆(煤壁爆裂、小块抛射)浅部冲击(发生在煤壁2m〜6m 范围内,破坏性人)和深部冲击(发生在煤体深处,声如闷雷,破坏程度不同)最 常见的是煤层冲击,也有顶板冲击和底板冲击,少数矿井发生了岩爆在煤层冲 击中,多数表现为煤块抛出,少数为数十平方米煤体整体移动,并伴冇巨大声响、 岩体震动和冲击波3. 具冇破坏性往往造成煤壁片帮、顶板下沉、底鼓、支架折损、巷道堵 塞、人员伤亡4. 具有复杂性在自然地质条件上,除褐煤以外的各煤种,采深从200m〜 1000m,地质构造从简单到复杂,煤层厚度从薄层到特厚层,倾角从水平到急斜, 顶板包括砂岩、灰岩、油母贞岩等,都发生过冲击矿压;在采煤方法和采煤工艺 等技术条件方面,不论水采、炮采、普采或是综采,采空区处理采用全部垮落法 或是水力充填法,是长壁、短壁、房柱式幵采或是柱式幵采,都发生过冲击矿压。
只是无煤柱长壁开采法冲击次数较少1.2.1冲击矿压的分类冲击矿压可根据应力状态、显现强度和发生的不同地点和位置进行分类1. 根据原岩(煤)体的应力状态分类(1) 重力应力型冲击矿压主要受重力作用,没有或只有极小构造应力影响 的条件下引起的冲击矿压如枣庄、抚顺、开滦等矿区发生的冲击矿压2) 构造应力型冲击矿压主要受构造应力(构造应力远远超过岩层自重应力) 的作用引起的冲击矿压,如北票矿务局和天池煤矿发生的冲击矿压3) 中间型或重力〜构造型冲击矿压主要受重力和构造应力的共同作用引 起的冲击矿压2. 根据冲击的显现强度分类(1) 弹射一些单个碎块从处于高应力状态下的煤或岩体上射落,并伴有强 烈声响,属于微冲击现象2) 矿震它是煤、岩内部的冲击矿压,即深部的煤或岩体发生破坏,煤、 岩并不向已采空间抛出,只有片带或塌落现象,但煤或岩体产生明显震动,伴有 巨大声响,有时产生煤尘较弱的矿震称为微震,也称为煤炮3) 弱冲击煤或岩石向己采空问抛出,但破坏性不很大,对支架、机器和 设备棊本上没有损坏;围岩产生震动,一般震级在2.2级以下,伴有很大声响; 产生煤尘,在瓦斯煤层中可能有大量瓦斯涌出4>强冲击。
部分煤或岩石急剧破碎,人量向己采空间抛出,出现支架折损、 设备移动和围岩震动,震级在2.3级以上,伴冇巨大声响,形成大量煤尘和产生 冲击波3. 根据震级强度和抛出的煤量分类(1) 轻微冲击:抛出煤量在10t以下,震级在1级以下的冲击矿压2) 中等冲击:抛出煤量在10t〜50t以下,震级在1级〜2级的冲击矿压3>强烈冲击:抛出煤量在50t以上,震级在2级以上的冲击矿压2工作面开采方案设计2.1冲击矿压煤层的设计原则2.1.1工作面参数的选择1. 相邻工作面护巷煤柱宽度的确定从防冲击矿压的角度来讲,煤柱越窄对防冲击矿压越冇利,因为窄煤柱中的 煤体几乎会全部被"压酥",其内部不存在冲击核,也就不会存储大量的弹性能, 所以发生冲击矿压的危险性就小图2-1到图2-5是不同煤柱宽度时煤柱|Aj和煤体|Aj的垂直应力数值模拟结果Tinz •FLAG 4.00)JOUS⑽ i?MBJZiQI f Cxvvp, Jae. WnvnevpdiB. Mcsaciff UB4auttKmUHMHQJH,J*图2-1护巷煤柱为4m时垂直应力分布job imi .FLAG (Version 4.00)IXGPP1(1:19Hrp 17•.IWBE*OI ^-b-BC240^-s,ae-*
也就是当煤柱宽度小于10m吋,最人垂直 应力较小,而当煤柱宽度在10〜15m吋,煤柱中的最人垂直应力相对较大,随 着煤柱宽度的继续增人,煤柱中的最人垂直应力又将减小而II煤柱宽度的增人, 引起巷道附近煤体中的应力集中程度也增加煤体中产生的最人垂直应力的分布 和煤柱中的最大垂直应力分布类似由此可见,留设3〜5m宽的护巷煤柱吋是较容易维护的,同吋也可以节省 煤炭资源从防冲的角度来讲,煤柱越窄对防冲越冇利,因为窄煤柱中的煤体几 乎会全部被"压酥〃,其内部不存在冲击核,也就不会存储大量的弹性能,所以发 生强矿压的危险性就小2. 工作面长度。