f第九章冲击地压及其监测

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1、第九章第九章 P P1 19.1 概述概述9.2 冲击地压的特征及其分类冲击地压的特征及其分类9.3 冲击地压发生的机理冲击地压发生的机理9.4 冲击地压的监测方法冲击地压的监测方法9.5 冲击地压的预防冲击地压的预防第九章第九章 冲击地压及其监测冲击地压及其监测矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制精品课件精品课件第九章第九章 P P2 2 9.1 概概 述述冲击地压冲击地压（岩爆岩爆） 瞬间释放煤岩体瞬间释放煤岩体变形能变形能，引起强烈，引起强烈围岩震动围岩震动 支架损坏、片帮冒顶、巷道堵塞、伤及人员等支架损坏、片帮冒顶、巷道堵塞、伤及人员等 随采深冲击地压发生随采深冲击地压发生频次和烈度增

2、大频次和烈度增大 冲击地压发生原因复杂，影响因素多冲击地压发生原因复杂，影响因素多 预防冲击地压预防冲击地压对巷道围岩稳定性的破坏已成为矿产资源开采对巷道围岩稳定性的破坏已成为矿产资源开采过程中一个急需解决的过程中一个急需解决的最关键、最棘手最关键、最棘手的问题。的问题。产生产生危害危害开采深度影响开采深度影响矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制精品课件精品课件第九章第九章 P P3 39.2 冲击地压的特征及其分类冲击地压的特征及其分类9.2.1 冲击地压的特征冲击地压的特征 共有特征共有特征 突发性、突发性、 瞬时震动性、瞬时震动性、 破坏性破坏性 我国煤矿冲击地压突出特点我国煤矿冲击地压

3、突出特点 多类型多类型 、 条件复杂条件复杂 、 随采深增加发展趋势严重等随采深增加发展趋势严重等 诱发因素诱发因素 如放炮、顶板来压期间、回柱（移架）等如放炮、顶板来压期间、回柱（移架）等 冲击地压发生的地点及其主要特征冲击地压发生的地点及其主要特征 a a 与地质构造有密切关系，往往发生在褶皱、断层及煤层与地质构造有密切关系，往往发生在褶皱、断层及煤层变异性突出的部位，主要受构造应力的控制变异性突出的部位，主要受构造应力的控制 矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制精品课件精品课件第九章第九章 P P4 49.2.1 冲击地压的特征冲击地压的特征 冲击地压发生的地点及其主要特征冲击地压发生的

4、地点及其主要特征b b具有坚硬的岩层的煤层顶板，该岩层聚集高强度的变形能具有坚硬的岩层的煤层顶板，该岩层聚集高强度的变形能c c发生在超前巷道的冲击地压，以巷道两帮煤体抛出为主要发生在超前巷道的冲击地压，以巷道两帮煤体抛出为主要特征特征d d发生在工作面的冲击地压，一般表现为大面积冲击现象发生在工作面的冲击地压，一般表现为大面积冲击现象e e在留有底煤的采场发生时，以底臌和煤岩压入采场空间为在留有底煤的采场发生时，以底臌和煤岩压入采场空间为主要显现特征主要显现特征9.2 冲击地压的特征及其分类冲击地压的特征及其分类矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制精品课件精品课件第九章第九章 P P5 59

5、.2.2 冲击地压的分类冲击地压的分类（1）根据冲击地压的能量特征按冲击时释放的地震能大小根据冲击地压的能量特征按冲击时释放的地震能大小冲击地压级别冲击地压级别地震能地震能J J 震中的地震中裂度（级）震中的地震中裂度（级）微冲击（射落、微震）微冲击（射落、微震）弱冲击弱冲击中等冲击中等冲击强烈冲击强烈冲击灾害性冲击灾害性冲击101010210210410410710711223.53.555表表9.1 9.1 按冲击时释放的地震能大小分类按冲击时释放的地震能大小分类9.2 冲击地压的特征及其分类冲击地压的特征及其分类矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制精品课件精品课件第九章第九章 P P6

6、69.2.2 冲击地压的分类冲击地压的分类（2 2）按参与冲击的煤岩体类别按参与冲击的煤岩体类别 a a 产生于煤体一围岩力学系统产生于煤体一围岩力学系统 b b 煤矿冲击地压的主要显现形式煤矿冲击地压的主要显现形式 a a 高强度脆性岩石瞬间释放弹性能高强度脆性岩石瞬间释放弹性能 b b 岩块从母体急剧、猛烈地抛出岩块从母体急剧、猛烈地抛出 对于煤体是顶底板岩层内弹性能的突然释放，对于煤体是顶底板岩层内弹性能的突然释放，又称围岩又称围岩冲击冲击。按冲击位置又分。按冲击位置又分顶板冲击和底板冲击顶板冲击和底板冲击。9.2 冲击地压的特征及其分类冲击地压的特征及其分类煤层冲击煤层冲击岩层冲击岩层

7、冲击矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制精品课件精品课件第九章第九章 P P7 79.2.2 冲击地压的分类冲击地压的分类（3 3）根据冲击力源分类根据冲击力源分类 （4 4）按统计方法分类按统计方法分类按冲击地压的破坏后果分类按冲击地压的破坏后果分类 a a 一般冲击地压一般冲击地压 b b 破坏性冲击地压破坏性冲击地压 c c 冲击地压事故冲击地压事故9.2 冲击地压的特征及其分类冲击地压的特征及其分类重力型重力型构造型构造型 中间型中间型由受重力作用引发，没有或有少量构造力的影响由受重力作用引发，没有或有少量构造力的影响主要由受构造力引起主要由受构造力引起重力和构造力共同作用引发重力和构

8、造力共同作用引发矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制精品课件精品课件第九章第九章 P P8 8表表9.2 9.2 按显现强度分级按显现强度分级等等 级级1 12 23 34 45 56 6里氏地震级里氏地震级0.5-1.00.5-1.01.1-1.51.1-1.51.6-2.01.6-2.02.1-2.52.1-2.52.6-3.02.6-3.03.03.09.2.2 冲击地压的分类冲击地压的分类 （4 4）按统计方法分类按统计方法分类 按显现强度分级按显现强度分级 按里氏地震计分级，按里氏地震计分级，见表见表9.29.29.2 冲击地压的特征及其分类冲击地压的特征及其分类矿山压力与岩层控制矿

9、山压力与岩层控制精品课件精品课件第九章第九章 P P9 99.3.1 冲击地压发生的原因及实现的条件冲击地压发生的原因及实现的条件 9.3 冲击地压发生的机理冲击地压发生的机理根本原因根本原因发生条件发生条件强度比较高的煤（岩）层强度比较高的煤（岩）层冲冲击击地地压压发发生生没有采取释放应力和能量措施没有采取释放应力和能量措施 高应力集中部位的采动影响高应力集中部位的采动影响 受构造运动和开采受构造运动和开采形成的高度应力集中形成的高度应力集中矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制精品课件精品课件第九章第九章 P P10109.3.2 冲击地压发生的影响因素冲击地压发生的影响因素（1 1）地质因

10、素地质因素 （2 2）开采技术因素开采技术因素 开采多煤层时 任何造成应力集中的因素 （诱导因素诱导因素 ），），9.3 冲击地压发生的机理冲击地压发生的机理开采深度开采深度地质构造地质构造煤岩结构及性能煤岩结构及性能 如开采程序不合理、留设煤柱、相邻两层开采错如开采程序不合理、留设煤柱、相邻两层开采错距不合适等距不合适等矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制精品课件精品课件第九章第九章 P P11119.3.3 冲击地压发生理论冲击地压发生理论（1）刚度理论刚度理论 提出提出 在在20世纪世纪60年代由年代由Cook等人等人理论认为理论认为 试件的刚度大于试验机构的刚度时试件的刚度大于试验机构

11、的刚度时 破坏是不稳定的，煤岩体呈现突然的脆性破坏破坏是不稳定的，煤岩体呈现突然的脆性破坏 （2）能量理论能量理论 从从能量转化能量转化方面方面 解释冲压成因解释冲压成因 理论认为理论认为 冲击地压发生的条件为矿体冲击地压发生的条件为矿体-围岩系统在其围岩系统在其力学平衡状态失稳所释放的能量大于所消耗的能量力学平衡状态失稳所释放的能量大于所消耗的能量9.3 冲击地压发生的机理冲击地压发生的机理矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制精品课件精品课件第九章第九章 P P12129.3.3 冲击地压发生理论冲击地压发生理论（3 3）强度理论强度理论冲击地压发生的应力条件冲击地压发生的应力条件： 即矿山

12、压力大于煤体即矿山压力大于煤体-围岩力学系统的综合强度围岩力学系统的综合强度理论认为理论认为 较坚硬的顶底板可将煤体夹紧，阻碍深部煤体较坚硬的顶底板可将煤体夹紧，阻碍深部煤体自身或煤体自身或煤体-围岩交界处的变形围岩交界处的变形（图（图9.1），），煤体更加压实，煤体更加压实，承受更高的压力，积蓄较多的弹性能。承受更高的压力，积蓄较多的弹性能。 从极限平衡和弹性能释放的意义上来看从极限平衡和弹性能释放的意义上来看，夹持起了，夹持起了闭锁闭锁作用作用。高压带和弹性能积聚区可位于煤壁附近。一旦高。高压带和弹性能积聚区可位于煤壁附近。一旦高应力突然加大或系统阻力突然减小时，煤体可产生突然应力突然加大

13、或系统阻力突然减小时，煤体可产生突然破坏和运动，抛向已采空间，形成冲击地压。破坏和运动，抛向已采空间，形成冲击地压。矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制精品课件精品课件第九章第九章 P P1313图图9.1 9.1 强度理论示意图强度理论示意图9.3.3 冲击地压发生理论冲击地压发生理论矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制精品课件精品课件第九章第九章 P P1414（4 4）冲击倾向性理论冲击倾向性理论 提出提出 由波兰和前苏联学者由波兰和前苏联学者 煤岩体冲击倾向性煤岩体冲击倾向性 发生冲击地压的必要条件发生冲击地压的必要条件 我国学者提出我国学者提出 用煤样的用煤样的动态破坏时间动态破坏时

14、间（D t）、）、弹性能指数弹性能指数（WET）及及冲击能量指数冲击能量指数（KE）三项指标综合判别煤的冲击倾向的实三项指标综合判别煤的冲击倾向的实验方法。验方法。 两个冲击倾向性指标两个冲击倾向性指标 弹性能指数弹性能指数WET、冲击能量指数、冲击能量指数KE9.3.3 冲击地压发生理论冲击地压发生理论矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制精品课件精品课件第九章第九章 P P1515（5）三准则理论三准则理论 我国学者我国学者李玉生李玉生等提出判定等提出判定冲击地压发生的必要条件冲击地压发生的必要条件 强度准则、能量准则和冲击倾向性准则强度准则、能量准则和冲击倾向性准则 应同时满足应同时满足（

15、6）失稳理论失稳理论 根据岩石根据岩石全应力全应力应变曲线应变曲线 介质的强度和稳定性介质的强度和稳定性是发生冲击的重要条件之一是发生冲击的重要条件之一 提出了冲击地压是提出了冲击地压是材料失稳材料失稳的思想的思想 9.3.3 冲击地压发生理论冲击地压发生理论矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制精品课件精品课件第九章第九章 P P1616（7）其它其它 2020世纪世纪7070年代末年代末 林天键、唐春安林天键、唐春安 将将突变论突变论 引入岩石力学引入岩石力学 潘岳等学者潘岳等学者 建立岩体结构失稳的建立岩体结构失稳的突变模型突变模型 齐庆新等学者齐庆新等学者 提出提出 “三因素三因素”理论

16、理论 谢和平院士谢和平院士 提出了冲击地压的提出了冲击地压的分形特征分形特征 将将分形几何分形几何引入冲击地压的研究引入冲击地压的研究9.3.3 冲击地压发生理论冲击地压发生理论矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制精品课件精品课件第九章第九章 P P17179.4 冲击地压的监测方法冲击地压的监测方法9.4.1 对比法对比法 基于相似条件下对冲击前兆进行归类基于相似条件下对冲击前兆进行归类 一般应考虑下列因素一般应考虑下列因素 a a 本矿和邻矿的冲击地压现状和发展趋势本矿和邻矿的冲击地压现状和发展趋势 b b 本煤层或邻层、邻区已发生过的冲击地压本煤层或邻层、邻区已发生过的冲击地压 c c

17、顶板为单轴抗压强度大于顶板为单轴抗压强度大于70MPa的坚硬岩层的坚硬岩层 d d 岛形或半岛形煤柱岛形或半岛形煤柱 e e 支承压力影响区支承压力影响区 f f 上部或下部遗留煤柱或回采边界上部或下部遗留煤柱或回采边界 g g 煤层厚度或倾角突然变化煤层厚度或倾角突然变化 h h 褶曲或断裂构造带褶曲或断裂构造带等等矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制精品课件精品课件第九章第九章 P P18189.4.2 钻屑法钻屑法9.4 冲击地压的监测方法冲击地压的监测方法依据依据在不同深度排出的煤粉量及其变化规律在不同深度排出的煤粉量及其变化规律 动力现象判断冲击危险动力现象判断冲击危险钻屑法原理钻屑

18、法原理 通过测量钻孔煤粉量的大小以确定相应的煤体应力状态通过测量钻孔煤粉量的大小以确定相应的煤体应力状态钻至一定深度后，钻孔周围煤体将逐渐达到极限应力状态钻至一定深度后，钻孔周围煤体将逐渐达到极限应力状态钻至一定深度后，钻孔周围煤体将逐渐达到极限应力状态钻至一定深度后，钻孔周围煤体将逐渐达到极限应力状态 图图图图9.29.29.29.2矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制精品课件精品课件第九章第九章 P P19199.4 冲击地压的监测方法冲击地压的监测方法图图9.2 9.2 钻孔效应示意图钻孔效应示意图矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制精品课件精品课件第九章第九章 P P20209.4.2

19、 钻屑法钻屑法（1）钻孔力学模型钻孔力学模型 煤体为各向同性均匀的煤体为各向同性均匀的 纯弹纯弹- -塑性介质塑性介质 小直径钻孔小直径钻孔的出现仅改变钻孔周围边附近应力的出现仅改变钻孔周围边附近应力 如图如图9.39.3 9.4 冲击地压的监测方法冲击地压的监测方法假设采高采高h h半径为半径为R R 的塑性破坏区的塑性破坏区均布压力均布压力p p切向应力切向应力径向应力径向应力r r任意半径任意半径r r处处矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制精品课件精品课件第九章第九章 P P2121图图9.3 9.3 钻孔力学模型钻孔力学模型由多裂隙介质由多裂隙介质层裂模型理论层裂模型理论分析可知分析

20、可知： 9.4 冲击地压的监测方法冲击地压的监测方法 层裂区层裂区 塑性区塑性区 弹性区弹性区劈裂破坏劈裂破坏非稳定蠕变破坏非稳定蠕变破坏剪切破坏剪切破坏矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制精品课件精品课件第九章第九章 P P22229.4.2 钻屑法钻屑法（2）煤粉量的组成煤粉量的组成9.4 冲击地压的监测方法冲击地压的监测方法在极限煤体压力作用下所产生的煤粉量 煤体-围岩力学系统的极限平衡（3）极限煤粉极限煤粉定义定义平衡条件平衡条件破碎带形成后，在弹性区与破碎带交界处产生钻孔形成后，由于弹性卸载所形成的 钻孔形成后，孔壁周围破碎带内煤体扩容所形成 钻孔实体煤芯钻孔实体煤芯附加煤粉量附加煤

21、粉量矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制精品课件精品课件第九章第九章 P P23239.4.3 地球物理方法地球物理方法 微震法微震法、AEAE法法、电磁辐射法电磁辐射法、顶板动态法顶板动态法（1）微震法微震法 微震法监测冲击地压的机理微震法监测冲击地压的机理 9.4 冲击地压的监测方法冲击地压的监测方法利用岩体自然或人为激发的物理场监测岩体的动态变化利用岩体自然或人为激发的物理场监测岩体的动态变化主要方法主要方法 记录矿山震动解释分析记录信息预测预报冲击地压揭示揭示如：类型、次数、震级等微震信息应力显现规律预测预报作出作出矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制精品课件精品课件第九章第九章 P

22、P2424（1）微震法微震法微震系统微震系统 （见图（见图9.4 ）图图9.4 9.4 微震监测装置微震监测装置9.4 冲击地压的监测方法冲击地压的监测方法矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制精品课件精品课件第九章第九章 P P2525（1）微震法微震法冲击地压发生次数与震级的关系冲击地压发生次数与震级的关系 (9.4)式中式中 D(V) 规模大于规模大于V的事件出现的频率的事件出现的频率 V 该事件的规模，一般表示为：该事件的规模，一般表示为： （9.5）式中式中 N 冲击地压的频次，大于某一冲击地压震级的次数冲击地压的频次，大于某一冲击地压震级的次数 M 冲击地压次数冲击地压次数 a、b

23、常数常数 9.4 冲击地压的监测方法冲击地压的监测方法矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制精品课件精品课件第九章第九章 P P2626（1）微震法微震法冲击地压最大震级的预测冲击地压最大震级的预测 冲击地压频次冲击地压频次与与冲击地压震级冲击地压震级 有有 预测冲击地压的最大震级： 冲击地压发生趋势的预测冲击地压发生趋势的预测 根据b值变化规律，可对冲击地压的发生趋势进行预测： 若若b值值 （ ），则未来），则未来冲击地压最大震级冲击地压最大震级 （ ）9.4 冲击地压的监测方法冲击地压的监测方法线性关系矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制精品课件精品课件第九章第九章 P P2727（2）AE

24、法法 煤体的声发射（Acoustic Emission ），）， 简称简称 AE AEAE监测系统监测系统 系统硬件由由 通用微机系统通用微机系统 和和 信号采集传输系统信号采集传输系统 组成组成 AEAE监测系统的应用监测系统的应用 AE监测能率变化监测能率变化 流动流动AE监测法监测法，属于，属于非连续的监测方法，一般与煤粉，一般与煤粉钻孔法结合使用，能提高冲击地压预测的准确性钻孔法结合使用，能提高冲击地压预测的准确性 9.4 冲击地压的监测方法冲击地压的监测方法矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制精品课件精品课件第九章第九章 P P2828（3）电磁辐射法电磁辐射法a 煤体变形及破裂过程

25、中煤体变形及破裂过程中伴有声发射和电磁辐射信号b 煤试样扩容突变阶段，电磁辐射强度煤试样扩容突变阶段，电磁辐射强度出现突变C 煤岩体电磁辐射的脉冲数随着扩容突变过程煤岩体电磁辐射的脉冲数随着扩容突变过程增大而增大 典型的非均质材料 在外力作用下，内部应力与应变的分布不均 发生不均匀应变时，在内部发生极化现象9.4 冲击地压的监测方法冲击地压的监测方法原理原理煤煤体体煤体破坏时将产生电磁辐射现象煤体破坏时将产生电磁辐射现象矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制精品课件精品课件第九章第九章 P P2929（4） 顶板动态法顶板动态法坚硬顶板运动 往往是诱发冲击地压的主要因素之一往往是诱发冲击地压的主

26、要因素之一 9.4 冲击地压的监测方法冲击地压的监测方法顶板的运动状态支承压力范围及峰值位置顶板动态前兆冲击危险预测预报 一一般般情情况况岩层沉降速度愈小，推进的面积愈大，断裂运动产生的冲击和压出煤的强度愈高；下位基本顶岩梁相对稳定的步距愈大，发生冲击地压的强度愈高。矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制精品课件精品课件第九章第九章 P P30309.5 冲击地压的预防冲击地压的预防9.5.1 区域性预防区域性预防（1）采用合理的开拓布置和开采方式采用合理的开拓布置和开采方式 合理的开拓布置、开采方式合理的开拓布置、开采方式，可，可避免避免 + + 预防冲击地压发生预防冲击地压发生高应力集中能量

27、的积聚预防冲击地压有效有效预防煤矿冲击地压发生的关键控制冲击地压发生的应力条件实测推断实测推断理论计算具体的煤层条件+ +针对针对采用采用矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制精品课件精品课件第九章第九章 P P31319.5.1 区域性预防区域性预防（1）采用合理的开拓布置和开采方式采用合理的开拓布置和开采方式考虑开采方案设计时，应注意以下考虑开采方案设计时，应注意以下“防冲防冲”的时空原则的时空原则： 严格杜绝在构造压缩应力带和采动应力场支承压力的严格杜绝在构造压缩应力带和采动应力场支承压力的高峰部位布置采煤巷道和推进工作面。高峰部位布置采煤巷道和推进工作面。 最大限度的争取在采动释放应力后

28、稳定的最大限度的争取在采动释放应力后稳定的“内应力场内应力场”（已经历采动破坏的岩层覆盖的重力场）中掘进和（已经历采动破坏的岩层覆盖的重力场）中掘进和维护巷道。维护巷道。9.5 冲击地压的预防冲击地压的预防矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制精品课件精品课件第九章第九章 P P32329.5 冲击地压的预防冲击地压的预防9.5.1 区域性预防区域性预防（2）开采保护层开采保护层 多煤层开采多煤层开采时，在设计阶段要规定煤层群的时，在设计阶段要规定煤层群的协调开采协调开采 开采保护层是开采保护层是“防冲防冲”的一项的一项区域性防范区域性防范措施措施 保护范围保护范围 图图9.10 保护层开采方案

29、（常用的方案见保护层开采方案（常用的方案见图图9.11) 包括包括开采上保护层开采上保护层、开采下保护层开采下保护层及及混合开采混合开采。 NoNo煤层间距适宜，应优先考虑开采下保护层，原则是不破坏上层煤的开采条件矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制精品课件精品课件第九章第九章 P P3333图中卸压边界线内的煤层属于被保护煤层ll工作面长度工作面长度 3 3充分移动角充分移动角断裂角断裂角 变形滑移角变形滑移角11升高应力区边界线升高应力区边界线22卸压带边界线卸压带边界线 33保护带保护带44被保护带被保护带图图9.10 9.10 开采保护层卸压带示意图开采保护层卸压带示意图9.5 冲击地

30、压的预防冲击地压的预防矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制精品课件精品课件第九章第九章 P P3434(a) (a) 开采上保护层开采上保护层 (b)(b)开采下保护层开采下保护层 (c)(c)开采上、下保护层开采上、下保护层9.5.1 区域性预防区域性预防图图 9.11 9.11 保护层开采方案保护层开采方案矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制精品课件精品课件第九章第九章 P P3535（3）煤层预注水煤层预注水 预防冲击地压的原理预防冲击地压的原理水对煤岩强度、变形特性和冲击倾向性有重要影响 图图9.129.12 注水方式注水方式 常用的注水方式包括常用的注水方式包括走向布置、倾向下行布置

31、、倾向上走向布置、倾向下行布置、倾向上下行布置及综合布置下行布置及综合布置等方式等方式 图图9.139.139.5.1 区域性预防区域性预防目的目的降降 低低改变改变 水的物理化学作用煤层的冲击倾向性和应力状态 冲击煤层的物理力学性质矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制精品课件精品课件第九章第九章 P P3636从图可知从图可知：曲线多呈曲线多呈 塑一弹性型、塑一弹性型、塑一弹一塑型塑一弹一塑型 突然的突然的 脆性性破坏脆性性破坏 变形曲线呈变形曲线呈 “S”S”型型 塑性变形变大、塑性变形变大、 脆性减弱脆性减弱 11注水前煤样；注水前煤样；22干样；干样；33注水后煤样注水后煤样9.5.1

32、 区域性预防区域性预防图图9.12 9.12 煤样应力煤样应力- -应变曲线对比应变曲线对比 未注水未注水 破坏前破坏前 注水后注水后冲击危险性降低冲击危险性降低矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制精品课件精品课件第九章第九章 P P3737a a沿倾向布置的下行钻孔；沿倾向布置的下行钻孔；b b沿倾向布置的上下行钻孔；沿倾向布置的上下行钻孔；c c沿走向布置的水行钻孔；沿走向布置的水行钻孔；d d特厚煤层综合布孔方式特厚煤层综合布孔方式图图9.13 9.13 注水孔布置方式注水孔布置方式矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制精品课件精品课件第九章第九章 P P38389.5.1 区域性预防区域

33、性预防（4）厚层坚硬顶板预处理厚层坚硬顶板预处理 顶板注水软化顶板注水软化对对坚硬顶板坚硬顶板条件下进行条件下进行高压预注水高压预注水，水通过岩石的弱结，水通过岩石的弱结构面进入岩体内，经物理化学作用，构面进入岩体内，经物理化学作用，破坏其整体性、连破坏其整体性、连续性，降低岩体强度续性，降低岩体强度，从而，从而使坚硬顶板易于垮落使坚硬顶板易于垮落。 在开采过程中，采空区上方悬顶缩短，垮落高度增加，在开采过程中，采空区上方悬顶缩短，垮落高度增加，岩体的碎胀系数增大，周期来压步距缩短，岩体的碎胀系数增大，周期来压步距缩短，减缓或消除减缓或消除了大面积来压和冲击地压的威胁。了大面积来压和冲击地压的

34、威胁。矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制精品课件精品课件第九章第九章 P P3939（4）厚层坚硬顶板预处理厚层坚硬顶板预处理 顶板爆破处理顶板爆破处理包括包括爆破断顶、强制放顶和超前深孔预裂爆破松动顶板爆破断顶、强制放顶和超前深孔预裂爆破松动顶板等等 用爆破方法对采空区悬露顶板进行处理用爆破方法对采空区悬露顶板进行处理 在待采煤层隔离煤柱一侧的老采空区内，采空区顶板内产在待采煤层隔离煤柱一侧的老采空区内，采空区顶板内产生生断沟断沟，以，以削弱削弱采空区与待采区间的采空区与待采区间的顶板连续性顶板连续性，减小减小待采煤层开采时的待采煤层开采时的应力集中应力集中，以预防冲击地压危害。，以预防冲

35、击地压危害。9.5.1 区域性预防区域性预防强制放顶强制放顶爆破断顶爆破断顶 矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制精品课件精品课件第九章第九章 P P4040（1）煤层内卸压爆破煤层内卸压爆破爆破的动力作用爆破的动力作用 卸压爆破属于内部爆破卸压爆破属于内部爆破 主要作用主要作用 使煤层产生大量裂隙使煤层产生大量裂隙9.5.2 局部性预防局部性预防爆破方法爆破方法有冲击地压危险的局部区域有冲击地压危险的局部区域减缓其应力集中程度减缓其应力集中程度 爆破后冲击波破坏煤体产生径向拉破裂裂隙的存在爆生气体形成切向拉应力 冲击地压发生条件被破坏弹性能减少矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制精品课件精品

36、课件第九章第九章 P P4141（1）煤层内卸压爆破煤层内卸压爆破 卸压爆破的实施步骤卸压爆破的实施步骤 若若 煤粉量指标煤粉量指标 冲击危险值冲击危险值否则，应实施否则，应实施二次卸载二次卸载的效果爆破。的效果爆破。9.5.2 局部性预防局部性预防检测煤体的应力情况实施卸载爆破检测爆破卸载效果（煤粉钻孔法）（煤粉钻孔法）（冲击危险区域）（冲击危险区域）（卸载爆破后）（卸载爆破后）达到卸载效果矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制精品课件精品课件第九章第九章 P P4242（1 1）煤层内卸压爆破煤层内卸压爆破 工艺过程工艺过程图图9.14 9.14 装药结构示意图装药结构示意图9.5.2 局部

37、性预防局部性预防 钻孔钻孔 装药装药封孔封孔起爆起爆 矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制精品课件精品课件第九章第九章 P P43439.5.2 局部性预防局部性预防（2）钻孔卸压钻孔卸压 钻钻孔孔卸卸压压定义定义实质实质利用钻孔方法削除或减缓冲击地压危险利用钻孔方法削除或减缓冲击地压危险施工时的钻孔冲击现象施工时的钻孔冲击现象高应力条件下的弹性能破坏钻孔周围煤体高应力条件下的弹性能破坏钻孔周围煤体使煤层卸压、释放能量，减缓冲击危险使煤层卸压、释放能量，减缓冲击危险依据依据矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制精品课件精品课件第九章第九章 P P4444图图9.15 9.15 钻孔的卸压作用钻孔

38、的卸压作用a a巷道内布置方式；巷道内布置方式；b b采煤工作面布置方式采煤工作面布置方式1 1钻孔；钻孔；2 2巷道；巷道；3 3工作面工作面9.5.2 局部性预防局部性预防图图9.16 9.16 卸压钻孔布置方式卸压钻孔布置方式矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制精品课件精品课件第九章第九章 P P4545（3）诱发爆破诱发爆破 概念多用于煤柱回收多用于煤柱回收时，并与钻屑法检测孔配合时，并与钻屑法检测孔配合一般采用一般采用孔深爆破法孔深爆破法，使高应力带移向煤体深部，使高应力带移向煤体深部9.5.2 局部性预防局部性预防有冲击危险的区域有冲击危险的区域人为地诱发冲击地压人为地诱发冲击地压

39、在一定的时间和地点发生在一定的时间和地点发生避免更大损害避免更大损害矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制精品课件精品课件第九章第九章 P P4646 （1） 冲击地压一般如何分类冲击地压一般如何分类? （2 2） 对冲击地压成因和机理的解释主要应用哪些对冲击地压成因和机理的解释主要应用哪些 理论理论? （3） 简述冲击地压的主要影响因素。简述冲击地压的主要影响因素。 （4） 冲击地压监测方法一般有哪些方法冲击地压监测方法一般有哪些方法? （5） 叙述区域性防治和局部性防治冲击地压的方法叙述区域性防治和局部性防治冲击地压的方法 有哪些？有哪些？习习 题题矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制精品课件精品课件