文档介绍：关于煤矿冲击地压灾害的预防与治理
论文关键词:冲击地压防治灾害治理措施
论文摘要:本文在分析华丰矿区地质开采环境特征的根底上,讨论了冲击地压形成的内外因和内在斑裂产生的机理。建立健全了灾害预测防治体系,提出了开采解放层、煤层注水层原岩应力状态;外因包括采深、采动集中应力(主要为超前支承压力、煤柱集中应力等)、放炮诱发等。
(1)煤层具有冲击倾向性
冲击地压的发生与煤岩体物理力学性质有直接关系。煤炭科学研究总院北京开采研究所对华丰煤矿4层煤冲击倾向性试验结果说明,华丰煤矿4层煤具有强烈冲击倾向性,其直接顶具有中等冲击倾向性[1]。
(2)砾岩活动是发生冲击地压的主要力源
华丰煤矿4层煤上方根本顶为70余米厚的砂岩层,随着工作面的推进周期性跨落;其上为40余米厚的红土层,随根本顶的跨落而弯曲下沉;再上部为500~800的巨厚砾岩层,砾岩层完好性较强,抗压及抗拉强度均较大,采后不易冒落下沉,导致砾岩层与红土层之间产生离层空间。随着采空面积的加大,巨厚砾岩层形成板状悬空岩梁,砾岩层原来的应力状态发生改变,从而增加了未采4层煤的应力程度。当板状砾岩层悬露面积到达一定程度后,开场缓慢下沉并周期性断裂跨落,砾岩层的断裂跨落对下部的煤岩体产生冲击载荷,从而加剧了4层煤工作面煤体的应力集中程度,导致4层煤工作面冲击危险增强,因此,巨厚砾岩层是发生冲击地压的主要力源。
(1)采深大应力高
华丰煤矿首次冲击地压发生在-538程度,垂深为668,即冲击地压发生临界深度为668,开采大于该深度就有可能发生冲击地压。目前矿井最大开采深度为1230,4层煤工作面开采深度已达970,已远远超过该深度。随着4层煤工作面采深的加大,自重应力已超过4层煤的抗压强度,较高的原岩应力易使煤体产生应力集中而破坏。
(2)煤柱集中应力的影响
为满足煤层防火的要求,相邻采区之间和上下阶段之间留有采区和阶段隔离煤柱,现场实测和数值计算结果说明,4层煤柱应力集中峰值范围为7~12,当煤柱尺寸12后,在煤柱内部将产生叠加应力,从而为煤柱冲击提供了根底应力条件。
(3)工作面采动集中应力和周期来压的影响
观测结果说明,4层煤工作面超前支承压力集中范围为5~35,,但上方砾岩层的超前压力影响范围达120。因此,4层煤工作面采动集中应力对工作面影响较为明显。4层煤分层开采时上分层工作面周期来压强度最大达510kn/2,来压较为强烈。据不完全统计,4层煤冲击地压83%发生在顶板来压期间,且对工作面超前压力影响范围破坏最为严重。
(4)工作面推采速度的影响
回采工作面推采过大后,工作面煤体集中应力得不到及时释放,容易造成应力集中,因此工作面推采速度也是影响冲击地压发生的因素之一。
(5)放炮诱发
回采工作面放炮容易造成煤岩体能量释放,因此工作面放炮是诱发冲击地压的主要工序,据统计,华丰煤矿放炮诱发冲击地压占75%以上。
2冲击地压灾害预测预报及治理
(1)经历类比法
经历类比法是预测采区或工作面冲击危险程度和区域的常用方法。工作面开采或巷道掘进前,利用经历类比法对工作面进展冲击危险程度划