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[摘 要]煤矿冲击低压不仅危害程度比较大,而且影响面积比较广,因此会有可能成为其他煤矿的重大事故的根源。煤炭深部的开采中动力灾害机理和防治基础研究,自然而然就成为了煤炭矿冲击地压的主要问题,但是由于其复杂性和研究治理的程度还不够充分,就导致了只能在长期的艰苦奋斗探索及其实践中才能取得突破性的进展。本文以冲击地压的界定和分类为出发点进行展开分析,接着分析了冲击低压发生机理和预防研究关键科学问题、冲击低压发生机理和预防技术研究现状和问题,最后从煤体压缩型冲击地压、顶板断裂型冲击低压、预警技术、冲击低压综合性治理措施四个方面进行探讨了不同冲击低压的处理措施。
[关键词]煤炭开采;冲击地压;机理
中图分类号:TU843 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)42-0268-01
1.冲击地压的界定和分类
1.1 冲击低压的界定
冲击低压是低下工程和采矿领域常见的岩石动力破坏现象。冲击地压实指的井港和工作面周围岩体,由于弹性变形的瞬间释放而产生的突然剧烈破坏动力现象,其中也常常伴随着煤岩体的抛出、巨响和气浪等现象。矿震在区域应力的作用下,受到开发活动影响的诱发性地震。引起的原因可能是采矿活动引起的以外,也可能是地面活动、踩空区顶板冒落、煤层片帮、冲击地压等,但是不少矿震可能诱发冲击地压,相反也同样。
1.2 冲击低压的分类
冲击低压大体可以分为三个類型,第一,在高应力作用下,岩爆型冲击地压,煤岩材料发生弹射或爆炸式的破坏。第二,顶板跨落型冲击低压。第三,构造型冲击低压,在构造的作用下进行煤岩体突然性失稳冲击。煤炭开发中的冲击地压又分为:材料失稳型冲击地压、滑移错动型冲击地压、结构失稳型冲击地压三种。
2.冲击低压发生机理和预防研究关键科学问题
根据相关数据调查,煤炭开采中冲击地压机理和防治技术领域需要解决的科学性问题是:首先,地质赋予条件冲击低压的作用机制和量化分析方法。其次,深部继续煤岩的变形破坏规律及工程动力响应特征。再次,采动应力分布、能量场的时空演化规律和多因素耦秩灾机理。最后,冲击地压的参量检测预警和防治的理论及方法。
3.冲击低压发生机理和预防技术研究现状和问题
我国煤矿耗能严重,导致煤炭工程建设的数量越来越多,深度也越来越深,矿井冲击低压的发生几率也不断增加。所有我国在冲击低压产生机理研究上一直非常重视,第一,是要根据煤炭岩层的特性进行分析煤炭岩层的稳定性影响,这也是使得岩层失去稳定性的一个原因,同时运用相应的前沿知识理论进行探讨冲击失去稳定性的整个过程。第二,从开采工程运行干扰的角度分析,包括煤岩层的破坏,在开采的过程中,开采放炮造成的波动带来了不利的影响和冲击低压之间的关系问题。第三,从矿区突出区域的地质情况来看,地质构造的同时也包括局部变形情况,从而深入分析地质结构薄弱区域和煤岩体集合的机构性交易、冲击低压这之间的关系问题。
4.针对不同冲击低压的处理措施
4.1 煤体压缩型冲击地压和本层煤进行高压水射流钻孔割缝改变顶板规律
目前针对于煤体压缩冲击低压采用的方法是改变矿区应力场的分布情况和性质进行改良煤体的,这就需要根据矿区的实际情况对煤层进行水分的注入,并对矿井的布置进行卸压爆破。在煤层当中注入水分可以使得原有没岩层发特征发生本质上的变化,运用先进的机械设备通过振动使得额没岩层产生一定量的裂缝,这实施一种改变煤岩层特性的方法和常见措施。针对本层煤进行高压水射流钻孔割缝改变顶板规律,是采用解放层冲击的措施,但是还存在非解放层范围内,应集中应力,冲击低压使得更加严重,寻求本层煤开采和解放冲击低压防治的一个方向。
4.2 顶板断裂型冲击低压和开采解放层改变顶板运动规律
由于顶板没有力的支撑,或者处于悬浮的状态,在外力的作用下很容易使得顶板发生塌陷不良现象,面对顶板断裂导致的地压形成,应用这个方法可以在顶板底部留下相应的煤柱。开采解放层改变顶板运动规律,是相邻两层可寻找开采,可先开采下层的煤,针对于上层的煤可以采用断裂的方式进行玩去下沉的运动方式。
4.3 预警技术
随着经济的发展,我国的科技水平突飞猛进,现代化科学也被不断的推广和应用。针对冲击预警方面的技术,也取得了一定的突破和发展,同时我们也借鉴和引进了大量现金技术和监测设备,多冲击低压激励的防治有着突飞猛进的作用,目前采用的主要方法有:矿压观测方法、钻屑方法、顶板动态仪方法、尊孔应力测量方法、电磁辐射方法、地震CT技术方法、电荷感应监测技术方法等。这些方法及其技术可以有效的对冲击低压进行监测和预警性的作用。由于冲击低压的机理具有较为复杂的特性和多变性,面对不同的检测系统,监测出来的原理、对象、精度、范围也是不尽相同的。由此可以看出,从监测前兆的角度去判断预警的结果还有这很长的道路需要研究和分析,面临的重要难题和挑战也是伴随着我们,需要不断长期研究和突破。
4.4 冲击低压综合性治理措施
冲击低压综合性防治技术:第一,针对防治方法进行优化性设计,来记住那个地冲击地压的发生几率;第二,对冲击危险区进行一个基础性的了解和掌握,进而避免高应力集中及改善煤岩体介质性质来改变和减弱聚弹性能的能力;第三,根据实际情况和现场的条件进行现场环境的支护方法,进而增大支护方式和强度,最后改善相关的工作,提高有效的抵抗冲击能力。不管是利用那种开采技术,利用那种方法进行优化,都需要从源头上进行消除和应力高度几张的有效降低冲击低压的危险现象发生。针对于真提醒的矿井而言,制定相应的季度计划,评定区域冲击危险的级别,是为有效的监测和治理做出了先发制人的预想。在每个待采取的区域必须编制冲击低压防治措施的生产作业,做到防治、管路措施的预防方法、预防措施和管理制度。
总结:中国自古以来是一个地大物博的资源型大国,煤炭对我国来说也是一个非常重要的能源,各行各业对煤炭的需求量也是比较可观。但是面对各个地区不同数量、规模的工程,冲击低压成了常见的矿区灾害,因此这就需要对其进行重视和研究,从实际现货组那个出发们深入分析冲击地压产生的原因,合理、科学、有效的进行预防和治理,这样才能保证民生问题,才能提高冲击地压防治水平。
参考文献
[1] 潘俊锋,毛德兵,蓝航,王书文,齐庆新.煤炭科学技术.我国煤矿冲击地压防治技术研究现状及展望[J].2013(06).
[2] 蓝航,齐庆新,潘俊锋,彭永伟.我国煤矿冲击地压特点及防治技术分析[J].煤炭科学技术.2011(01).
[3] 姜福兴,苗小虎,王存文,宋加宏,邓建明,孟飞.构造控制型冲击地压的微地震监测预警研究与实践[J].煤炭学报.2010(06).
[4] 陈国祥,窦林名,乔中栋,陆菜平,巩思园.褶皱区应力场分布规律及其对冲击矿压的影响[J].中国矿业大学学报.2008(06).
[5] 谢和平,鞠杨,黎立云,彭瑞东.岩体变形破坏过程的能量机制[J].岩石力学与工程学报.2008(09).
[6] 李长洪,张吉良,蔡美峰,董鹏,关金龙,张永.大同矿区地应力测量及其与地质构造的关系[J].北京科技大学学报.2008(02).
[关键词]煤炭开采;冲击地压;机理
中图分类号:TU843 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)42-0268-01
1.冲击地压的界定和分类
1.1 冲击低压的界定
冲击低压是低下工程和采矿领域常见的岩石动力破坏现象。冲击地压实指的井港和工作面周围岩体,由于弹性变形的瞬间释放而产生的突然剧烈破坏动力现象,其中也常常伴随着煤岩体的抛出、巨响和气浪等现象。矿震在区域应力的作用下,受到开发活动影响的诱发性地震。引起的原因可能是采矿活动引起的以外,也可能是地面活动、踩空区顶板冒落、煤层片帮、冲击地压等,但是不少矿震可能诱发冲击地压,相反也同样。
1.2 冲击低压的分类
冲击低压大体可以分为三个類型,第一,在高应力作用下,岩爆型冲击地压,煤岩材料发生弹射或爆炸式的破坏。第二,顶板跨落型冲击低压。第三,构造型冲击低压,在构造的作用下进行煤岩体突然性失稳冲击。煤炭开发中的冲击地压又分为:材料失稳型冲击地压、滑移错动型冲击地压、结构失稳型冲击地压三种。
2.冲击低压发生机理和预防研究关键科学问题
根据相关数据调查,煤炭开采中冲击地压机理和防治技术领域需要解决的科学性问题是:首先,地质赋予条件冲击低压的作用机制和量化分析方法。其次,深部继续煤岩的变形破坏规律及工程动力响应特征。再次,采动应力分布、能量场的时空演化规律和多因素耦秩灾机理。最后,冲击地压的参量检测预警和防治的理论及方法。
3.冲击低压发生机理和预防技术研究现状和问题
我国煤矿耗能严重,导致煤炭工程建设的数量越来越多,深度也越来越深,矿井冲击低压的发生几率也不断增加。所有我国在冲击低压产生机理研究上一直非常重视,第一,是要根据煤炭岩层的特性进行分析煤炭岩层的稳定性影响,这也是使得岩层失去稳定性的一个原因,同时运用相应的前沿知识理论进行探讨冲击失去稳定性的整个过程。第二,从开采工程运行干扰的角度分析,包括煤岩层的破坏,在开采的过程中,开采放炮造成的波动带来了不利的影响和冲击低压之间的关系问题。第三,从矿区突出区域的地质情况来看,地质构造的同时也包括局部变形情况,从而深入分析地质结构薄弱区域和煤岩体集合的机构性交易、冲击低压这之间的关系问题。
4.针对不同冲击低压的处理措施
4.1 煤体压缩型冲击地压和本层煤进行高压水射流钻孔割缝改变顶板规律
目前针对于煤体压缩冲击低压采用的方法是改变矿区应力场的分布情况和性质进行改良煤体的,这就需要根据矿区的实际情况对煤层进行水分的注入,并对矿井的布置进行卸压爆破。在煤层当中注入水分可以使得原有没岩层发特征发生本质上的变化,运用先进的机械设备通过振动使得额没岩层产生一定量的裂缝,这实施一种改变煤岩层特性的方法和常见措施。针对本层煤进行高压水射流钻孔割缝改变顶板规律,是采用解放层冲击的措施,但是还存在非解放层范围内,应集中应力,冲击低压使得更加严重,寻求本层煤开采和解放冲击低压防治的一个方向。
4.2 顶板断裂型冲击低压和开采解放层改变顶板运动规律
由于顶板没有力的支撑,或者处于悬浮的状态,在外力的作用下很容易使得顶板发生塌陷不良现象,面对顶板断裂导致的地压形成,应用这个方法可以在顶板底部留下相应的煤柱。开采解放层改变顶板运动规律,是相邻两层可寻找开采,可先开采下层的煤,针对于上层的煤可以采用断裂的方式进行玩去下沉的运动方式。
4.3 预警技术
随着经济的发展,我国的科技水平突飞猛进,现代化科学也被不断的推广和应用。针对冲击预警方面的技术,也取得了一定的突破和发展,同时我们也借鉴和引进了大量现金技术和监测设备,多冲击低压激励的防治有着突飞猛进的作用,目前采用的主要方法有:矿压观测方法、钻屑方法、顶板动态仪方法、尊孔应力测量方法、电磁辐射方法、地震CT技术方法、电荷感应监测技术方法等。这些方法及其技术可以有效的对冲击低压进行监测和预警性的作用。由于冲击低压的机理具有较为复杂的特性和多变性,面对不同的检测系统,监测出来的原理、对象、精度、范围也是不尽相同的。由此可以看出,从监测前兆的角度去判断预警的结果还有这很长的道路需要研究和分析,面临的重要难题和挑战也是伴随着我们,需要不断长期研究和突破。
4.4 冲击低压综合性治理措施
冲击低压综合性防治技术:第一,针对防治方法进行优化性设计,来记住那个地冲击地压的发生几率;第二,对冲击危险区进行一个基础性的了解和掌握,进而避免高应力集中及改善煤岩体介质性质来改变和减弱聚弹性能的能力;第三,根据实际情况和现场的条件进行现场环境的支护方法,进而增大支护方式和强度,最后改善相关的工作,提高有效的抵抗冲击能力。不管是利用那种开采技术,利用那种方法进行优化,都需要从源头上进行消除和应力高度几张的有效降低冲击低压的危险现象发生。针对于真提醒的矿井而言,制定相应的季度计划,评定区域冲击危险的级别,是为有效的监测和治理做出了先发制人的预想。在每个待采取的区域必须编制冲击低压防治措施的生产作业,做到防治、管路措施的预防方法、预防措施和管理制度。
总结:中国自古以来是一个地大物博的资源型大国,煤炭对我国来说也是一个非常重要的能源,各行各业对煤炭的需求量也是比较可观。但是面对各个地区不同数量、规模的工程,冲击低压成了常见的矿区灾害,因此这就需要对其进行重视和研究,从实际现货组那个出发们深入分析冲击地压产生的原因,合理、科学、有效的进行预防和治理,这样才能保证民生问题,才能提高冲击地压防治水平。
参考文献
[1] 潘俊锋,毛德兵,蓝航,王书文,齐庆新.煤炭科学技术.我国煤矿冲击地压防治技术研究现状及展望[J].2013(06).
[2] 蓝航,齐庆新,潘俊锋,彭永伟.我国煤矿冲击地压特点及防治技术分析[J].煤炭科学技术.2011(01).
[3] 姜福兴,苗小虎,王存文,宋加宏,邓建明,孟飞.构造控制型冲击地压的微地震监测预警研究与实践[J].煤炭学报.2010(06).
[4] 陈国祥,窦林名,乔中栋,陆菜平,巩思园.褶皱区应力场分布规律及其对冲击矿压的影响[J].中国矿业大学学报.2008(06).
[5] 谢和平,鞠杨,黎立云,彭瑞东.岩体变形破坏过程的能量机制[J].岩石力学与工程学报.2008(09).
[6] 李长洪,张吉良,蔡美峰,董鹏,关金龙,张永.大同矿区地应力测量及其与地质构造的关系[J].北京科技大学学报.2008(02).