姚家山千米深井沖擊地壓災(zāi)害預(yù)測和防治技術(shù)研究.pdf

1、沖擊地壓是一種破壞性極強(qiáng)的煤巖體動力現(xiàn)象。隨著我國煤礦采掘深度的不斷增加，沖擊地壓發(fā)生的概率也不斷升高，我國首次出現(xiàn)沖擊地壓是在地下200m深度，即將出版的煤礦新規(guī)程規(guī)定，所有采掘深度超過400m的煤礦，都必須經(jīng)過沖擊地壓的檢測工作，所以現(xiàn)在沖擊地壓越來越受到煤礦以及學(xué)術(shù)界的關(guān)注，目前其發(fā)生機(jī)理被廣泛認(rèn)同的一種說法是，煤巖體中所賦含的彈性能過載，使得煤巖體不能維持極限平衡狀態(tài)，且其在釋放彈性能的時候，釋放時間極短，這就造成了沖擊地壓檢測

2、的困難性。發(fā)生的隨機(jī)性以及形成機(jī)理的說法不一，也造成了沖擊地壓預(yù)測的不準(zhǔn)確性。沖擊地壓所拋出的煤巖體對工作面或巷道空間中的人員以及機(jī)械設(shè)備造成損害。由此，沖擊地壓作為一種受地質(zhì)條件影響的并與開采過程密切相關(guān)的災(zāi)害，其強(qiáng)大的破壞性對煤礦工作面以及巷道都具有極大的威脅，并且煤巖體在釋放能量瞬間還會產(chǎn)生聲波引起震動，波及的范圍會更廣，很容易導(dǎo)致工作面支架傾倒以及破損，拋出的煤巖體很容易導(dǎo)致巷道以及工作面的堵塞。特別是沖擊地壓比較劇烈時，其產(chǎn)生

3、的聲波以及震動的表現(xiàn)形式就是礦震，礦震不僅對煤礦工作面及巷道破壞很大，有可能還會波及到地面建筑物或者地表。近年來，國內(nèi)外專家對于沖擊地壓都做過很多的研究，但因沖擊地壓發(fā)生具有多樣性、隨機(jī)性和突然性，在其發(fā)生之前并沒有明顯的跡象以及可靠的單一指標(biāo)能夠預(yù)示沖擊地壓災(zāi)害。構(gòu)成沖擊地壓發(fā)生的影響因素很多，各因素之間相互作用對沖擊地壓的劇烈程度的影響并沒有一個準(zhǔn)確的判斷指標(biāo)，所以對沖擊地壓的預(yù)測和防治并不能達(dá)到完全杜絕的程度，在煤礦災(zāi)害中尚屬難以

4、完全避免和圓滿解決的重大技術(shù)問題。
　　本文以姚家山礦作為研究目標(biāo)，對姚家山礦其初步設(shè)計開采的兩組主采煤層群，開采深度為1000～1300m?，F(xiàn)階段姚家山礦主要對一采區(qū)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計，決定進(jìn)行生產(chǎn)，所以主要對一采區(qū)的8個工作面、其上下順槽以及一采區(qū)上下山是否具有沖擊地壓可能性以及沖擊地壓危險性進(jìn)行評估，結(jié)合姚家山礦井一采區(qū)的工作面開采條件、上下煤層之間的關(guān)系以及地質(zhì)條件對其是否具備沖擊地壓可能性進(jìn)行分析。首先通過關(guān)鍵層理論確定一采區(qū)

5、首采煤層4+5號煤層（兩煤層之間夾矸很少，可以進(jìn)行統(tǒng)采）的初次來壓步距以及周其來壓步距來判斷應(yīng)力集中峰值時煤層是否發(fā)生沖擊地壓，然后再采用煤層埋深、傾角以及 FLAC3D對其危險區(qū)域進(jìn)行預(yù)測以及驗證。根據(jù)以上結(jié)論提出解決方案達(dá)到防治沖擊地壓的目的，對以下四個方面進(jìn)行探討分析：
　　（1）通過關(guān)鍵層理論，確定煤層上方關(guān)鍵層并計算其初次破斷距以及周期破斷距，以此來估算煤壁以及工作面的應(yīng)力集中數(shù)值，然后根據(jù)強(qiáng)度理論確定工作面以及上下順槽

6、是否具有發(fā)生沖擊地壓的可能性。
　?。?）通過經(jīng)驗類比法來對工作面以及上下順槽沖擊地壓的危險性進(jìn)行評估，確定高危區(qū)域，為姚家山礦沖擊地壓防治對策的選擇提供依據(jù)。
　?。?）依據(jù)煤層傾角、高程等地質(zhì)賦存條件對井田內(nèi)部各采區(qū)沖擊危險區(qū)域進(jìn)行劃分，采用 FLAC3D軟件進(jìn)行煤層工作現(xiàn)場推進(jìn)過程模擬，以此對工作面、上下順槽可能發(fā)生沖擊地壓的區(qū)域進(jìn)行劃分。
　?。?）通過理論論證，下保護(hù)層開采和放頂煤開采對防治沖擊地壓的影響程度