煤礦沖擊地壓的機理及未來的研究和治理技術(shù)

1、煤礦沖擊地壓的機理及未來的研究和治理技術(shù) 所謂煤礦沖擊地壓是指在高地應(yīng)力作用下，井巷或回采工作面周圍的煤巖體出現(xiàn)了破壞的情況，并伴隨著較大的聲響，巖體拋起的現(xiàn)象。這不僅僅會對于采掘空間中支護設(shè)備造成危害，還將可能使得采掘空間出現(xiàn)變形，嚴(yán)重的情況下造成人員傷亡，井巷毀壞和局部地震。 1.我國國內(nèi)煤礦沖擊地壓災(zāi)害以及理論研究情況 1. 1國內(nèi)外煤礦沖擊地壓災(zāi)害評述 我國最早記錄的沖擊地壓發(fā)生在1933年的煤撫順勝利礦。在此后的60年間的時間內(nèi)，礦井累計發(fā)生了四千多次的破壞性沖擊地壓，造成巨大人員傷害和財產(chǎn)傷害。 1. 2沖擊地壓理論研究現(xiàn)狀的評述 我國對于沖擊地壓的研究工作始于上世紀(jì)60年代，主要

2、是以結(jié)合實踐沖擊地壓生產(chǎn)實踐的方式來進行探索的。首先系統(tǒng)化的對于煤礦沖擊地壓進行研究的是重慶大學(xué)和煤科總院重慶分院，以天池煤礦為研究對象開展的；隨后全國性的煤礦沖抵地壓調(diào)研工作順利開展。與1987 年頒布實施由煤科院xx開采所和阜新礦業(yè)學(xué)院聯(lián)合起草的我國第一部沖擊地壓煤層安全開采暫行規(guī)定。通過廣大科技工和研究人員的共同努力，已使我國對沖擊地壓機理和防治措施的研究有了較大的進展，其中煤體注水與深孔松動.方法相結(jié)合的綜合防治措施以及沖擊地壓的非線性有限元數(shù)值模擬、煤巖體地應(yīng)力場的測試和有限元計算分析、聲發(fā)射技術(shù)、微震監(jiān)測系統(tǒng)在防治沖擊地壓的研究與應(yīng)用方面已達到國際先進水平。對煤、巖體沖擊地壓和巖爆

3、機理的研究。 2.沖擊地壓發(fā)生的機理 結(jié)合實際煤礦沖抵地壓實踐，其運行的機理可以歸結(jié)為以下幾個方面：其一沖擊地壓的分類及顯現(xiàn)特性，一般情況下沖擊打壓可以歸結(jié)為動型，構(gòu)造應(yīng)力性和動構(gòu)造應(yīng)力并有三種類型，依照不同礦體變形破壞范圍大小可以實現(xiàn)合理的劃分。而沖擊地壓的特點可以表述為煤壁拋射性塌落，頂板下沉或底板撇裂，板炮頻繁，煤體移動，彈性振動，設(shè)備震搬，煤塵飛揚，無明顯預(yù)兆突然爆發(fā)，伴有巨大響聲和地震，沖擊風(fēng)波引起構(gòu)筑物損壞，易于出現(xiàn)較大損失和傷亡。其二，發(fā)生沖擊地壓的地質(zhì)及開采條件，不同的沖擊地壓地質(zhì)和開采條件也會表現(xiàn)出不同的沖擊地壓情況，對此我們應(yīng)該高度重視對于沖擊地壓特點的界定。其三，沖擊地壓

4、發(fā)生的地點及影響范圍，在實踐過程中需要界定沖擊地壓的發(fā)生區(qū)域，不同區(qū)域，其機理運行也是不同的，應(yīng)該具體問題具體分析。其四，影響沖擊地壓產(chǎn)生的因素，如果采煤方法，采掘程序，頂板管理控制，煤柱大小尺寸和放炮有所不同，也會對于沖擊地壓產(chǎn)生影響。其五，選擇防治沖擊地壓措施的原則，保證對于不同地點，不同影響范圍，不同誘因展開具體問題具體分析，制定符合實際情況的方案。 3.沖擊地壓理論研究的未來發(fā)展趨勢 一直以來，沖擊地壓理論研究都是巖石力學(xué)中的重點和難點，大量的學(xué)者都在此方面做了研究工作。我國學(xué)者是從上世紀(jì)六十年代開始對于沖擊地壓進行研究的，其主要集合沖擊地壓實際生產(chǎn)流程來畸形探析。不可否認(rèn)，我國對于沖

5、擊地壓機理和防治措施的研究有了很多的成績，比如煤體注水與深孔松動.方法相結(jié)合的綜合防治措施以及沖擊地壓的非線性有限元數(shù)值模擬、煤巖體地應(yīng)力場的測試和有限元計算分析、聲發(fā)射技術(shù)、微震監(jiān)測系統(tǒng)在防治沖擊地壓的研究與應(yīng)用方面取得了重大的突破。從這個角度來探析沖擊地壓理論研究的未來發(fā)展趨勢，我們可以將其歸結(jié)為以下幾方面內(nèi)容；其一，以微裂紋擴展區(qū)的概念實現(xiàn)對于巖石類材料的損傷狀態(tài)的描述；其二，從巖石斷裂和損傷力學(xué)的角度去審視巖石的斷裂和損傷情況；其三，以變量定義的方式去探析宏觀微觀理論的損傷變量方法和損傷模型；其四，以巖石準(zhǔn)靜態(tài)損傷過程理論去假定，實現(xiàn)對于損傷和外界的功成正比探析；其五，從現(xiàn)代數(shù)學(xué)、力學(xué)

6、理論如斷裂力學(xué)、突變、分形、分叉（岔）、混沌等理論出發(fā)，實現(xiàn)對于沖擊地壓問題的研究，健全交叉學(xué)科體系；其六，以預(yù)測預(yù)報為突破口的防治觀念研究，以綜合指數(shù)法、鉆屑法、微震法、地音法即聲發(fā)射法、電磁輻射去實現(xiàn)對于巖石動態(tài)監(jiān)測；其七，將計算機技術(shù)和測試技術(shù)納入到煤礦沖擊地壓知識體系中去，以不斷提高預(yù)測效果。 4.國內(nèi)煤礦沖擊地壓治理技術(shù) 從沖擊地壓發(fā)生的機理特點出發(fā)，治理的實質(zhì)是充分利用各種有效的技術(shù)途徑，不斷改變煤炭巖石的應(yīng)力狀態(tài)和物理力學(xué)性質(zhì)，從而實現(xiàn)對于惡性事件的遏制。對于我國來講治理煤礦沖擊地壓主要采取以下措施：其一，煤層注水，這是我國采用最早的施工技術(shù)，操作簡單，效果比較明顯；其二，開槽卸壓、誘導(dǎo).和鉆孔卸壓等防治措施。其三，現(xiàn)階段國內(nèi)使用比較多的沖擊地壓治理措施有煤巖體注水、鉆孔卸壓、深孔松動.、卸載誘導(dǎo).、煤巖體掏槽卸壓、頂板預(yù)斷裂、巷道切槽卸壓、加固軟煤層、加強采掘支護、開采保護層、合理選擇開采方法和安排采掘設(shè)計及工藝進度等。 顯然我國煤礦沖擊地壓理論體系還不夠健全，在此我們應(yīng)該做好以下兩個方面的工作：其