煤礦沖擊礦壓災(zāi)害及其控制

煤礦沖擊礦壓災(zāi)禍及其控制技術(shù)沖擊礦壓事故煤巖動(dòng)力災(zāi)禍—沖擊礦壓沖擊礦壓是煤巖體中聚集的能量忽然大量釋放，快速破壞煤巖體，并產(chǎn)生劇烈震動(dòng)。我國最大的沖擊礦壓為里氏4.3級(jí)，地面震感明顯，已成為公共平安問題。沖擊礦壓研討沖擊礦壓發(fā)生緣由機(jī)理研討沖擊礦壓危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)及預(yù)測(cè)預(yù)告研討沖擊礦壓治理措施研討1〕沖擊礦壓機(jī)理研討地質(zhì)與開采影響沖擊礦壓的發(fā)生強(qiáng)度實(shí)際、剛度實(shí)際、能量實(shí)際、沖擊傾向?qū)嶋H、三準(zhǔn)那么和變形失穩(wěn)實(shí)際2〕沖擊礦壓預(yù)測(cè)預(yù)告研討沖擊礦壓能夠發(fā)生地點(diǎn)位置，可到達(dá)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)沖擊礦壓發(fā)生強(qiáng)度和震動(dòng)釋放能量，可較準(zhǔn)確確定可確定沖擊礦壓的危險(xiǎn)程度、危險(xiǎn)性大小3〕沖擊礦壓治理研討長期防御性措施—開采順序、開采方法、采煤工藝、開采維護(hù)層等自動(dòng)解危措施—卸壓爆破、煤層注水、鉆孔卸壓、定向裂痕法等主要內(nèi)容一、沖擊礦壓災(zāi)禍景象二、沖擊礦壓類型三、煤巖沖擊破壞的機(jī)理四、沖擊礦壓分級(jí)分區(qū)預(yù)測(cè)技術(shù)五、沖擊災(zāi)禍控制機(jī)理與技術(shù)六、沖擊災(zāi)禍及控制現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例一、沖擊礦壓災(zāi)禍景象煤礦沖擊礦壓災(zāi)禍我國煤礦災(zāi)禍嚴(yán)重。主要有瓦斯爆炸、煤與瓦斯突出、火災(zāi)、突水和沖擊礦壓等不同災(zāi)種。2005年我國消費(fèi)原煤21.9億噸。26%的原國有重點(diǎn)大中型礦區(qū)受沖擊礦壓要挾。隨開采深度及開采強(qiáng)度添加，沖擊礦壓災(zāi)禍日趨嚴(yán)重，曾經(jīng)嚴(yán)重影響煤礦的平安高效消費(fèi)。煤礦沖擊礦壓嚴(yán)重程度與開采深度統(tǒng)計(jì)曲線沖擊礦壓事故一、沖擊礦壓災(zāi)禍景象煤礦沖擊礦壓災(zāi)禍沖擊礦壓是采掘空間周圍煤巖體中聚集的能量忽然大量釋放，快速破壞煤巖體，并產(chǎn)生猛烈震動(dòng)，呵斥人員傷亡和采掘空間嚴(yán)重破壞的煤礦災(zāi)禍。我國最大的沖擊礦壓里氏4.3級(jí)，破壞巷道500多米，地面震感明顯，已成為公共平安問題。沖擊后沖擊礦壓能引起煤巖層和采空區(qū)中的瓦斯大量涌出，引發(fā)瓦斯爆炸事故。安徽淮北蘆嶺2003年“5.13〞頂板沖擊引起采空區(qū)瓦斯大量涌入采掘空間，遇火源發(fā)生瓦斯爆炸事故，死亡84人。遼寧阜新孫家灣2005年“2.14〞沖擊礦壓引起煤巖層裂隙瓦斯大量涌出，遇火源發(fā)生瓦斯爆炸事故，死亡214人。一、沖擊礦壓災(zāi)禍景象沖擊礦壓引起大量瓦斯涌出巖爆呵斥損害細(xì)部巖塊嵌入水管外表電纜被高速拋出的巖塊割斷(實(shí)驗(yàn)結(jié)果闡明：巖石彈射速度>50m/s)新汶礦務(wù)局華豐礦實(shí)例92年3.28--4.24日在四層煤延續(xù)發(fā)生6次危害較大的沖擊礦壓景象。50年代中期印度某金礦巷道中巖爆呵斥的戲劇性效果(dramaticeffect)巖爆前中度破壞區(qū)嚴(yán)重破壞區(qū)完全閉合區(qū)沖擊礦壓多發(fā)區(qū)域序號(hào)發(fā)生沖擊礦壓的地點(diǎn)垮落面充填面1采空區(qū)邊的原煤體〔60m〕9.4-2采動(dòng)壓力影響的原煤體27.45.93采動(dòng)壓力區(qū)外接近采空區(qū)10.40.94采動(dòng)壓力區(qū)內(nèi)接近采空區(qū)11.36.65靠采空區(qū)的原煤體〔60m〕2.8-總數(shù)61.313.26采動(dòng)壓力區(qū)外的原煤體24.5巷道：72.6%任務(wù)面：27.4%殘采區(qū)停采線：89％一、沖擊礦壓災(zāi)禍景象沖擊礦壓對(duì)井下巷道任務(wù)面的影響沖擊礦壓對(duì)井下巷道的影響主要是動(dòng)力將煤巖拋向巷道，破壞巷道周圍煤巖的構(gòu)造及支護(hù)系統(tǒng)，使其失去功能。振動(dòng)速度對(duì)井巷的影響影響程度振動(dòng)速度,mm/s影響特征I<200對(duì)井巷無影響II200~400對(duì)井巷影響較小，產(chǎn)生小破壞，出現(xiàn)裂縫、剝落等現(xiàn)象III>400對(duì)井巷影響較大，出現(xiàn)大裂縫沖擊礦壓、震動(dòng)使人體各器官產(chǎn)生共振而損傷。醫(yī)學(xué)分析闡明：腦部，91%；胸部，60%；內(nèi)部器官，18%；上下肢，18%。沖擊礦壓對(duì)礦工的影響器官稱號(hào)共振頻率Hz頭4眼7~25上下顎60~90喉、氣管、支氣管6~8胸12~16上肢5~9骨3~8腹腔4.5~10肝3~4膀胱10~18骨盆5~9下肢5人在坐的位置5~12人在站的位置4~6能量為1×10^4J的震動(dòng)，呵斥大部分人員腦部、臉部損傷，其次為心臟、胃、脊柱、腎等損傷。人體各器官共振頻率分布及某次沖擊礦壓頻率與人體器官對(duì)應(yīng)的關(guān)系一、沖擊礦壓災(zāi)禍景象沖擊礦壓對(duì)礦工的影響沖擊礦壓對(duì)將呵斥類似于地震那樣的災(zāi)禍。日期地點(diǎn)震動(dòng)能量震級(jí)建筑物破壞數(shù)量1970.09.30Bytom8×1094.264271981.07.12Bytom1×1093.84521982.06.04Bytom9×1083.775881984.02.18Ligota-kochlowice2×1093.952411992.05.05Bojszowy2×1093.953001994.12.09Kochlowice3×1094.04140一、沖擊礦壓災(zāi)禍景象沖擊礦壓對(duì)地表建筑物的影響能量為7×106J的震動(dòng)，在地表記錄到的最大加速度為300mm/s2，對(duì)地表的影響強(qiáng)度為6級(jí)。^加速度儀丈量的結(jié)果震動(dòng)加速度頻譜圖>一、沖擊礦壓災(zāi)禍景象沖擊礦壓的防治方法二、沖擊礦壓類型沖擊礦壓的特點(diǎn)直接將煤巖動(dòng)力拋向巷道，引起劇烈震動(dòng)，產(chǎn)生劇烈聲響，呵斥巖體的破斷和裂痕擴(kuò)展突發(fā)性。無預(yù)兆，過程短暫，繼續(xù)時(shí)間幾秒到幾十秒，難于準(zhǔn)確預(yù)告發(fā)生時(shí)間、地點(diǎn)和強(qiáng)度瞬時(shí)震動(dòng)性。像爆炸劇烈震動(dòng)，重型設(shè)備被挪動(dòng)，人員被彈起摔倒，震動(dòng)涉及范圍可達(dá)幾公里甚至幾十公里，地面有地震覺得宏大破壞性。大量煤體忽然拋出，堵塞巷道，破壞支架；呵斥繁重的人員傷亡和宏大的消費(fèi)損失復(fù)雜性。各種條件和采煤方法均出現(xiàn)過二、沖擊礦壓類型沖擊礦壓的影響要素開采深度煤巖的沖擊傾向性頂板巖層構(gòu)造的影響地質(zhì)構(gòu)造的影響開采技術(shù)條件的影響隨著開采深度的添加，采礦工程面臨的問題更加復(fù)雜，由此產(chǎn)生的工程災(zāi)禍?zhǔn)鹿矢鼮閲?yán)重，尤其是沖擊礦壓危險(xiǎn)加大。1、開采深度采深與沖擊礦壓的關(guān)系我國煤礦深井沖擊礦壓發(fā)生情況2、煤巖的沖擊傾向性在一定的圍巖與壓力條件下，任何煤層中的巷道或采場(chǎng)能夠發(fā)生沖擊礦壓煤的強(qiáng)度越高，引發(fā)沖擊礦壓所要求的應(yīng)力越小，反過來說，假設(shè)煤的強(qiáng)度越小，要引發(fā)沖擊礦壓，就需求比硬煤高得多的應(yīng)力煤的沖擊傾向性是評(píng)價(jià)煤層沖擊性的特征參數(shù)之一沖擊能量指數(shù)KE彈性能量指數(shù)WET動(dòng)態(tài)破壞時(shí)間DT單向抗壓強(qiáng)度Rc目的強(qiáng)沖擊弱沖擊無沖擊動(dòng)態(tài)破壞時(shí)間DT/ms≤5050~500＞500沖擊能量指數(shù)KE/kJ≥5.05.0~1.5＜1.5彈性能量指數(shù)WET≥5.05.0~2.0＜2.02、煤巖的沖擊傾向性WET=a+eb+cRc弱沖擊傾向性RC≤16MPa強(qiáng)沖擊傾向性RC＞16Mpa2、煤巖的沖擊傾向性2、煤巖的沖擊傾向性組合煤巖試樣中頂板強(qiáng)度越大，那么其沖擊傾向性就越強(qiáng)當(dāng)頂板與煤層高度比值大于0.6時(shí)，頂板高度越高，沖擊能指數(shù)越大，那么沖擊傾向性就越強(qiáng)鞏固厚層砂巖頂板容易聚積大量的彈性能。在其破斷過程中或滑移過程中，大量的彈性能忽然釋放，構(gòu)成劇烈震動(dòng)，導(dǎo)致頂板煤層型頂板型沖擊礦壓。Uw與巖層懸伸長度的五次方成正比，即L值越大，積聚的能量也越多。厚度越大的鞏固巖層越不易冒落，構(gòu)成的L值也就越大。例如，厚度為7.64m的鞏固砂巖層，來壓步距為53m，按上式計(jì)算出的值，占總能量的90％以上。3、頂板巖層構(gòu)造的影響頂板活動(dòng)與沖擊礦壓煤體挪動(dòng)呵斥粉煤帶和破碎帶沖擊礦壓發(fā)生前頂板動(dòng)態(tài)曲線典型沖擊礦壓礦井頂板巖石物理力學(xué)特性采掘面組合煤巖體應(yīng)力分布的數(shù)值模擬研討不同硬度頂板時(shí)垂直應(yīng)力分布硬頂無巷道垂直應(yīng)力分布充填圖硬頂有巷道垂直應(yīng)力分布充填圖軟頂無巷道垂直應(yīng)力分布充填圖軟頂有巷道垂直應(yīng)力分布充填圖地層動(dòng)力運(yùn)動(dòng)構(gòu)成各種各樣的地質(zhì)構(gòu)造，如斷層、皺曲等對(duì)煤礦沖擊礦壓的發(fā)生有較大的影響龍風(fēng)礦，當(dāng)巷道接近斷層時(shí)，沖擊礦壓發(fā)生的次數(shù)明顯上升，且強(qiáng)度加大4、地質(zhì)構(gòu)造的影響正斷層附近沖擊礦壓規(guī)律c)任務(wù)面距斷層40md)任務(wù)面距斷層30me)任務(wù)面距斷層20mf)任務(wù)面距斷層10m巷道：72.6%任務(wù)面：27.4%殘采區(qū)停采線：89％5、開采技術(shù)條件的影響二、沖擊礦壓類型沖擊礦壓的類型壓力〔煤柱〕型沖擊〔頂板或構(gòu)造〕型沖擊壓力〔復(fù)合〕型壓力〔煤柱〕型：煤柱在高應(yīng)力作用下，聚集的能量忽然釋放，呵斥煤巖體的沖擊破壞。沖擊〔頂板或構(gòu)造〕型：由于煤層頂板厚巖層忽然破斷或滑移〔或構(gòu)造應(yīng)力忽然釋放〕，呵斥巷道周圍煤巖體的破壞沖擊。壓力型〔煤柱〕沖擊礦壓：由于巷道周圍煤體中的壓力由亞穩(wěn)態(tài)添加至極限值，其聚集的能量忽然釋放。煤層沖擊礦壓景象頂板構(gòu)造沖擊礦壓景象沖擊型〔頂板構(gòu)造〕沖擊礦壓：由于煤層頂?shù)装搴駧r層忽然破斷或位移引發(fā)的，它與震動(dòng)脈沖地點(diǎn)有關(guān)。在某種程度上，構(gòu)外型沖擊礦壓也可看作為沖擊型。三、煤巖沖擊破壞的機(jī)理沖擊破壞機(jī)理強(qiáng)度實(shí)際：井巷和采場(chǎng)周圍產(chǎn)生應(yīng)力集中，當(dāng)應(yīng)力到達(dá)煤巖體的強(qiáng)度極限時(shí)，煤巖體就會(huì)忽然發(fā)生破壞，構(gòu)成沖擊礦壓剛度實(shí)際：礦山構(gòu)造(礦體)的剛度大于礦山負(fù)荷系統(tǒng)(圍巖)的剛度是產(chǎn)生沖擊礦壓的必要條件能量實(shí)際：礦體—圍巖系統(tǒng)在其力學(xué)平衡形狀破壞時(shí)所釋放的能量大于所耗費(fèi)的能量時(shí)就發(fā)生沖擊礦壓沖擊傾向性實(shí)際：煤巖介質(zhì)產(chǎn)生沖擊破壞的固有才干或?qū)傩?，是沖擊礦壓發(fā)生的必要條件強(qiáng)度準(zhǔn)那么是煤體的破壞準(zhǔn)那么，而能量準(zhǔn)那么和沖擊傾向性是忽然破壞準(zhǔn)那么。三個(gè)準(zhǔn)那么同時(shí)滿足，才是發(fā)生沖擊礦壓的充分必要條件三、煤巖沖擊破壞的機(jī)理沖擊破壞機(jī)理彈塑脆性模型彈塑性P-t模型煤巖破壞特征：穩(wěn)定變形與沖擊破壞、沖擊的突發(fā)性與延時(shí)性、破壞的聲電等物理場(chǎng)效應(yīng)三、煤巖沖擊破壞的機(jī)理沖擊破壞模型沖擊礦壓過程是煤巖的流變—突變過程脆性破壞--載荷發(fā)生騰躍，應(yīng)力總和超越σl，整個(gè)模型立刻破壞〔—突變〕。延時(shí)破壞--常載荷作用σl<σ<σl(1+EM/EH)，經(jīng)過時(shí)間△t2后破壞〔—流變→突變〕。煤巖體的損傷速度與巖體活動(dòng)性〔聲發(fā)射事件數(shù)或電磁輻射脈沖數(shù)〕成正比。當(dāng)△t→0時(shí)

煤巖體的損傷速度與瞬間釋放的能量、變形速度成正比，即產(chǎn)生聲發(fā)射和電磁輻射。

三、煤巖沖擊破壞的機(jī)理破壞損傷與地球物理場(chǎng)的耦合Wε〔t〕=0，ε(t)＜ε0三、煤巖沖擊破壞的機(jī)理預(yù)測(cè)準(zhǔn)那么根據(jù)彈塑脆性模型，當(dāng)煤巖體上所受的應(yīng)力超越了其強(qiáng)度極限，或者當(dāng)煤巖體的變形超越了最大變形時(shí)，煤巖體就破壞。四、沖擊礦壓分級(jí)分區(qū)預(yù)測(cè)技術(shù)沖擊礦壓危險(xiǎn)性的分級(jí)預(yù)測(cè)按照沖擊礦壓的危險(xiǎn)性指數(shù)Wt，我們將沖擊礦壓的危險(xiǎn)程度定量化分為四級(jí)進(jìn)展預(yù)測(cè)，分別為無沖擊危險(xiǎn)、弱沖擊危險(xiǎn)、中等沖擊危險(xiǎn)和強(qiáng)沖擊危險(xiǎn)。危險(xiǎn)等級(jí)危險(xiǎn)狀態(tài)危險(xiǎn)指數(shù)防治對(duì)策A無危險(xiǎn)<0.25所有的采掘工作可正常進(jìn)行。B弱危險(xiǎn)0.25~0.5采掘工作過程中，加強(qiáng)沖擊礦壓危險(xiǎn)的監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)。C中等危險(xiǎn)0.5~0.75進(jìn)行采掘工作的同時(shí)，采取強(qiáng)度弱化減沖治理措施，消除沖擊危險(xiǎn)。D強(qiáng)危險(xiǎn)>0.75停止采掘作業(yè)，人員撤離危險(xiǎn)地點(diǎn)。采取強(qiáng)度弱化減沖治理措施。采取措施后，通過監(jiān)測(cè)檢驗(yàn)，沖擊危險(xiǎn)消除后，方可進(jìn)行下一步作業(yè)。時(shí)間上從早期綜合分析預(yù)測(cè)到即時(shí)預(yù)測(cè)空間上從區(qū)域預(yù)測(cè)到部分、點(diǎn)預(yù)測(cè)逐級(jí)排除和確認(rèn)沖擊礦壓危險(xiǎn)。四、沖擊礦壓分級(jí)分區(qū)預(yù)測(cè)技術(shù)煤礦沖擊礦壓預(yù)測(cè)技術(shù)因發(fā)生沖擊礦壓的時(shí)間、地點(diǎn)、區(qū)域、震源等的隨機(jī)性、復(fù)雜多樣性和突發(fā)性，使得沖擊礦壓的預(yù)測(cè)任務(wù)變得極為困難復(fù)雜，是急待處理的世界性難題。目前普遍采用的預(yù)測(cè)方法單一、適用范圍有限，存在漏報(bào)的問題，可靠性低。沖擊礦壓分級(jí)預(yù)測(cè)技術(shù)體系：四、沖擊礦壓分級(jí)分區(qū)預(yù)測(cè)技術(shù)沖擊礦壓時(shí)空預(yù)測(cè)時(shí)間上從早期綜合分析預(yù)測(cè)到即時(shí)預(yù)測(cè)：早期綜合分析預(yù)測(cè)主要采用綜合指數(shù)的方法，而即時(shí)預(yù)測(cè)那么采用電磁輻射、微震和鉆屑等方法空間上從區(qū)域預(yù)測(cè)到部分、點(diǎn)預(yù)測(cè)：區(qū)域預(yù)測(cè)主要采用綜合指數(shù)法和微震監(jiān)測(cè)方法，而部分預(yù)測(cè)采用綜合指數(shù)方法、微震法和電磁輻射法，點(diǎn)預(yù)測(cè)那么采用鉆屑方法逐級(jí)排除和確認(rèn)沖擊礦壓危險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)分級(jí)預(yù)測(cè)四、沖擊礦壓分級(jí)分區(qū)預(yù)測(cè)技術(shù)早期與區(qū)域部分預(yù)測(cè)的綜合指數(shù)法綜合指數(shù)法既是一種早期綜合評(píng)價(jià)的方法，又是一種區(qū)域和部分預(yù)測(cè)的方法。地質(zhì)要素確定沖擊危險(xiǎn)：主要思索了沖擊礦壓發(fā)生的情況、開采深度、地質(zhì)構(gòu)造、鞏固頂板、頂板厚度特征參數(shù)、煤的沖擊傾向性、煤的強(qiáng)度等7個(gè)要素。開采要素確定沖擊危險(xiǎn)：主要思索了開采技術(shù)條件、開采歷史、煤柱、停采線、采空區(qū)、煤層的變化帶、斷層皺曲等12個(gè)開采要素對(duì)沖擊礦壓發(fā)生的影響地質(zhì)要素影響及指數(shù)序號(hào)要素危險(xiǎn)形狀的影響要素影響要素的定義沖擊礦壓危險(xiǎn)指數(shù)1W1發(fā)生過沖擊礦壓該煤層未發(fā)生過沖擊礦壓-2該層發(fā)生過沖擊礦壓0采用同種作業(yè)方式在該層和煤柱中多次發(fā)生過沖擊礦壓32W2開采深度小于500m0500~700m1大于700m23W3頂板中鞏固〔Rc≥60Mpa〕厚巖層距煤層的間隔>100m0100~50m1<50m34W4開采區(qū)域內(nèi)的構(gòu)造應(yīng)力集中>10%正常1>20%正常2>30%正常35W5頂板巖層厚度特征參數(shù)Lst<500≥5026W6煤的抗壓強(qiáng)度Rc≤16Mpa0Rc>16Mpa27W7煤的沖擊能量指數(shù)WETWET<202≤WET<52WET≥54開采要素影響及指數(shù)序號(hào)要素危險(xiǎn)形狀的影響要素影響要素的定義沖擊危險(xiǎn)指數(shù)1W1任務(wù)面距殘留區(qū)或停采線的垂直間隔>60m060—30m2<30m32W2未卸壓的厚煤層留頂煤或底煤厚度大于1.0m33W3未卸壓一次采全高的煤厚<3.0m03.0—4.0m1>4.0m34W4兩側(cè)采空，任務(wù)面斜長為>300m0300—150m2<150m45W5沿采空區(qū)掘進(jìn)巷道無煤柱或小于3m小煤柱03—10m的煤柱210—15m的煤柱46W6接近采空區(qū)的間隔小于50m掘進(jìn)面2回采面3接近煤柱的間隔小于50m掘進(jìn)面1回采面37W7掘進(jìn)巷道接近老巷的間隔小于50m老巷已充填1老巷未充填2回采任務(wù)面接近老巷的間隔小于30m老巷已充填1老巷未充填2面接近分叉的間隔小于50m掘進(jìn)面或回采面38W8面接近落差大于3m斷層的間隔小于50m接近上盤1接近下盤29W9面接近煤層傾角猛烈變化的皺曲小于50m>15度210W10面接近煤層侵蝕或合層部分掘進(jìn)面或回采面211W11開采過上或下解放層，卸壓程度弱-2中等-4好-812W12采空區(qū)處置方式充填法2垮落法0四、沖擊礦壓分級(jí)分區(qū)預(yù)測(cè)技術(shù)即時(shí)與區(qū)域預(yù)測(cè)的微震法微震法就是記錄采礦震動(dòng)的能量，確定和分析震動(dòng)的方向，對(duì)震中進(jìn)展定位。當(dāng)?shù)V井的某個(gè)區(qū)域監(jiān)測(cè)到礦震釋放的能量大于發(fā)生沖擊礦壓的所需的最小能量時(shí)，那么該區(qū)域的當(dāng)前時(shí)間內(nèi)有發(fā)生沖擊礦壓的危險(xiǎn)性。四、沖擊礦壓分級(jí)分區(qū)預(yù)測(cè)技術(shù)即時(shí)與區(qū)域預(yù)測(cè)的微震法震動(dòng)頻次與能量級(jí)之間的關(guān)系；微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)典型微震信號(hào)〔沖擊〕星村煤礦微震布置圖四、沖擊礦壓分級(jí)分區(qū)預(yù)測(cè)技術(shù)即時(shí)與部分預(yù)測(cè)的電磁輻射法電磁輻射法就是根據(jù)煤巖變形破裂過程中發(fā)出的電磁輻射進(jìn)展沖擊礦壓的監(jiān)測(cè)預(yù)告。在任務(wù)面采掘過程中，圍巖發(fā)生破裂時(shí)，均有電磁輻射信號(hào)產(chǎn)生。電磁輻射信號(hào)的強(qiáng)度隨著圍巖受載程度的增大而加強(qiáng)，隨變形速率的添加而加強(qiáng)。煤巖體電磁輻射的脈沖數(shù)隨著載荷的增大及變形破裂過程的加強(qiáng)而增大。載荷越大，加載速率越大，煤體的變形破裂越劇烈，電磁輻射信號(hào)也越強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)研討發(fā)現(xiàn):煤巖流變-突變過程產(chǎn)生電磁輻射，是能量耗散的一種方式。煤巖體的變形破裂是電磁輻射產(chǎn)生的根本緣由。四、沖擊礦壓分級(jí)分區(qū)預(yù)測(cè)技術(shù)即時(shí)與部分預(yù)測(cè)的電磁輻射法載荷越大，變形破裂過程越劇烈，電磁輻射越強(qiáng)。電磁輻射效應(yīng)規(guī)律寬帶電磁輻射б=3.5MPaб=4.8MPaб=5.9MPa電磁輻射可以反映煤巖體的變形破裂過程。經(jīng)過電磁輻射可以監(jiān)測(cè)煤巖動(dòng)力災(zāi)禍的孕育、開展過程。四、沖擊礦壓分級(jí)分區(qū)預(yù)測(cè)技術(shù)即時(shí)與點(diǎn)預(yù)測(cè)的鉆屑法鉆屑法是經(jīng)過在煤層中打直徑42~50mm的鉆孔，根據(jù)排出的煤粉量及其變化規(guī)律和有關(guān)動(dòng)力效應(yīng)，鑒別沖擊危險(xiǎn)的一種方法。條件一樣的煤體，當(dāng)應(yīng)力形狀不同時(shí)，其鉆孔的煤粉量也不同。當(dāng)單位長度的排粉率增大或超越標(biāo)定值時(shí)，表示應(yīng)力集中程度添加和沖擊危險(xiǎn)性提高。當(dāng)出現(xiàn)吸鉆、卡鉆、孔內(nèi)沖擊等景象，也闡明此處有沖擊礦壓危險(xiǎn)。鉆屑量目的鉆屑量指數(shù)：鉆出煤粉量與正常排粉量之比動(dòng)力效應(yīng)：如鉆桿卡死、跳動(dòng)、出現(xiàn)震動(dòng)或聲響等景象記錄鉆孔時(shí)所發(fā)生的動(dòng)力效應(yīng)，可更加準(zhǔn)確地判別危險(xiǎn)位置鉆孔深度/煤層厚度1.51.5~33鉆屑量指數(shù)1.52~3≥4四、沖擊礦壓分級(jí)分區(qū)預(yù)測(cè)技術(shù)沖擊礦壓危險(xiǎn)的預(yù)測(cè)流程沖擊礦壓危險(xiǎn)的區(qū)域，分級(jí)預(yù)測(cè)及治理的任務(wù)流程為：→早期綜合預(yù)測(cè)〔綜合指數(shù)法確定重點(diǎn)監(jiān)測(cè)區(qū)域〕→即時(shí)預(yù)測(cè)→區(qū)域預(yù)測(cè)〔微震法延續(xù)監(jiān)測(cè)、即時(shí)預(yù)測(cè)任務(wù)面區(qū)域沖擊危險(xiǎn)性〕→部分預(yù)測(cè)〔微震法、電磁輻射法延續(xù)監(jiān)測(cè)、即時(shí)預(yù)測(cè)任務(wù)面部分沖擊危險(xiǎn)性〕→點(diǎn)預(yù)測(cè)〔鉆屑法驗(yàn)證區(qū)域部分監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性，并進(jìn)展點(diǎn)預(yù)測(cè)〕→逐級(jí)排除、確認(rèn)危險(xiǎn)等級(jí)→解危處置〔煤巖體的強(qiáng)度弱化減沖治理，消除沖擊危險(xiǎn)〕→治理效果檢驗(yàn)〔微震、電磁、鉆屑檢驗(yàn)解危效果〕在分析沖擊礦壓發(fā)活力理的根底上，采用時(shí)間上早期綜合分析預(yù)測(cè)與即時(shí)預(yù)測(cè)相結(jié)合，空間上區(qū)域預(yù)測(cè)與部分監(jiān)測(cè)、點(diǎn)預(yù)測(cè)相結(jié)合，構(gòu)成可靠性高、簡(jiǎn)單易行、行之有效的沖擊礦壓危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)技術(shù)體系四、沖擊礦壓分級(jí)分區(qū)預(yù)測(cè)技術(shù)沖擊礦壓危險(xiǎn)預(yù)測(cè)技術(shù)體系沖擊礦壓發(fā)生緣由煤巖體具有沖擊傾向性煤體所受的應(yīng)力超越了煤體本身的強(qiáng)度極限煤體內(nèi)聚集的能量大于耗費(fèi)的能量沖擊礦壓防治目的降低煤巖體的強(qiáng)度極限和沖擊傾向性降低煤體所受的應(yīng)力集中程度降低沖擊礦壓發(fā)生的強(qiáng)度五、沖擊災(zāi)禍控制實(shí)際與技術(shù)沖擊礦壓強(qiáng)度弱化減沖原理能量的積聚隨著巷道〔任務(wù)面〕掘進(jìn)，有積聚、轉(zhuǎn)移、釋放的過程。強(qiáng)度弱化減沖原理一是采取松散煤巖體的方式，降低煤巖體的強(qiáng)度沖擊傾向性，使得沖擊危險(xiǎn)性降低；二是對(duì)煤巖體的強(qiáng)度進(jìn)展弱化后，使得應(yīng)力頂峰向巖體深部轉(zhuǎn)移，并降低應(yīng)力集中程度；三是采取一定的減沖解危措施后，使得發(fā)生沖擊壓時(shí)，降低沖擊的強(qiáng)度。外強(qiáng)構(gòu)造－沖擊傳送區(qū)的大構(gòu)造中間的弱構(gòu)造－消波吸能區(qū)內(nèi)強(qiáng)構(gòu)造－支護(hù)維護(hù)區(qū)小構(gòu)造五、沖擊災(zāi)禍控制實(shí)際與技術(shù)控制巷道圍巖沖擊的強(qiáng)弱強(qiáng)構(gòu)造控制沖擊對(duì)策：減小外界震源載荷合理設(shè)置弱構(gòu)造提高支護(hù)強(qiáng)度五、沖擊災(zāi)禍控制實(shí)際與技術(shù)巷道防沖控制對(duì)策減少外界震源擾動(dòng)載荷設(shè)置弱構(gòu)造，使得波傳播的能量衰減指數(shù)添加提高支護(hù)強(qiáng)度支護(hù)巷道在震源沖擊下發(fā)生破壞的判據(jù)。震源間隔與沖擊破壞的數(shù)值模擬

震動(dòng)源距頂板10m時(shí)應(yīng)力傳播規(guī)律五、沖擊災(zāi)禍控制實(shí)際與技術(shù)巷道沖擊的動(dòng)態(tài)模擬震源間隔與沖擊破壞的數(shù)值模擬震動(dòng)源距頂板80m時(shí)應(yīng)力傳播規(guī)律五、沖擊災(zāi)禍控制實(shí)際與技術(shù)巷道沖擊的動(dòng)態(tài)模擬震源間隔與沖擊破壞的數(shù)值模擬5×106J能量不同位置對(duì)巷道沖擊效應(yīng)曲線五、沖擊災(zāi)禍控制實(shí)際與技術(shù)巷道沖擊的動(dòng)態(tài)模擬震源間隔與沖擊破壞的數(shù)值模擬

從上面的結(jié)果看出，在沖擊源間隔巷道一定范圍之內(nèi)時(shí)，沖擊速度和位移量很快就到達(dá)最大值，巷道根本呈瞬時(shí)破壞景象；而在沖擊源間隔巷道一定位置后，同一能量震源對(duì)巷道的破壞出現(xiàn)明顯的分段累積作用效應(yīng)，沖擊載荷對(duì)巷道的破壞也呈現(xiàn)出多輪沖擊破壞景象，巷道是在沖擊波的反復(fù)緊縮和拉伸作用下累積破壞的，速度時(shí)步變化過程與位移量時(shí)步變化過程呈現(xiàn)出一致性。五、沖擊災(zāi)禍控制實(shí)際與技術(shù)巷道沖擊的動(dòng)態(tài)模擬震源在頂板距煤層50m

震源在頂板距煤層50m軟巖層的厚度和寬度與圍巖移近速度的關(guān)系五、沖擊災(zāi)禍控制實(shí)際與技術(shù)巷道沖擊的動(dòng)態(tài)模擬1.1合理的開辟布置和開采方式合理的開辟布置和開采方式應(yīng)防止應(yīng)力集中和疊加，是防治沖擊礦壓的根本性措施多數(shù)沖擊礦壓是由于開采技術(shù)不合理而呵斥的不正確的開辟開采方式一經(jīng)構(gòu)成就難于改動(dòng)，臨到煤層開采時(shí)，只能采取部分措施，而且耗費(fèi)很大，效果有限五、沖擊災(zāi)禍控制實(shí)際與技術(shù)開采布置對(duì)策1.1合理的開辟布置和開采方式(1)開采煤層群時(shí)，開辟布置應(yīng)有利于解放層開采.首先開采無沖擊危險(xiǎn)或沖擊危險(xiǎn)小的煤層作為解放層。且優(yōu)先開采上解放層(2)劃分采區(qū)時(shí)，應(yīng)保證合理的開采順序，最大限制地防止構(gòu)成煤柱等應(yīng)力集中區(qū)(3)采區(qū)或盤區(qū)的采面應(yīng)朝一個(gè)方向推進(jìn)，防止相向開采，以免應(yīng)力疊加五、沖擊災(zāi)禍控制實(shí)際與技術(shù)開采布置對(duì)策(4)在地質(zhì)構(gòu)造等特殊部位，應(yīng)采取能防止或減緩應(yīng)力集中和疊加的開采程序.在向斜和背斜構(gòu)造區(qū)，應(yīng)從軸部開場(chǎng)回采，在構(gòu)造盆地應(yīng)從盆底開場(chǎng)回采；在有斷層和采空區(qū)的條件下應(yīng)從采用斷層或采空區(qū)開場(chǎng)回采的開采程序(5)有沖擊危險(xiǎn)的煤層的開辟或預(yù)備巷道、永久硐室、主要上(下)山、主要溜煤巷和回風(fēng)巷應(yīng)布置在底板巖層或無沖擊危險(xiǎn)煤層中，以利于維護(hù)和減小沖擊危險(xiǎn)(6)開采有沖擊危險(xiǎn)的煤層，應(yīng)采用不留煤柱垮落法管理頂板的長壁開采法(7)頂板管理采用全部垮落法，任務(wù)面支架采器具有整體性和防護(hù)才干的可縮性支架五、沖擊災(zāi)禍控制實(shí)際與技術(shù)開采布置對(duì)策1.2開采解放層一個(gè)煤層(或分層)先采，能使臨近煤層得到一定時(shí)間的卸載先采的解放層必需根據(jù)煤層賦存條件選擇無沖擊傾向或弱沖擊傾向的煤層實(shí)施時(shí)必需保證開采的時(shí)間和空間有效性〔全垮3年，全充2年〕不得在采空區(qū)內(nèi)留煤柱，以使每一個(gè)先采煤層的卸載作用能依次地使后采煤層得到最大限制的“解放〞五、沖擊災(zāi)禍控制實(shí)際與技術(shù)開采布置對(duì)策1.2開采解放層煤柱越窄對(duì)防強(qiáng)礦壓越有利，由于窄煤柱中的煤體幾乎會(huì)全部被“壓酥〞，其內(nèi)部不存在沖擊核，也就不會(huì)存儲(chǔ)大量的彈性能，所以發(fā)生強(qiáng)礦壓的危險(xiǎn)性就小。1.3煤柱的影響及其寬度確實(shí)定由此可見，煤柱越窄對(duì)防沖越有利，由于窄煤柱中的煤體幾乎會(huì)全部被“壓酥〞，其內(nèi)部不存在沖擊核，也就不會(huì)存儲(chǔ)大量的彈性能，所以發(fā)生沖擊礦壓的危險(xiǎn)性就小。為防止構(gòu)成高支承壓力，區(qū)段煤柱宜留設(shè)3~5m的小煤柱為宜。2.1卸壓爆破能最大限制地釋放聚積在煤體中的彈性能，在煤幫附近構(gòu)成卸壓破壞區(qū)，使壓力升高區(qū)向煤體深部轉(zhuǎn)移振動(dòng)爆破的合理布置及合理的裝藥量，不僅構(gòu)成巖體震動(dòng)，在一定程度上構(gòu)成煤體的松動(dòng)帶，且落煤方便炸藥爆炸構(gòu)成的壓力與開采構(gòu)成的壓力疊加，超越其極限形狀，使巖體卸壓或引發(fā)沖擊礦壓2.沖擊礦壓解危措施五、沖擊災(zāi)禍控制實(shí)際與技術(shù)解?？刂茖?duì)策孔深到達(dá)支承壓力峰值區(qū)減少積聚的彈性能在一定條帶內(nèi)(5～10m)破壞煤構(gòu)造，但不落煤。卸壓爆破對(duì)鞏固巖層進(jìn)展處置對(duì)鞏固巖層進(jìn)展處置兩個(gè)順槽超前對(duì)頂板進(jìn)展處置－炮眼布置頂板深孔爆破前頂板深孔爆破后五、沖擊災(zāi)禍控制實(shí)際與技術(shù)煤層注水控制對(duì)策煤的強(qiáng)度與沖擊傾向指數(shù)WET也隨煤的濕度的添加而降低

單向抗壓強(qiáng)度與其含水量沖擊傾向指數(shù)與煤的濕度增量高壓長時(shí)注水2.3鉆孔卸壓采用煤體鉆孔可以釋放煤體中聚集的彈性能，消除應(yīng)力升高區(qū)在鉆孔周圍構(gòu)成一定的破碎區(qū)卸壓

經(jīng)過煤層卸壓，釋放能量，去除沖擊危險(xiǎn)

大直徑鉆孔Φ95m