钢铉钻孔应力计监测在冲击地压防治中的应用.pdf

2 0 1 0 年 第6 期 东 撼差 甜技 1 9 5 钢铉钻孔应力计监测在冲击地压防治中的应用 于立军， 王英德 ， 金思德 ， 刘鹏 兖矿 集团南屯煤矿 ， 山东 邹城2 7 3 5 1 5 摘要随着煤矿 开采深度 的不断增加， 冲击地压灾害对安全生产的影响越来越 突出， 加强对冲击地压 灾害 防治及监测技术研 究， 并 针对煤矿 现场 实际 ， 探索有效的现场实用技术 ， 对防治冲击地压事故 的发生具有十分重要的现实 意义。钢铉钻孔 应力计监测在南 屯煤矿 9 3上 O 3工作 面的成功应用， 探索出了 行之有效的预测冲击地压危险程度的方法， 在工作面安全生产过程中取得了 很好的效果， 得到了煤矿生产实践的检验 和工程技术人 员的认 可。 关键词冲击地压 钢铉钻孔应立计监测 中图分类号 T D 3 2 6 ． 2 文献标识码B 南 屯煤矿 9 3上 0 3工 作 面位于 九采 二分 区东北 部， 西北与 9 3上 0 l 工作面 采空区 相邻， 东南与 9 3 上0 5工作面 采空区 相邻 ， 西南靠近 3上风氧化带。 开采深度 ⋯5 8 0 4 1 0 m， 工作面面长 1 2 4 ． 3 9 0 m 煤 帮至煤帮平距 ， 回采推进长度为 8 7 0 m， 煤层平均厚度 5 ． 0 m 。该工作面为孤岛工作面 ， 埋藏较深， 顺槽压力 大 ， 存 在发生冲击地 压的可能性 。 1 钢 铉钻 孔应 力计监 测 目的 9 3 上 O 3中间巷已经接近发生冲击地压的临界采 深， 具备了发生冲击地压的基本条件， 综合考虑 9 3上 o 3中间巷 的煤岩性质 、 应 力水平 、 岩层 断裂强 度、 构造 状况等 因素 ， 中间巷 围岩大 部分将表 现为 岩层 断裂 的 震动和煤体 的震 动 ， 同时具 有 冲击倾 向。通 过钢铉 钻 孔应力计监测超前 支承压 力分布情 况 ， 推 断最具诱 发 冲击地压的危险阶段 ， 提前制定相应解危措施 ， 避 免冲 击地压的发 生。 2 钢铉钻孔应力计安装位置 根据监测 目的和现场实际， 分别布置三个观测区， 分别布置在 距离开 切眼 5 5 、 1 5 0和 2 5 0 m处 ， 每个 测 区 布置深度 5 、 1 0 、 l 5 、 2 0 、 2 5 m的钻孔应力计各一个， 钻孔 间距 1 ． 5 m。 3观测数 据 曲线 图和 分析 1 经过所测数据的整理得出曲线图见图1 一图3 。 2 通过 9 3 上 0 3工作面的所测数据分析 ， 得出了 该面走向超前支承压力突变诱发冲击地压的三个危险 阶段示意图 如图4所示 。 第一阶段 老顶初次来压前夕， 瞬间应力峰值将达 到4 O ～ 5 0 M P a ， 走向的峰值位置在工作面前方 2 0 “m左 右 。 第二阶段 本工作面采空区见方阶段， 本工作面推 收稿 日期 2 0 1 0 0 41 4 作者简 介 于立军 1 9 7 4一 ， 男 ， 山东青 岛人 ， 毕业于 山东科技大 学， 大学文化， 在职研究生， 现任南屯煤矿矿长办公室主任。 时间 墓蚕誊茗 蓍 星誊吾 吾 星莹量量星 星誉吾 霜 g 苫 8 8 宝 兽 高 磊 器霜 ； ；8 1s 8 2 暑 2 等 品 g 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 苫 苫 葛 g g g 图1 钢铉测力计数据曲线图A组 2 0 0 8年 ． 1 J l 、 ， 叠 出 “ 阳 一一 、 ⋯ h N 日0 0 0 N _ n ， ， 口 口 0 口h n n n n n 口口 口 h n 时间 三磊 暑 譬暑 嚣暑 三 蠹 嚣量 ； i 菪暑 暑 嚣 器嚣 譬 嚣 釜 菅 暑器 暑 譬 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ ⋯ 蠢 g 蓉 j 蠢 舀 爵 惩 j 蔓 至 墨 鼍 i E 蠢 舀 蠢 g 甍 簧 冀 叠 置 喜 西d百d西d舀g百舀百暮苫 苫苫 窖暮 窖gg呈 拿窖 图2 钢铉测力计数据曲线图B组 2 0 0 8年 压力 1． ∞ t l P a 一 一l 0 mI 5 m 2 o 。 2 ．▲， u。⋯。 - “ ∥v ～V 帅 叫 一 ’ 。 。 w ～ h 一M～． 、 I 、 ～ ．．， 生 芦 _ ． _ 。 ■ ⋯⋯ ⋯ ⋯ ⋯⋯⋯⋯ ＼ 时 问 2 ； g i ； ； l 2 2 l ； i ； ； ； 对 d g 簧 霉 磊 日 g 茸 g 矗 螬 兽 舞 霸 舞 要 g 盖 翻 兽 譬 霜 对 g 宝 考 砑 舞 粤 甘d g舀舀 g茸甘d8 g 窖gg g 8g g 8目8 垮西g g 目 g g雹 图3 钢铉测力计数据曲线图C组 2 0 0 8年 进到 1 4 01 6 0 m左右时， 岩层破裂高度达到最大值 ， 即 7 O一 8 0 m。此阶段将在中间巷围岩中形成一次应力集 中和突变， 是最有可能诱发冲击地压的阶段。此阶段 瞬间应力峰值将达到 6 08 0 M P a ， 走 向的峰值位置在 工作面前方 3 0 4 0 m左右。进入中间巷围岩深部 1 5 2 0 m。 第三阶段 正常推进老顶周期来压阶段， 工作面正 常推进阶段 ， 主要是老顶周期来压的动压诱发冲击地 压。此阶段瞬间应力峰值将达到5 0 7 0 M P a ， 走向的 1 9 6 夯堪蔗 科技 2 0 1 0 年 第6 期 冲击地压对矿 井开采的影响 白云波 七煤公司新强煤矿， 黑龙江 七 台河1 5 4 6 2 2 摘要冲击地压是 一种矿 井动力现象 ， 是矿 山压力的一种特殊显现形式。我们开采煤炭就必须面对它和深入研 究它。 关键词冲击地压矿井开采 中图分类号 文献标识码A Ab s t r a c t Bu r s t i s a d y n a mi c ph e n o me n o n mi n e i s mi n e p mu m f o r m a s p e c i a l s h o w．We mu s t f a c e i t t h e c o al mi n i n g a n d i nd e p t h s t u d y it ． Ke y wo r d s B u mp Un d e r g r o un d mi n i n g 冲击矿压属矿井动力现象， 是矿山压力的一种特 殊显现形式。可以定义为 矿山井巷和采场周围煤岩 体 ， 由于变形能 的释放而产生 的 以突然 、 急剧 、 猛 烈的 破坏为特征 的动力现象 。 冲击矿压就是煤 岩 体的突然破坏现象。它是 影响煤 矿安全生产的重大灾害之一。 冲击矿压发生如同装在煤岩里的大量炸药爆炸一 样， 煤和岩石突然被抛出， 造成支架折损， 片帮冒顶， 巷 道堵塞 ， 伤及人员， 并伴有巨大声响和岩体震动。 概 括起来 ， 我国煤矿 冲击 矿压的 主要显 现特征表 现在以下几个方面 1 突发性 ； 2 多样性 ； 3 破坏性 ； 4 复杂性 。 1 冲击矿压 的分类 1 根据冲击矿压的物理特征， 按发生原因分 ①压力型冲击矿压； ②突发型冲击矿压； ③爆裂型 }收稿 日期 2 0 1 0一I 1 3 0 作者简介 白云波 1 9 6 8一 ， 男， 中共党员， 大专文化， 2 0 0 8 年 1 2 月函授毕业于黑龙江科技学院 采矿工程专业， 技术职务 工程师， 现 任新强煤矿六采区区长。 冲击矿压。 2 根据冲击矿压的能量特征， 按冲击时释放的 地震能大小分 ① 微冲击； ② 弱冲击； ③ 中等冲击； ④ 强烈冲击； ⑤ 灾害性冲击。 3 根据参与冲击的岩体类别分 ①煤层冲击 煤爆 ； ②岩层冲击 岩爆 。 4 根据煤岩体应力来源及加载方式分 ①重力型； ②构造型； ③震动型； ④综合型。 5 根据显现强度及其对煤和岩层、 支架、 设备的 破坏程度分 分为四类 ①弹射； ②煤炮 深部冲击 ； ③微冲击 ； ④强冲 击。 2 冲击 地压对 煤炭生产 的影 响 1 冲击矿压对井下巷道的影响主要是动力将煤 岩抛向巷道， 破坏巷道周围煤岩的结构及支护系统， 使 其失去功能 ， 严重影响煤矿 的开采工作 。 2 冲击矿压对井下作业工人也有较大影响。冲 击地压、 震动使人体各器官产生共振而损伤， 医学分析 图4 走向超前支承压力突变诱发冲击地压的三个危险 阶段示意图 峰值位置在工作面前方 2 5 3 5 m左右。进入中间巷围 岩深部 1 5 m左右。 利用钢铉钻孔应力计监测， 准确预测预报了9 3上 0 3工作面中间巷具有冲击地压危险的三个区域 ， 通过 解危措施的有效实施， 为 9 3上 0 3工作面的安全开采 创造 了条件。 4结论 钢铉钻孔应力计监测， 实现了监测煤体内不同深 度的应力值 ， 确定最具诱发冲击地压的范围， 准确预测 预报工作面开采过程中发生冲击地压的危险区域， 便 于提前制定相应的冲击地压防治措施 ， 比如通过深孔 爆破等方法把冲击地压危险因素人为转移， 从而避免 冲击地压的发生。该监测方法的成功应用为相似冲击 危险工作面的安全开采积累了宝贵经验， 为煤矿冲击 地压监测工作开辟了一条新的途径。