第12讲(14煤矿动压现象及其控制).ppt

第12讲煤矿动压现象及其控制P235,重点掌握防治措施的基本原理;作业1、P261第3、5、6题,煤矿动压现象与分类P235,煤矿动压现象煤矿开采过程中，再高应力状态下积聚有大量弹性能的煤体或岩体，在一定条件下突然破坏、冒落或抛出，使能量突然释放，呈现声响、震动及气浪等明显动力效应。煤矿动压现象的特点1）突然爆发；2）能量剧烈释放；3）伴随动力效应。煤矿动压现象的分类冲击矿压、顶板大面积来压（顶板冲击地压）、煤与瓦斯突出。,冲击矿压及分类P235,冲击矿压在井巷或回采工作面围岩内突然发生的急剧、猛烈破坏，常伴随有声响、震动和冲击波,有时有煤、岩块弹射或大量瓦斯释放；按有否“声响”和“抛出”分类煤炮（有声响，无大量抛出）、煤体压出（仅有煤体突然挤出）、煤爆或岩爆（大量煤或岩石被抛出）；按原岩（煤）体应力状态不同分类重力型、构造应力型、中间形或重力-构造应力型；,按冲击显现分类弹射;矿震深部煤、岩体破坏而不抛出，只有片帮或冒顶，伴有巨大声响;弱冲击震级2.3。按冲击矿压使巷道破坏的长度分类弱冲击50m;按发生位置分类煤体冲击、围岩冲击；根据震级强度和抛出煤量分类轻微冲击50t,2级。,冲击矿压的成因和机理P238（正在探索）,强度理论煤、岩体受载超过了其强度极限，即∑σ/R≥1；能量理论矿体与围岩系统力学平衡系统破坏后,所释放的能量破坏和运动所消耗的能量;即系统所储存的能量消耗于破坏和运动的能量。冲击倾向理论煤岩介质产生冲击破坏的能力称为冲击倾向；试验或实测的对发生冲击矿压可能程度进行评估的指标，称为冲击倾向度。,影响冲击矿压发生的因素P242-247,矿山地质因素开采深度要达到一定深度、煤层和顶底板岩石性质及特征、地质构造。开采技术条件主要体现在2方面，一是人为形成应力集中，二是改变应力状态和产生震动，诱发冲击矿压。有如下因素采煤方法煤柱布置采掘顺序放炮震动,冲击矿压的预测P247-252（了解，熟悉几种）,能量法用弹性能与永久变形消耗能之比，作为衡量煤体冲击倾向度的指标。分3种冲击危险严重≥5、冲击危险较小2-5、无冲击危险2。弹性变形法在载荷≥强度极限80时，反复加、卸载得到的弹性变形量与总变形量之比，作为衡量冲击倾向度的指标。≥0.7时，有冲击危险。,能量与刚度法冲击能指标、刚度指标；煤岩强度和弹性系数法用煤岩单轴抗压强度和弹性模量绝对值作为衡量冲击倾向度指标；钻屑法/钻粉率指数法/钻孔检验法用直径42-52的钻孔，根据打钻至不同深度时排出的钻屑量及其变化规律，判断岩体内应力集中情况，鉴别发生冲击危险的倾向和位置。以钻粉绝对量或钻出煤粉量与正常排粉量的比值K*表示。地音/微震/声发射监测法,工程地震探测法用人工方法造成地震，量测这种地震波的传播速度，绘制波速-时间关系图。波速增大，表示有较大应力作用。综合地质、开采技术条件，判断发生冲击矿压的倾向度；综合测定法,冲击矿压防治措施P252,降低应力的集中程度如超前开采保护层；无煤柱开采；合理调整开采顺序；改变岩体物理力学性能如高压注水；放炮震动；孔槽卸压。,顶板大面积来压P253,顶板大面积来压/顶板冲击地压坚硬顶板被采空的面积超过一定极限值时，由于某个矿柱失稳而导致的多米诺骨牌式的整体或大面积冒顶的剧烈动压现象；顶板冲击地压的特征1冒顶面积少则几千平方米，多则上万甚至几十万平方米；2冒落岩石将采空区中的空气压缩，瞬间形成爆风。,顶板冲击地压的成因和机理在坚硬顶板条件下，留煤柱或矿柱支撑顶板，当被采空的面积超过一定极限值若支撑与采空面积比30尤为严重时，某个煤/矿柱失稳，其承担的载荷将由邻近煤/矿柱承担，导致邻近煤/矿柱也超过其强度极限而失稳，从而形成多米诺骨牌式的失稳。,顶板冲击地压的预兆顶板断裂声响频率和音响增大；掉喳；煤帮受压或片帮；底鼓或煤柱附近底板开裂；巷道超前压力明显；支柱或顶板下沉加剧；顶板发现裂缝或淋水加大；流清水的钻孔变成流白糊状水，等。顶板冲击地压的防治顶报高压注水；顶板爆破弱化；强制放顶（切槽放顶、控制爆破局部切槽放顶、切顶与矿柱崩落法）,煤与瓦斯突出可能有如下征兆,煤体或支架压力增加，煤壁移动加剧，掉喳，有劈裂等声音，煤尘变大，瓦斯浓度忽高忽低，煤体表面附近温度升高或降低，顶钻或夹钻，煤质干燥\层理紊乱\光泽变暗。遇到地址构造，在石门揭煤或应力集中区，有硬而厚的顶底板围岩时，遇到上述现象，更要引起注意。,煤与瓦斯突出预测声发射监测预报，电磁辐射监测预报，红外线照射与接收监测预报，钻屑法、钻孔瓦斯涌出初速度法、钻屑瓦斯解吸指标法。煤与瓦斯突出预防措施打深孔钻，提前释放瓦斯等气体。,