俄罗斯矿山开采地质动力区划研究综述.pdf

④ ＼ f ， 一 俄罗斯矿山开采地质 力区划研究 北京矿务 局生产处 高工 张 兆平 一 摘要介绍了俄罗斯升 中 击地压的研究现状，矿山地质动力区划，冲击地压 移成 因素 及防治方 法。 关键 词 冲击地 压 矿 山地质 动力 区划 一 _ ／ 经 国务院批准， 俄罗斯 冲击 地压防治专 家 N．M． 佩 图霍 夫到北京 矿务局进行 了为 期 两周 的科技交流 。佩 图霍夫对该局 冲击 地 压 研究成果 及所做 的工 作给予 了肯定， 并提 出合作研究的意图 。 1 俄 罗斯冲击 地压防治研 究及现状 俄罗斯是一个采煤大国，矿山开采历史 悠 久，是受 冲击地压危 害严重 的 国家之一 ， 在矿山冲击防灾减灾方面有丰富 的 实 践 经 验 。以佩图霍夫为首 的冲击地压 专家， 自5 0 年代就从岩石力学、地质力学方面进行了冲 击 地层 机理 与防治试验 研究 工作，先 后取得 5 0 多项 科研成果，荣获 俄罗斯 国家功 勋科 学 家的称 号。 苏联在5 0 年代发现 冲击 地压， 曾先后 开 采 了l 0 个冲击地压 煤层 ，每 年平 均发 生冲击 地 压8 0 多次，造成多次重大 事故 ，给安全生 产带来极大危害。经乌尼米研究总院多年系 些 葶 篷 丝 羔 ’ 统试验 研究，在冲击地压 机理 与防治方 面取 得重大进展，对 有冲击地压的 老矿 进行 系统 改造，对 新矿井从设计 、开拓，开 采工 艺等 方面 为防治冲击地压创造 条件，采取 开采解 放层和煤体予注水等技术措施。经过多年的 努力使冲击地压的发生得到减缓，9 0 年代垒 俄开采8 5 0 个冲击地压煤层，年发生冲 击 地 压次数控制在3 ～5 次。从发生 击地压的原 因分析，明显地是因为违反冲击地压防治规 程 造成 的。 2矿 山地质动 力区划研究 从全 国角度 出发， 俄罗斯把矿 山地质动 力区划提到了议事 日程，成为矿山安全开采 的重要组成部分，并将该项科研成果推广到 全 国各岩 土工程领域 ，除矿 山应用 外，军事 工 程，地震、 石 油，铁路等部 门也得到应用 ， 对石油开采、管路敷设和铁路选线等都超了 重大 作用 。 杆可以用两柱掩护式支架的连杆，并按最大 拉压载荷设计。当然四柱支撑掩护式支架的 主顶梁和底座 等都要专门设 计，例如采 用分 式刚性底座等 。 5 ． 3结构 和材料尽 量统一 结构型式和材料的统一，对于制造，维 修，质 量保证 和组织管 理等都十分 必要， 如 铰接结构，包括销轴、柱奇等，连杆销轴一 5 6 1 般用 9 0 直径，材料的屈服限选 用 6 s ≥6 0 0 k N／ mm。 或9 0 0 k N ／ mm。 。 焊接结构的型式 和基本焊缝的尺寸也大致统一，钢板的材质 和规格也标准化， 一般钢板的材质 用 S TE 4 2 0 6 s 4 2 0 k N／ mm ， 特 殊 情 况 用 STE 6 9 O 或 S TE8 8 0 。 责任编辑刘天采傅京昱 维普资讯 动力 区划的 0I 本原 l 是建 立 查清地质 构造妲 力分布特征的基础 卜 ， 以及 应力偏离 地 区的地理条 件。地壳是 由二十多块 形状 不 同、火小不等的岩石板块挤压构成，在岩石 板块高 应力区形成大 曲断裂带， 由于岩 浆恬 动浸入 岩石板块断裂 带，使岩石板块 重新 受 到挤压 而 出现 高应力 集中区，潜伏 了断裂 激 发地震 波的能餐。欧 亚岩石板块断裂带 即是 与太平洋岩 石板 块相互作 用的结果 ，历史证 明欧亚板块 断裂 带即是地 震震 中的密集 区 按 此原理推断矿 山内所形成 的断层，褶 曲、 背 向斜 等地质形迹 与地壳 急剧运动 有密切关 系， 属岩 石板 块挤压 的古 应力场所致， 形成 运 动不均 匀的应力集 中区 与应力释放 的卸压 区，在应力集 中区内进行采掘活动，冲击地 压 的发生 频度 高、强度大，而 在卸压区 内进 行采掘活动除防范采掘附加应力形成冲击她 压外 ，而 构造 应力就无需为之担心 。她 质动 力 区划后 的井 田应 力状 态分明，为 选择开拓 部署 ，开采程 序和开采方法提供 了 可 靠 依 据，是矿 井j 申击地压 减缓措施实施 的重要先 导 工作。 3冲击 地压 形成 的主 耍地质 因素 1煤层具有坚硬的顶底板，一般抗 压强度大于抗拉强度的2 5 倍，具 有较高的弹 性 变形集 聚条 件。 2 煤层有一定的赋存深度，能满足 冲击地压 发生 的』 临界深 度。 3煤层 具有弹性变形 的 特 征 和 脆 性，是煤体 冲击的充分条件 。 4距煤层较近的岩层或煤岩接触面 没有塑性垫层。 5煤 层中赋存 有较高 的 构 造 应 力 场 。 4 冲击地 压防 治方 法 4 ． 1 俄罗 斯冲击地正分类 依据冲击地压现象的范围、规模 取决 于弹什 能 r d 与位移变形，将 冲击地压 分为 五个类 型。①弹射型 冲击 地 压震 源 较 浅，煤体吼弹射形式脱离煤岩主体，一般无 危害。②煤炮型冲击地压有声响，震源 较澡，能形 成局 部微震， 比较频繁，强度 在 1 ． O 级 以下 。⑨ 微冲击地压 一般 发 生 采 掘线煤壁 左右，强度在1 ． 5 级 以下， 在 冲 击 源附近有 一定 的破坏 ④纯j 申击地 压 即 纯煤 体冲 击，对工 作面能形成较 大 的危 害， 强度 一般 小 于3 ． 0 级 。 ⑤构造型 冲击地压 泛指顶底 板参 与冲击， 构造应力参 与能 量释 放， 强度较 大，一 般在2 ． 5 5 ． 0 级 之间 。 吼上所述震 级均 为地震 里氏震 级ML。 4 ． 2 采 用 的预 测、 予报主要方法 1 矿井地质动力区划，是矿井冲击 地压煤层安全开 采 的主要组成部 分，在重点 防治的基础上， 使 冲击地压减缓在开采之中， 可 以达到中长期予报的目的。 2煤层冲击倾 向预测，包括未开采 煤层和新矿区勘探钻孔煤层冲击倾向预测。 3煤粉钻屑法对采场予测。 4电磁法煤体应力测定。 5 声波法煤休应力 测定等。 4 ． 8 蝶体应力控 制的主要方法 1开采解放层是俄罗斯煤矿开采煤 层群应用比较普遍的方法之一，对j申击地压 煤层从开拓到开采是首先考虑的措施，对老 矿技术改造要为实施开采解放层付造条件， 为此 ，俄罗斯投入 很大力 量。从 全 俄 开 采 8 5 0 个冲击地压煤层的冲击减缓程度 上 看， 开采解放层的效果比较显著。 2 煤体预注水，是 在地质动力区趔 的基础上对高应力区实施改变煤体物理力学 性质、减缓冲击的措施。俄罗斯煤矿一般是 在开采前，在底板岩石大巷中向煤层注水， 单一煤层或煤层群一次性注水，钻孔直径是 5 0 ～9 0 mm，全长装有带过滤器的软水 管。 注水与工作面超前关系 由以下因索构成l 注水超前距离 Z} 0 f 维普资讯 式 l 『 】 f r 铺 孔 } 『1J 问 ； f 钻 孔设 备安装所需 时问 ； 注水 时间； f 注水后煤层 塑化时 间， 一般 取 3 0 d } 回采工作面 推进座 m／ 园班 。 谈} 水方式优 点是 便于封孑 【 ，封 孔效果 好 ，可 以提高 注水 压力， 比在煤层 中煤巷实 施注水效果好 ，但成本 高。 3开 采冲 击地压煤柱所 采取 的防范 措施。 具有冲击危险 的煤 柱 1殳应在上解放层 或下解放层开采后 进行， 并实施 以下 措施 ①不准 在煤柱 内的超 前煤巷作 业。 ②允许 在采 空区一边 进行 掘 进 或 维 护。 ⑧用大直径 钻孔，药 壶爆 破或其他综 台方法，使煤柱 和煤巷处 于无冲击危 险状 态 时进行回采。 ④在沿走 向开 采平 巷附近煤柱或沿着 倾斜 开采上 山煤柱 时，应从老 巷开 始进行 回 采工作。 ⑤放炮时， 工作面 的人员 应离开现场 少于l 5 0 m或避到岩巷 中， 人员只 有 在放 炮后3 0 mi n 才可进行工 作。 5几点体会 1俄罗斯煤 矿将冲 击地压防 治列 入 系统工程 ，从治率入 手， 惜 研宄 i } 投 资，3 0 多 年在全俄取稃 了冲1 地压减缓 的成 效。而我国煤矿冲击地压 防治研 究 起 步 较 晚， 近l 0 年仅在冲击 地压 较严 重的矿井进行 局部 防治和解危研究， 虽然见 到一些效果， 尚未达到俄罗斯煤矿 防治规模 。 2俄罗 斯研 究的矿山 地 质 动 力 医 划，在我 国煤 矿冲击地压防治 中 已有应用， 如地质形迹分析、地应力局部测量、冲击震 源机制及力 学参 数计 算等 均 已向区划发展， 在 门头 沟煤 矿和房 山煤矿 冲击 地压 严重 区 已 取得效果 ，但根不完 善， 役有形成成熟的理 论 和防治规程， 应用 方法也 与俄罗斯有所区 别 。此 项工 作俄 罗斯 开展 较早，有许多区划 技术 和方法对北 京矿务局有借 鉴价值，在煤 矿冲击 地压 日趋 严蕈的情况 下，开展 矿山地 质 动力 区划研究具有重要 的意义 。 3 通过技术交流，加强 了冲 击地压 煤层 的 治本 观念 及治本的重要性 的认识，但 对老矿 和开 采收尾 区冲击地 压防治不 具备 治 本 条件时， 加强监测与解危也是 必不 可少的 重 要手段 。特 别对开采 中由于应力集 中而形 成 的冲击地压予测，是 防治措施不可 分割 的 部 分。综合防治是解决 冲击 地压多发性和 突 发性的重要途径， 只有在治本入手、 防治为 主，监测 为辅 ，才能使 冲击地压 防治走 向正 确轨道 。 责任编辑崔 德仁 KGS 一5 2 0 系列 采煤机 波 兰 采矿机械 l 9 9 3 年第4 3 期 报道 ， 波 兰扎布热煤机修造厂近 期 研 制 出KGS 一 5 2 0 系列采煤 机，该 机为浅截式双摇 臂 无键 牵 引采 煤机，采用 P OLTRAK“ 型或EI C oTRACK型 无链牵 引系 统。该机 适用于 回 采倾角6 。 以下 的煤层， 当煤 层倾 角 大 于l 2 。 时，可采用带制动闸的牵引部。采煤机的电 气设备 为防爆结构，可安全 地用 于 a” ． “b” 、 “c”级 瓦斯危 险煤层 。 采煤机主要技术参 效；采 高3 7 6 5 mm， 3 8 6 5 mm 电动机功率2 2 0 0 2 6 0 k W l 额 定 电压l 0 0 0 V；牵 引 速 度0 S m／mi ” I 牵引力5 0 0 k N， 落 煤 滚 筒 直径l 8 0 0 mm， 2 0 0 0 mm； 截 深 0 ． 6 3 m； 机 身 长 1 2 3 9 0 i i 9 0 0 mm； 高l 5 5 0 1 7 0 0 m l T i 重 3 8 3 9 t 徐 维普资讯