东海煤矿深部岩爆倾向性评价.pdf

I S S N 1 6 7 12 9 0 0 C N 4 31 3 4 7 ／ T D 采矿技 术第 9卷第 2期 Mi ni n g Te c h n o l o g y，Vo 1 ． 9， No ． 2 2 0 0 9年 3月 Ma r ． 2O 0 9 东 海 煤 矿 深 部 岩 爆 倾 向 性 评 价 张继 忠 ， 孙广义 ， 杨 海军 黑龙江科技学院 资源与环境工程学院 ， 黑龙江 哈尔滨1 5 0 0 2 7 摘要 在矿 井深部开采过程 中， 遇到的主要地压灾害之一是岩爆。通过岩石力学性质试 验结果来评价岩爆的倾 向性， 是一种既有效又经济的方法。利用 R MT一1 5 0 B岩石 力学 实验 系统对东海煤矿深部的岩石进行 了单轴抗压强度、 抗拉强度、 应力一应变测试用脆性 系数 R法和 K 法 、 能量判据法、 动态 D T 法等方法评价 了东海煤矿深部岩石 的岩爆 倾向性。实验结果表明， 该矿岩石均具有朋显的岩爆倾向性。 关键词 深部开采； 岩爆倾向性； 评价 ’ 鸡西矿业集 团东海煤矿 的采深现已达到 1 1 0 0 m， 一水平已采完 ， 现在进行二水平 一8 0 0 m 下山 开采 ， 实际上已经进人深部开采。考虑到现在一些 深部开采矿井所碰到的地压问题 ， 对东海煤矿深部 开采 中的岩爆倾 向性进行研究 ， 对深采中采矿方法 的合理选择 、 开采顺序 的优化、 井巷工程 的合理布置 及断面形状确定 、 采场与井巷支护方式的选择 ， 预防 或减轻岩爆灾害 ， 保证矿山安全生产等均具有重要 的意 义 1 评价方法选择 目前 ， 评价岩爆倾 向性的方法达十余种 ， 而这些 方法均是从岩性角度出发来进行实验研究的， 本文 用以下几种方法评价东海矿的岩爆倾向性。 1 ． 1 脆性系数法 岩爆的发生与否及其烈度大小与岩性有关 。陆 家佑教授提出的岩爆判据 中， 认为通常发生岩爆的 岩石为致密的硬岩 ， 影响岩爆 的最主要岩性是单轴 抗压强度 R 和单轴抗拉强度 尺 值 ， R ／ R 的比值为 ，以 值大小作为判别是否岩爆 的依据 ， 这种方法 又称为 R法或强度方法。R 1 0 ， 无岩爆； 1 0 ≤R 1 8 ， 中等程度岩爆； 尺 ≥1 8 ， 强烈岩爆。 另外一种方法是根据岩石峰值荷载前的应力 一 应变曲线， 通过加卸载来求得岩石极限强度值荷载 前的总变形 和永久 变形 ／Z 来评价岩爆倾 向 性。u ／ u 的比值为 K 以 值的大小作为判别是 否岩爆依据， 这种方法又称为 K 法或变形方法。 基金项 目 黑龙江省教育厅科学技术研究项 目 1 1 5 1 1 3 3 6 K 2 ． 0 ， 无岩爆 ； 2 ． 0 ≤K 6 ． 0 ， 弱岩爆 ； 6 ． 0 ≤ 9 ． 0， 中等岩爆 ； K ≥9 ． 0 ， 强烈岩爆 。这两种方法均 属于脆性系数法。 1 ． 2能量判据法 能量判据即是 弹性应变能指数判 据 We t 法 ， 该方法 以单轴压缩加卸载条件下的岩石弹性应变能 与耗损应变能之比即 ／ 作为判据。波兰 国家标准是 2 ． 0 ， 无岩爆倾 向； 2 ． 0 ≤W e , 5 ． 0 ， 低、 中等岩爆倾向； 35 ． 0 ， 强烈岩爆倾向。 1 ． 3 动态D T 法 在常规加载条件下 ， 岩石从其峰值强度开始直 到完全失去承载能力为止所需的时间为其破坏延续 时间 ， 测定破坏延续时间的方法为动态 D T 法， 其判别指标为 T5 0 ， 强烈岩爆 ； 5 0≤T15 0 0 ， 无岩爆。 2 岩爆倾向性评价结果 实验岩样均取 自鸡西矿业集团东海煤矿 一1 1 0 0 m水平 ， 它们分别是 石灰岩 3 2 、 3 2 下， 粉砂岩 3 5 E 、 3 5 下。试件 加工 为 圆柱形 ， 规格 为 0 m m 1 0 0 mm 、 5 0 mm 25 mm 。 实验项 目主要包括测定岩石 的单轴抗压强度、 抗拉强度 、 岩石全应力 一应变曲线等。实验设备采 用 R M T一1 5 0 B岩石力学实验系统 、 C s s w a w 3 0 O d l 电液伺服万能试验机。试件加工采用 Z S一1 0 0型立 式钻孔机 、 D Q～ 4自动岩石切割机 、 S H M一2 0 0型双 端面磨石机等。 张继忠， 等 东海煤矿深部岩爆倾向性评价 2 ． 1 脆性系数法评价结果 2 ． 1 ． 1 R法评价结果 实验及评价结果见表 1 ， 从表 1中看出， 各层岩 石均具有发生强烈岩爆的倾向性 。 表 1 R法岩爆倾向性评价结果 2 ． 1 ． 2 K 法评价结果 实验时， 由于极限强度峰值点难以控制， 一般只 加载至岩石极 限值强度 的 9 0 ％ 左右 即开始 卸载。 实验及岩爆倾 向性评价结果见表 2 。从表 2中看 出 各层岩石均具有发生岩爆的倾向性。 表 2 K 法岩爆倾 向性评价结果 2 ． 2能量判据法评价结果 实验与评价结果见表 3 。从表 3中看 出各层岩 石都具有发生中等以上岩爆的倾 向性。 表 3 能量判据法岩爆倾 向性评价 结果 爆倾 向性评价结果见表 4 。 表 4 动态 1 T 法岩爆倾向性评价结果 3 结 论 东海矿 3 2 E 、 3 2 下、 3 5 E 、 3 5 下等 4层岩石的岩爆 倾向的多种方法评价结果 ， 均能表 明东海矿 一1 1 0 0 m水平各层岩石具有发生岩爆 的倾 向性 在深部开采中 ， 岩爆的诱发 因素多种多样。但 归纳起来 ， 主要包括岩性 、 工程地质 地应力 、 岩层 组合 、 不连续面等 、 工程开挖 等。因此 ， 评价一个 矿山是否会发生岩爆 ， 不能仅仅局限于对岩性 的研 究 ， 还应包括对工程地质和工程因素的评价 ， 并要结 合现场监测 如声发射 、 钻屑 、 电测法 等 结果 。对 于东海矿深部开采来说 ， 首先从岩性入手做一些前 期的研究来评价岩爆的倾 向性 ， 是必要 的和有意义 的。可为今后 的实 际生产在岩爆 防治方 面提供参 考 ， 也可为进一步的岩爆研究提供基础 。 参考 文献 [ 1 ] 郭雷 ， 李夕兵 ， 岩小明 ， 等． 岩爆研 究进 展及发 展趋 势 [ J ] ． 采矿技术 ， 2 0 0 6， 3 1 6～1 8 ． [ 2 ] 赵伟． 岩爆 的 发 生机 理 及 防治 措 施 [ J ] ． 企业 技 术开 发 ， 2 0 0 7， 3 91 O ． [ 3 ] 申骞， 张小明， 申玉良， 等． 岩爆的研究现状及展望[ J ] ． 山 西建筑 ， 2 0 0 6 ， 1 1 1 1 7 ． [ 4 ] K i d y b i n s k i A． B u r s t i n g l i a b i l i t y i n d ic e s o f c o a l [ J 1 ． I n t J R o c k Me c h Mi n S c i ＆ G e o m e c h A b s t r ， 1 9 8 1 ， 1 8 2 2 9 5～ 3 0 4 收 稿 日期 2 0 0 8一l 12 6 2 ． 3 动态 D T 法评价结果 作者简介 张继忠 1 9 7 6一 ， 男， 黑龙江庆安人， 工程师， 硕 对每层岩石取 3个试件进行 了实验 ， 实验及岩 士， 主要从事矿山压力与控制工作， E m a i l z d s y s 1 6 3 ． C O m ． 。 ． ．-◆_．_．-．-．_ -．_一 - ．-一 _ -．-●一 ◆- ．-◆- ．_-◆- ．--．-- ◆⋯◆- ．- _．_ ◆ ◆-◆- ．-◆- ◆_．-◆- ．-◆一◆- ．-- o - [ 9 ] [ 1 0 ] [ 1 2 1 [ J 3] 上接第 1 7页 周志辉 ． 高峰 矿 1 0 0 矿体 安 全隐 患 的防治 [ J ] ． 采矿 技术 ， 2 0 0 4 。 4 2 1 41 7 ． 邓 金灿 ．高峰矿深部开采工 程地质调 查与稳定性 分析 [ J ] ． 采矿技术 ， 2 0 0 1 ， l 3 6 6～ 6 7 ． 曹祥伟， 蔡寅峰， 郭忠林． 采空区处理技术的分析研究 [ J ] ． 铜业工程 ， 2 0 0 5 1 2 2～ 2 4 ． 唐有德． 普 通 与新 型 采 空 区处 理 的技 术 要 领 与 特点 初 探 [ J ]黄金科学技术 ， 2 0 0 4， 1 2 1 2 4 2 8 ． 李纯青 ， 姚香． 采空 区处理 新技术 的理论研究 及应用实 践 [ J ] ． 黄金 ， 2 0 0 4 ， 2 5 3 2 2～2 6 ． [ 1 4] 古德生 ， 李夕兵． 现代金属矿床 开采科学技 术 [ M] ． 北京 冶 金工业 出版社 ， 2 0 0 6 ． [ 1 5] 胡建华 ， 周科平 ， 陈庆发 ， 等． 充填 体下连续 开采诱 导顶板失 稳演化时变分析 [ J ] ． 广 西大学学报 自然科 学版 ， 2 0 0 8 ， 3 3 1 9 6～9 9 ． [ 1 6 ] 胡建华 ， 周科平 ， 李夕兵 ， 等． 顶板诱 导崩落 及应用 的数 值分 析[ J ] ． 矿 山压力与顶板管理 ， 2 0 0 5， 8 6 8～ 7 1 ． [ 1 7 ] 周宗红， 任风玉， 袁国强， 等． 诱导冒落技术在采空区处理中 的应用 [ J ] ． 金属矿山 ， 2 0 0 5 ， 1 2 7 3～7 4 ． 作者 简介 黄 应盟 1 9 6 2一 ， 男， 广 西北 流 市人 ， 高级 工程 师， 硕士， 主要从事采矿技术与管理研究。