沖擊地壓及其防治

沖擊地壓及其防治第一頁，共十六頁，2022年，8月28日1、沖擊地壓概述

沖擊地壓是世界范圍內(nèi)煤礦礦井中最嚴重的自然災(zāi)害之一。災(zāi)害是以突然、急劇、猛烈的形式釋放煤巖體變形能，煤巖體被拋出，造成支架損壞、片幫冒頂、巷道堵塞、傷及人員，并產(chǎn)生巨大的響聲和巖體震動，震動時間從幾秒到幾十秒．沖出的煤巖從幾噸到幾百噸。我國絕大多數(shù)礦山的煤層與巖層都具有強烈或明顯的沖擊傾向。隨著我國煤礦開采深度的不斷增加，沖擊地壓災(zāi)害越來越嚴重，已經(jīng)成為制約我國礦山生產(chǎn)和安全的主要重大災(zāi)害之一。第二頁，共十六頁，2022年，8月28日1.1、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

對沖擊地壓現(xiàn)象的研究主要集中在三個研究方向上。一是沖擊地壓發(fā)生機理；二是沖擊地壓發(fā)生危險性分析、監(jiān)測與預(yù)測技術(shù)；三是沖擊地壓治理措施。在沖擊地壓發(fā)生機理方面主要提出有強度理論、剛度理論、能量理論、沖擊傾向理論、變形系統(tǒng)失穩(wěn)理論等。目前對沖擊地壓的危險性分析和預(yù)測預(yù)報主要采用采礦方法包括綜合指數(shù)法、數(shù)值模擬、鉆屑法等；地球物理方法包括微震法、聲發(fā)射、電磁輻射等。對沖擊地壓的治理措施包括戰(zhàn)略防御和主動解危兩方面。第三頁，共十六頁，2022年，8月28日1.2沖擊地壓的分類(一)根據(jù)沖擊地壓的物理特征，按發(fā)生原因分：

1．壓力型；2．突發(fā)型；3．爆裂型(二)根據(jù)沖擊地壓的能量特征，按沖擊時釋放的地震能大小分：

1.微沖擊；2.弱沖擊；3.中等沖擊；4.強沖擊；

5.災(zāi)害型沖擊(三)根據(jù)參與沖擊的巖體類別分：

1．煤層沖擊；2．巖層沖擊；(四)根據(jù)沖擊力源分：

1.重力型；2.構(gòu)造型；3.中間型；第四頁，共十六頁，2022年，8月28日2、沖擊地壓預(yù)測方法

根據(jù)具體情況，在分析地質(zhì)開采條件的基礎(chǔ)上，采用多種方法進行綜合預(yù)測。首先分析地質(zhì)開采條件，根據(jù)綜合指數(shù)法和計算機模擬分析方法，預(yù)測劃分出沖擊地壓危險及重點防止區(qū)域，提出沖擊地壓的早期區(qū)域性預(yù)報。在此基礎(chǔ)上，采用微震監(jiān)測系統(tǒng)，對礦井沖擊地壓的危險性提出區(qū)域和及時預(yù)報；采用地音監(jiān)測法、電磁輻射檢測法等地球物理監(jiān)測手段，對礦井回采和掘進工作面進行局部地點的預(yù)測預(yù)報；然后采用鉆屑法，對沖擊地壓危險區(qū)域進行檢測和預(yù)報，同時對危險區(qū)域和地點進行處理。第五頁，共十六頁，2022年，8月28日3、沖擊地壓防治（1）沖擊地壓防范措施

合理的開拓布置和開采方式、開采保護層。（2）沖擊地壓的解危措施卸壓爆破、煤層注水、鉆孔卸壓等。第六頁，共十六頁，2022年，8月28日解危措施效果比較

煤層高壓注水：需要較長的時間才能見效，而且由于煤體的不均質(zhì)性，裂隙發(fā)育程度不同，在一定注水時間內(nèi)煤體濕潤程度差別極大，影響解危減震效果。

深孔控制爆破：能夠快速見效，但爆破層位應(yīng)選在中硬以上煤層中才能取得較好的解危減震效果。

深孔控制爆破與高壓注水結(jié)合：利用爆破后煤體裂隙發(fā)育的有利條件，使高壓注水快速均勻起效，是一種較好的解危減震措施。

第七頁，共十六頁，2022年，8月28日

預(yù)裂爆破采用不耦合裝藥，削減了作用在孔壁上的爆壓峰值，且為孔與孔間彼此提供了聚能的臨空面，巖石的抗壓強度遠大于抗拉強度，所以削弱后的爆壓峰值不致使孔壁產(chǎn)生明顯的壓縮破壞，只有切向拉應(yīng)力使炮孔四周產(chǎn)生徑向裂隙，而滯后的高壓氣體，沿縫產(chǎn)生劈裂作用，使周邊連線上的裂紋全部貫通。3.1深孔控制預(yù)裂爆破深孔控制預(yù)裂爆破是在爆破孔周圍增加了輔助自由面——控制孔。第八頁，共十六頁，2022年，8月28日

深孔控制預(yù)裂爆破是防治沖擊地壓的有效方法，其中原理在于：（1）降低煤體應(yīng)力集中程度，解除沖擊地壓的強度條件和能量條件。（2）通過在煤體中實施深孔控制預(yù)裂爆破，爆炸應(yīng)力波在煤體中的傳播，擾動煤體，使煤體中積聚的大量彈性能在爆破的同時能夠釋放出來，煤體中局部的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生改變，煤體中的支承壓力峰值向煤體深部和爆破區(qū)兩側(cè)轉(zhuǎn)移，造成應(yīng)力重新分布。

第九頁，共十六頁，2022年，8月28日

（3）當煤層進行深孔控制預(yù)裂爆破后，煤體深部仍然存在高應(yīng)力集中并發(fā)生沖擊地壓時，已卸壓的煤體會給深部沖擊地壓以一定阻力，從而將發(fā)生在煤壁附近的破壞得以控制。（4）深孔控制預(yù)裂爆破后，煤層透氣性增加，注水效果提高，爆破后結(jié)合強化抽放或煤層注水措施，通過雙重作用，降低了沖擊地壓發(fā)生和由它引起瓦斯突出的可能性，同時減少了受沖擊煤體內(nèi)瓦斯的涌出量，消除或大大降低了瓦斯爆炸事故發(fā)生的可能性。第十頁，共十六頁，2022年，8月28日深孔控制爆破爆能導(dǎo)向預(yù)裂理論

在工程爆破理論的基礎(chǔ)上，通過研究煤層中爆破的特點以及煤層控制爆破預(yù)裂的目的，以布置控制孔和不耦合裝藥為主要措施，通過引導(dǎo)和控制爆能，使爆破能量最大限度的用于增大煤層裂隙，提高煤層透氣性，降低或轉(zhuǎn)移應(yīng)力集中，使爆破能量充分利用到煤層瓦斯、沖擊地壓、頂板等災(zāi)害防治上，由此形成煤體控制爆破爆能導(dǎo)向預(yù)裂理論。第十一頁，共十六頁，2022年，8月28日3.1.2炸藥品種的選擇

從理論上說，降低炸藥爆速可以降低炸藥猛度，延長爆炸對爆破介質(zhì)的作用時間，有利于爆破介質(zhì)產(chǎn)生更多的裂隙、擴大裂隙范圍。但是，就目前的炸藥品種看，每一種炸藥都有其合理的保證安全爆轟的爆速范圍，過低的爆速會導(dǎo)致爆轟中斷，對超長柱狀藥包安全傳爆不利。研究表明采用不耦合裝藥，同樣可以相對降低炸藥的爆速達到目的。炸藥采用化工廠生產(chǎn)的三級煤礦許用型水膠（或乳化）炸藥。第十二頁，共十六頁，2022年，8月28日3.1.3裝藥工藝的研究及裝藥結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)試驗經(jīng)驗和深孔爆破的技術(shù)特點，設(shè)計了可連接式塑料被筒。為了提高深孔傳爆安全性，克服深孔爆破中存在的管道效應(yīng)等不可預(yù)知的因素引起的拒爆、爆燃現(xiàn)象，采用孔內(nèi)敷設(shè)導(dǎo)爆索、雙炮頭正向起爆的裝藥結(jié)構(gòu)。第十三頁，共十六頁，2022年，8月28日3.1.4封孔工藝

利用注水封孔裝置采用水封爆破。采用壓風封孔器進行噴泥封孔。封孔材料為略潮的黃土，粒度在10mm以下，壓風達到0.35MPa以上，封孔長度不小于12m。第十四頁，共十六頁，2022年，8月28日3.2煤層注水

大量的研究表明，煤系地層巖層的單