煤礦沖擊地壓防治技術(shù)課件

一.煤礦沖擊地壓1.我國沖擊地壓概況我國1933年撫順勝利礦最早發(fā)生沖擊地壓；1985年我國沖擊地壓煤礦為32個，主要分布在北京、棗莊、撫順、大同、阜新、天池等局礦，開采深度平均僅為600～750m。近年來，由于煤礦開采深度的不斷增加，沖擊地壓發(fā)生礦井?dāng)?shù)量及程度又呈明顯上升的趨勢。截至2006年底，僅新發(fā)生沖擊地壓的礦井就多達60余個，分布范圍擴大到開灤、新汶、義馬、鶴崗、淮南、大屯、平頂山、華亭、韓城、兗州、七臺河等局礦，開采深度也到達750～1150m。僅1997年2006年底，先后在大同、撫順、北京、徐州、新汶、開灤、華亭、義馬、阜新、平頂山等局因沖擊地壓的發(fā)生而導(dǎo)致的重大傷亡事故就多達10余起，死亡人數(shù)達百余人。2.我國沖擊地壓的主要特點由于發(fā)生沖擊地壓的條件不同，造成我國沖擊地壓顯現(xiàn)的復(fù)雜多樣性。其主要特點：〔1〕具有突發(fā)性，過程短暫，伴隨有強烈的震動和聲響沖擊地壓發(fā)生前一般沒有明顯的宏觀前兆，相當(dāng)多的沖擊地壓是由爆破、頂板來壓等引起的，但也有很多是在沒有人員活動的期間內(nèi)發(fā)生的，很難確定誘發(fā)因素。沖擊地壓一般伴隨有強烈的震動和聲響，最大震級可達M4.3級，地面幾千米范圍內(nèi)有震感。〔2〕類型多樣我國沖擊地壓一般表現(xiàn)為煤體的破壞與沖擊，但臺吉、大臺、八一、柴里、潘西及南桐一井等5個礦已發(fā)生屢次巖爆。我國沖擊地壓以煤層沖擊最常見，也有頂板沖擊和底板沖擊。房山礦發(fā)生的一次沖擊地壓，底板突然鼓起并開裂成5cm寬的裂縫。在煤層沖擊中，絕大多數(shù)表現(xiàn)為破碎煤從煤壁拋出，也有極個別情況表現(xiàn)為數(shù)十平方米的煤體整體滑移。〔3〕造成的破壞和損失巨大①人員傷亡。沖擊地壓造成震動使人員碰傷，所造成的冒頂、片幫、支架折斷也傷及人員；由于巷道堵塞、人員被埋而窒息。②破壞生產(chǎn)。沖擊地壓造成片幫、底鼓、冒頂可造成幾十米巷道被堵塞，幾百米巷道支架被損壞，機械設(shè)備被移位，風(fēng)門被暴風(fēng)摧垮，有的被迫停采，損失煤炭可多達60萬t。③地面房屋被震壞開裂?！?〕災(zāi)害嚴重程度不同我國煤礦沖擊地壓的強度、頻度、災(zāi)害程度、伴生災(zāi)害情況等因開采地質(zhì)條件的不同而差異較大。根據(jù)微震檢測系統(tǒng)記錄，門頭溝煤礦〔現(xiàn)已關(guān)閉〕平均每月記錄到160次各類沖擊和震動；華豐煤礦每月可監(jiān)測到1000余次各類震動；老虎臺煤礦也是沖擊地壓嚴重的礦井，每月震動次數(shù)達300余次；臺吉礦存在巖爆、礦震、巖石突出、煤與瓦斯突出、地溫?zé)岷Φ?，是我國深井開采多種災(zāi)害并存的典型。另外，在發(fā)生沖擊地壓的高瓦斯礦井中，大多同時存在沖擊地壓及煤與瓦斯突出等兩種以上災(zāi)害。(5)開展趨勢是逐漸增多，日趨嚴重1949年以前我國發(fā)生沖擊地壓的礦井只有2個，20世紀50年代增加到7個，60年代為12個，70年代為22個，80年代為32個，90年代為50余個，目前達100多個。隨著開采深度的增加、開采范圍的礦大和開采強度的加大，近年來雖然采取了不少措施，但全國沖擊地壓礦井和總的沖擊地壓次數(shù)并未減少。因此，我國煤礦的開采實踐看，沖擊地壓災(zāi)害將更加嚴重。3.國外沖擊地壓歷史與現(xiàn)狀〔2〕波蘭沖擊地壓是波蘭煤礦重大災(zāi)害之一，最早記載于1958年。目前開采的煤層中45%以上的煤層有沖擊地壓傾向。開始發(fā)生沖擊地壓的平均深度為400m，隨著采深的增加，沖擊地壓危險越來越嚴重。1949～1982年，共發(fā)生破壞性沖擊地壓3097次，造成死亡401人、破壞井巷31萬m。波蘭很重視沖擊地壓問題，從在20世紀60年代初期就著手大力科學(xué)研究和防治工作，在將巖體聲學(xué)以及地震法用于礦山?jīng)_擊危險探測和監(jiān)測方面，居世界領(lǐng)先地位。由于采取了綜合防治措施，保證了平安生產(chǎn)。〔3〕德國魯爾礦區(qū)是德國的主要產(chǎn)煤區(qū)，也是發(fā)生沖擊地壓的主要礦區(qū)。1910～1978年間共記載了危險性沖擊地壓283次，有沖擊傾向性或危險的煤層20余個。沖擊地壓發(fā)生深度590～1100m，其中850～1000m沖擊地壓數(shù)占75%左右，最大拋出量2000m3。發(fā)生沖擊地壓的煤層厚為1～6m，主要集中在1.5～2m厚的煤層中，傾角4～44°。德國是防治沖擊地壓較有成效的國家，其防治工作的出發(fā)點主要在于實用。由德國所開展的鉆孔卸壓法、鉆屑法等沖擊地壓預(yù)測與防治方法在國際上已被廣泛使用。二.沖擊地壓分類2、沖擊地壓的分類：原煤炭部1983年9月公布采用兩種分類指標：〔1〕根據(jù)破壞后果劃分①一般沖擊地壓：對生產(chǎn)的破壞后果輕微，不需要進行修復(fù)。②破壞性沖擊地壓：對生產(chǎn)造成一定的破壞，需要進行修復(fù)工作。③沖擊地壓事故：由于沖擊地壓及其伴隨現(xiàn)象〔冒頂、瓦斯突出等〕造成的人員傷亡事故，或由于井巷或采場被破壞造成工作中斷8h以上的沖擊地壓?！?〕根據(jù)引起的地震震級劃分按里氏震級劃分為6個等級。等級123456里氏震級0.5~1.01.1~1.51.6~2.02.1~2.52.6~3.0≥3.0沖擊地壓按顯現(xiàn)強度分級

三.沖擊地壓的影響因素1、煤礦地質(zhì)因素對沖擊地壓的影響〔1〕開采深度開采深度越大，沖擊地壓發(fā)生的可能性也越大，見圖2-1，橫坐標為采深，縱坐標為沖擊指數(shù)Wt，即開采百萬噸煤炭的沖擊地壓次數(shù)〕。從圖中可知，當(dāng)采深H≤350m時，發(fā)生沖擊地壓的可能性較??；350m＜H≤500m時，在一定程度上危險逐步增加；采深從500m開始，隨著開采深度的增加，發(fā)生沖擊地壓的次數(shù)急劇增加，沖擊危險性急劇加大。當(dāng)采深為800m時，沖擊指數(shù)，Wt=0.57，比采深為500m時〔Wt=0.04〕增加了近14倍。我國四川天池煤礦的情況與此類似，如圖2-2所示，圖中縱坐標為沖擊地壓次數(shù)，橫坐標為開采深度。從圖中可以看出，采深700m時發(fā)生沖擊地壓的次數(shù)大大高于采深400m時的次數(shù)。表2-1我國局部煤礦發(fā)生沖擊地壓的臨界采深礦井門頭溝天池撫順城子大臺陶莊房山華豐房山煤峪口最小采深/m200240250370460480520380540280〔2〕煤層的物理力學(xué)性質(zhì)我國沖擊地層礦井煤層的單軸抗壓強度大于15MPa，堅硬、脆，自然含水率低，最大不超過4%〔見表2-2〕?！?〕頂板巖層的物理力學(xué)性質(zhì)我國沖擊地壓礦井的煤層頂板一般都堅硬、難冒〔見右表〕。

〔4〕煤巖層的結(jié)構(gòu)特點①“三硬〞結(jié)構(gòu)，即硬頂—硬煤—硬底結(jié)構(gòu)。從沖擊地壓機理上分析，這是煤巖體內(nèi)存儲大量彈性變形能的前提條件。我國一局部沖擊地壓礦井的條件就是這種結(jié)構(gòu)類型，如大同忻州窯礦、北京門頭溝礦、棗莊陶莊礦、開灤唐山礦、新汶華豐礦、徐州三河尖礦等。②硬頂—薄軟層—煤層結(jié)構(gòu)，即在煤層與頂板巖層之間存在薄軟層結(jié)構(gòu)，并且沖擊地壓多在煤層結(jié)構(gòu)變化、煤巖層具有一定傾角的條件下發(fā)生。在這種條件下發(fā)生的沖擊地壓占有一定的比率，在我國主要沖擊地壓礦井都存在這種煤巖結(jié)構(gòu)特征。軟煤硬煤〔5〕地質(zhì)構(gòu)造因素地層的屢次運動形成了各種各樣的地質(zhì)構(gòu)造，如斷層、褶曲、背向斜、煤層厚度變化帶及巖性變化帶等。在這些地質(zhì)構(gòu)造區(qū)附近，由于存在著地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力場，通常使煤巖體的構(gòu)造應(yīng)力，尤其是水平構(gòu)造應(yīng)力增加，而直接導(dǎo)致沖擊地壓的發(fā)生。大量沖擊地壓實踐說明，沖擊地壓常常發(fā)生在這些地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域中，如向斜軸部、斷層附近、煤層傾角變化帶、煤層變薄帶和構(gòu)造應(yīng)力帶。向斜軸部斷層前方1、采煤方法、巷道布置與頂板管理方法對沖擊地壓發(fā)生的影響采煤方法、巷道布置形式、頂板管理方法的不同，煤巖體在掘進和采煤過程中礦山壓力及其分布規(guī)律也顯著不同，發(fā)生沖擊地壓的危險性也各異。開采近距離煤層群時，不同煤巖層之間存在著相互影響的情況。這種相互影響在一定條件下就會導(dǎo)致煤巖體處于極限應(yīng)力狀態(tài)或出現(xiàn)高度的應(yīng)力集中，最終發(fā)生破壞性的沖擊地壓。為了實現(xiàn)對沖擊地壓煤巖層的合理開拓布置，在開采設(shè)計階段，就應(yīng)該正確地、最大限度地選擇合理的開采布置和最大限度地限制在采場或巷道附近形成高度應(yīng)力集中?！?〕規(guī)那么地進行采煤不留或少留煤柱，盡可能保證工作面成直線，不使煤層有向采空區(qū)突出的地段，在煤層中掘巷量最少，限制采場和巷道附近的應(yīng)力集中，等等。用房柱式開采法因頂板長時間不能冒落，礦山壓力隨工作面繼續(xù)推進而增加，頂板下沉和底板鼓起也隨之增大，這就可能造成潛在危險。煤層或礦柱上的不均勻載荷及其應(yīng)力松馳可能使一些礦柱上應(yīng)力水平提高很大，成為導(dǎo)致沖擊地壓的附加因素。這里必須考慮到自由面在應(yīng)力波的屢次反射中的影響，以及由此造成應(yīng)力強度的放大作用。大量實踐說明，長壁工作面沖擊地壓煤層最有利的采煤方法?！?〕頂板及時垮落頂板管理方式對沖擊地壓的影響甚為顯著。這是因為，頂板巖層的懸、斷、垮、冒，直接關(guān)系到頂板巖層中彈性能的釋放形式和向煤體傳遞應(yīng)力和彈性能的能力，甚至直接關(guān)系到煤體是否會受到動載的影響。因為，動載的作用將會加劇沖擊地壓的發(fā)生，破壞更加劇烈。采用垮落法或采用人工爆破方法處理頂板后，由于頂板中的彈性能能夠及時釋放，沖擊地壓發(fā)生次數(shù)和強度均顯著下降。2、采掘順序?qū)_擊地壓發(fā)生的影響采掘順序直接影響煤巖層礦山壓力的分布與大小，也直接影響沖擊地壓的發(fā)生。〔1〕多煤層開采順序多煤層即煤層群開采的條件下，通常采用下行開采。上層煤開采結(jié)束后，待煤巖體應(yīng)力重新分布且穩(wěn)定后再開采下層煤，能夠保證下層煤應(yīng)力的平穩(wěn)與降低，從而起到降低沖擊危險的目的；采用上行開采時，下層煤的開采將有利于對上層煤的解放，使之應(yīng)力降低，從而降低沖擊危險性；相反，如果上、下煤層同時開采且相互影響，煤巖體的應(yīng)力將發(fā)生疊加，應(yīng)力集中強度增大，沖擊危險性增大?！?〕單一煤層開采單一煤層開采時，巷道和采煤工作面的相向推進、在采煤工作面或煤柱中的支承壓力帶內(nèi)掘進巷道、在工作面向采空區(qū)或斷層帶推進等，都會使應(yīng)力發(fā)生疊加，從而引起沖擊地壓的發(fā)生。如圖2-7所示，當(dāng)兩個工作面相向推進時，前方煤體的應(yīng)力會不斷因疊加而增大，此時，發(fā)生沖擊地壓的危險性也不斷增大；當(dāng)掘進工作面在煤柱中掘進時，由于煤柱區(qū)附近為應(yīng)力集中區(qū)，因此，在該區(qū)域內(nèi)進行掘進，必然會增大沖擊地壓發(fā)生的頻率和強度。3、煤柱對沖擊地壓發(fā)生的影響

煤柱是產(chǎn)生應(yīng)力集中的地點。孤島形和半島形煤柱可能受幾個方向集中應(yīng)力的疊加作用，如圖2-8所示。從圖2-8中可以清楚地看到，煤柱附近煤體應(yīng)力集中程度大，因而在煤柱附近最易發(fā)生沖擊地壓。煤柱上的集中應(yīng)力不僅對本煤層開采具有影響，還會向相鄰煤層傳遞，對相鄰煤層的應(yīng)力條件構(gòu)成影響，甚至導(dǎo)致沖擊地壓的發(fā)生。開采煤柱容易引起沖擊地壓，特別是回收煤柱的工作面接近采空區(qū)時?！?〕采空區(qū)和開采面積當(dāng)工作面接近已有的采空區(qū)，其距離為20~30m時，沖擊地壓危險性隨之增加。如果工作面旁邊有上區(qū)段的采空區(qū)，該采空區(qū)也使沖擊地壓的危險性增加，危險的最大位置在距煤柱10m左右；當(dāng)采面接近老巷約15m左右時，沖擊地壓的危險性最大。在煤層開采面積增加的情況下，巖體的震動能量也隨之增加，研究說明，當(dāng)開采面積為3萬m2時，釋放的單位面積的震動能量最大。四、沖擊地壓發(fā)生機理沖擊地壓發(fā)生機理，就是指沖擊地壓發(fā)生的原因、條件、機制和物理過程。就是在一定的地質(zhì)因素和開采條件下，煤〔巖〕受外力引起變形，發(fā)生突然破壞的力學(xué)過程，學(xué)者研究得出的沖擊地壓的理論：強度理論、度理論、沖擊傾向性理論、能量理論和變形系統(tǒng)失穩(wěn)理論。我國學(xué)者在總結(jié)了強度理論、能量理論和沖擊傾向性理論之后，提出了“三準那么〞理論。有的學(xué)者認為沖擊地壓發(fā)生的過程是煤巖層受力的瞬間粘滑過程，因此提出了“三因素〞理論；有些學(xué)者從沖擊地壓的機理與防治角度，提出了強度弱化減沖機理。五、沖擊地壓、巖爆與礦震的關(guān)系1、沖擊地壓指在一定條件的高地應(yīng)力作用下，煤礦井巷或采煤工作面周圍的煤巖體由于彈性能的瞬時釋放而產(chǎn)生破壞的礦井動力現(xiàn)象，常伴隨有巨大的聲響、煤巖體被拋向采掘空間和氣浪等現(xiàn)象。它往往造成采掘空間中支護設(shè)備的破壞以及采掘空間的變形，嚴重時造成人員傷亡和井巷的毀壞，甚至引起地表塌陷而造成局部地震。1974年10月25日北京城子礦在回收煤柱時發(fā)生沖擊地壓，造成29人死亡；1996年4月27日新汶華豐煤礦1407工作面在采煤過程中，因工作面爆破誘發(fā)沖擊地壓，使工作面煤壁50m、超前巷道100m范圍內(nèi)的煤壁發(fā)生破壞，巷道斷面減小50%以上，并造成10人重傷，等等。沖擊地壓典型特征：〔1〕沖擊地壓多發(fā)生在采煤期間的超前巷道內(nèi)，或超前工作面0~80m的范圍內(nèi)。沖擊地壓發(fā)生后，煤壁大范圍片幫，煤從煤體中拋出?！?〕發(fā)生沖擊地壓的煤巖體，煤層頂、底板在沖擊地壓發(fā)生后，并不發(fā)生或明顯發(fā)生破壞和變形，而煤體卻發(fā)生破壞并整體移出，還在煤層與頂、底板之間產(chǎn)生明顯的滑動擦痕和離層〔離層高度約0.1~0.15m，甚至更大〕，如圖2-12所示?！?〕沖擊地壓往往發(fā)生在頂板來壓期間，支架移架或回柱放頂、爆破等工藝過程中。沖擊地壓多發(fā)生在煤層變薄帶、斷層、褶曲等地質(zhì)構(gòu)造區(qū)附近。發(fā)生沖擊地壓的礦井構(gòu)造應(yīng)力相對較大?！?〕發(fā)生沖擊地壓的煤巖層一般具有典型的“三硬〞結(jié)構(gòu)特征，即硬煤、硬頂和硬底。并且往往在頂板與煤層之間存在一層較薄的粉狀軟煤〔厚約0.1~0.2m〕?！?〕沖擊地壓發(fā)生后，巷道斷面收縮明顯，通常可達50%~70%，甚至到達90%。2、巖爆高地應(yīng)力條件下地下工程開挖過程中，硬脆性圍巖因開挖卸荷導(dǎo)致洞壁應(yīng)力重新分布，儲存于巖體中的彈性應(yīng)變能突然釋放，因而產(chǎn)生爆裂松脫、剝落、彈射甚至拋擲現(xiàn)象的一種動力失穩(wěn)地質(zhì)災(zāi)害。在我國，很多巖石工程發(fā)生了巖爆現(xiàn)象并造成災(zāi)害。巖爆現(xiàn)象典型特征：〔1〕巖爆發(fā)生時，通常伴有明顯的聲響特征，且由于巖爆的規(guī)模大小的不同，聲響不同?！?〕巖爆引起的巖石以片狀彈射是巖爆的最顯著特征。通常情況下，巖爆引起的巖石彈射，其彈射距離通常多在5m以下，較大巖爆的彈射距離可達10m以上。3、礦震礦震是采礦活動引起的一種誘發(fā)地震。礦震是礦區(qū)內(nèi)在區(qū)域應(yīng)力場和采礦活動作用影響下，使采區(qū)及周圍應(yīng)力處于失調(diào)不穩(wěn)的異常狀態(tài)，在局部地區(qū)積累了一定能量后以沖擊或重力等作用方式釋放出來而產(chǎn)生的巖層震動。礦震主要發(fā)生在地質(zhì)構(gòu)造比較復(fù)雜、地應(yīng)力〔構(gòu)造應(yīng)力〕較大、斷裂活動比較顯著的礦區(qū)。在我國，發(fā)生礦震并構(gòu)成災(zāi)害的礦區(qū)有北京、新汶、撫順、北票、大同等礦區(qū)。礦震無論是成因上，還是波形特征上，都是比較復(fù)雜的，特別是在震相上，有的與天然地震相似，有的與之相差較大。礦震現(xiàn)象典型特征：〔1〕地面和井下的開采活動都可能引起礦震現(xiàn)象的發(fā)生，較小礦震地面無震感，而較大礦震地面震感明顯，在現(xiàn)象上與天然地震根本相同。〔2〕礦井頂板冒落、煤層片幫、地表塌陷、沖擊地壓、巖爆、煤與瓦斯突出等均可引起礦震的發(fā)生，礦區(qū)范圍內(nèi)的斷裂等構(gòu)造活動也可能導(dǎo)致礦震的發(fā)生。礦震發(fā)生破壞位置與采礦位置不完全具有對應(yīng)關(guān)系?！?〕礦震震級的大小與井下煤巖破壞程度無對應(yīng)關(guān)系。這主要是由于礦震的震中不一定就是破壞位置。比方發(fā)生在采空區(qū)的破震，工作面或巷道煤巖的破壞可能就較小。礦震的破壞情況與震級并不呈正比關(guān)系，在地面震感明顯的較大礦震并不一定造成礦井損壞，較小礦震有時也造成較大破壞甚至造成災(zāi)害。六、沖擊危險性評價沖擊危險性是煤巖體可能發(fā)生沖擊地壓的危險程度。煤巖體具有沖擊傾向性，并不說明一定會發(fā)生沖擊地壓，即使發(fā)生沖擊地壓，每個礦井發(fā)生沖擊地壓的危險程度也不一樣。目前，我國還沒有一個比較科學(xué)的沖擊危險性評價方法。近年來，在借鑒?煤礦平安規(guī)程?等文件中，通過理論與實踐研究，總結(jié)出經(jīng)驗類比分析法、鉆屑法、計算機模擬法和含水率測定法。實踐證明，如采用上述單一的沖擊危險性指標會造成評價誤差，必須綜合考慮影響因素，并選擇適宜的評價方法最終衡量沖擊危險性。1、沖擊地壓強度分級沖擊地壓強度分級表等級沖擊地壓性質(zhì)拋出煤量/t破壞半徑/m震級/M震動持續(xù)時間/s1、微弱或無重力型0~50~61.0~1.6≤2.52、弱重力型5~100~201.7~2.02.0~4.03、中等重力型10~1520~402.0~2.44.0~6.04、較強重力型頂板斷裂型地質(zhì)構(gòu)造型15~2030~602.4~2.85.0~10.05、強烈頂板斷裂型地質(zhì)構(gòu)造型20~2550~802.6~3.210.0~30.06、極強烈頂板斷裂型地質(zhì)構(gòu)造型斷層位錯型≥25≥80≥3.0≥30.02、對沖擊地壓的對策〔1〕微弱或無沖擊危險：所有的采礦工作可按作業(yè)規(guī)程規(guī)定進行?！?〕弱沖擊危險：所有的采礦工作可按作業(yè)規(guī)程規(guī)定進行，但采礦作業(yè)中要加強沖擊地壓危險狀態(tài)的觀察?！?〕中等沖擊危險：下一步的采礦工作應(yīng)與該危險狀態(tài)下的沖擊地壓防治措施一起進行，而且至少通過預(yù)測預(yù)報以確定沖擊地壓危險程度不再上升?！?〕較強烈沖擊危險：此時較強烈沖擊危險區(qū)域應(yīng)停止作業(yè)，加以處理后沖擊危險得到緩解并保證不再上升方可允許下一步作業(yè)?！?〕強沖擊危險：此時應(yīng)當(dāng)停止采礦作業(yè)，不必要的人員撤離危險地點；礦主管領(lǐng)導(dǎo)確定限制沖擊地壓危險的方法及措施，以及沖擊地壓防治措施的控制檢查方法，確定沖擊地壓防治措施的人員?！?〕極強烈沖擊危險：此時沖擊地壓的防治措施應(yīng)根據(jù)專家的意見進行，應(yīng)采取特殊條件下的綜合措施及方法；采取措施后，通過專家鑒定，方可進行下一步的作業(yè)。如果沖擊地壓的危險的危險程度在沒有降低的情況下，停止進行進一步的采礦作業(yè)，該區(qū)域禁止人員通行。沖擊地壓研究的最終目的就是有效地防止沖擊地壓的發(fā)生。從沖擊地壓的形成機理看，控制沖擊地壓災(zāi)害的發(fā)生，就是改變煤巖體的應(yīng)力狀態(tài)或控制高應(yīng)力產(chǎn)生，以保證煤巖缺乏以產(chǎn)生失穩(wěn)破壞或非穩(wěn)定破壞。沖擊地壓防治包括兩個方面，即已具有沖擊危險煤巖層的沖擊地壓防治和目前尚未沖擊危險但開采過程中可能發(fā)生沖擊地壓的防治問題。1.防治沖擊地壓的原那么〔1〕防止高應(yīng)力的形成。調(diào)整開采順序、采區(qū)和工作面布置，實現(xiàn)無煤柱開采，防止形成應(yīng)力高度集中?！?〕保證與最大地應(yīng)力方向平行采煤與掘進。當(dāng)采掘工作面的方向與最大地應(yīng)力方向垂直或較大傾角時，危險性那么增大?！?〕擴大應(yīng)力釋放范圍，以降低應(yīng)力集中程度與應(yīng)力釋放速度。改進開采方法，使開采過程中的應(yīng)力釋放區(qū)域增大，從而防止局部應(yīng)力的高度集中與沖擊危險區(qū)域的形成。①爆破的動力作用一是使爆破孔附近一定范圍的煤體產(chǎn)生裂隙，其結(jié)構(gòu)發(fā)生改變；二是對遠離爆破孔的煤巖體產(chǎn)生擾動或者引起誘發(fā)沖擊。②爆破的靜態(tài)作用爆破的動態(tài)過程是極其短暫的，動態(tài)過程結(jié)束后，爆破孔周圍煤巖體將形成三個區(qū)域：破壞區(qū)、裂隙區(qū)、非破壞擾動區(qū)。它們依次遠離爆腔。煤層卸載爆破后，煤巖體的承載能力降低，應(yīng)力重新分布，形成卸載區(qū)域，減弱或消除煤體的沖擊危險性。〔1〕開采前大直徑深孔鉆卸壓的鉆具〔2〕開采前群孔深孔卸壓的鉆具目標：開采前讓頂板和底板在深部預(yù)裂，同時為深部煤體的沖擊創(chuàng)造釋放空間遙控卸壓鉆車——改裝成遙控鉆車含水狀態(tài)特征參量非注水樣注水樣自然浸水時間（周）248彈性能量指數(shù)WET9．73．56．73．21．7全應(yīng)力應(yīng)變曲線二類曲線有——無無沖擊能量指數(shù)KE3．5——1．1—動態(tài)破壞時間DT/ms30—470——沖擊傾向性強弱弱弱無煤的沖擊傾向性測試結(jié)果

注水方法的使用條件①煤層具有一定的孔隙率和親水性；②煤層賦存較穩(wěn)定，能夠保證鉆孔施工和成孔后的孔壁穩(wěn)定；③煤層和頂?shù)装遢^完整，無斷層等較大的泄水通道；④頂?shù)装宀皇怯鏊蛎涇浕膸r石。另外，實行預(yù)注水需有鉆孔作業(yè)場地，而煤層卸載注水鉆孔和注水施工都有一定難度，不易成功，常以生產(chǎn)工序有矛盾。合理的開采順序，最大限度地防止形成煤柱等應(yīng)力集中區(qū)煤柱承受的壓力很高，特別是島形或半島形煤柱，要承受幾個方面的疊加應(yīng)力，最易產(chǎn)生沖擊地壓。上層遺留的煤柱還會向下傳遞集中應(yīng)力，到達相當(dāng)大的深度，導(dǎo)致下部煤層開采發(fā)生沖擊地壓。山東陶莊在回收煤柱時發(fā)生沖擊地壓占全礦的29.8%，唐山礦、城子礦約占一半。龍鳳礦兩側(cè)為采空區(qū)的工作面在采煤中，發(fā)生沖擊地壓次數(shù)多。采區(qū)的采面應(yīng)朝一個方向推進，防止相向開采造成應(yīng)力疊加相向采煤時上山煤柱逐漸減小，支承壓力逐漸增大，易發(fā)生沖擊地壓。陶莊礦在上山附近發(fā)生了17次沖擊地壓，而且相向采煤又要被迫在高應(yīng)力沖擊掘進槍眼〔水采〕，造成沖擊地壓頻繁發(fā)生〔占總次數(shù)的60%〕。采取了單翼采區(qū)跨上山采煤的方法，并把單區(qū)段開采程序該為多區(qū)段聯(lián)合開采程序，使采掘在不同區(qū)段中交替進行，實現(xiàn)了沿采空掘槍眼，防止了在高應(yīng)力區(qū)掘進和維護槍眼。地質(zhì)構(gòu)造特征部位的開采程序采取能防止或減緩應(yīng)力集中和疊加的開采程序：在向斜和背斜構(gòu)造區(qū)，應(yīng)從軸部開始采煤；在構(gòu)造盤地應(yīng)力從盤底開始采煤；在有斷層和采空區(qū)的條件下采用從斷層或采空區(qū)開始采煤的開采程序。主要巷道布置在底板巖層在有沖擊危險的開拓巷道、準備巷道、永久硐室，主要上、下山、主要溜煤巷和回風(fēng)巷應(yīng)布置在底板巖層或無沖擊危險煤層中，以利于維護和減小沖擊危險。采煤巷道應(yīng)盡可能避開支承壓力峰值范圍，采用寬巷掘進，少用或不用雙巷或多巷同時平行掘進。長壁、垮落法管理頂板開采沖擊危險煤層房柱式等柱式采煤法由于掘進的巷道多，在采空區(qū)遺留的煤柱多，頂板不能及時充分地垮落，造成支承壓力較高，增加了沖擊的危險性。采用長壁式開采方法，由于采空區(qū)中不留煤柱，那么有利于減緩沖擊地壓的危害。工作面支架采用具有整體性和防護能力的可縮性支架。相向掘進的巷道相距30m時，必須停止一個頭掘進。停掘的巷道要加固，繼續(xù)掘進的巷道除加強支護外，沖擊地壓危險嚴重時，還必須采取卸壓措施。煤層巷道應(yīng)采用寬巷掘進。巷道支護應(yīng)采用可縮性拱形或環(huán)形金屬支架，嚴禁采用混凝土支架和剛性金屬支架，在破碎頂板條件下，支架間頂幫必須插嚴背實。新采區(qū)投產(chǎn)要保持合理的開采順序，防止形成“孤島區(qū)〞或“孤島工作面〞。同一煤層相鄰階段的工作面向同一方向推進時，錯距不得小于150m。采煤時，在采空區(qū)中不得留有煤柱。必須留設(shè)煤柱時，煤柱的尺寸和位置以及影響范圍必須標明在采掘工程圖上。采煤工作面一般應(yīng)保持直線式。臺階式工作面的臺階錯距不應(yīng)大于3m。分層開采厚煤層時，分層平巷應(yīng)內(nèi)錯布置，上、下分層平巷軸線距離至少不小于3倍巷道寬度。上、下分層切眼間距至少應(yīng)內(nèi)錯5m。每個分層工作面應(yīng)先于上分層工作面停采線至少5m停采。厚煤層采用一次采全厚大采高開采和綜放開采時，盡可能將巷道沿底布置。沖擊危險區(qū)域因支承壓力影響范圍的擴大而應(yīng)擴大到采煤工作面前方80～120m。厚煤層采用分層綜放開采時，第一分層巷道應(yīng)注意加強支護，尤其底板煤層較軟時，應(yīng)對底板適當(dāng)加固。采用垮落法管理頂板時，應(yīng)選用強力液壓支架。采用單體支護時，必須加強切頂線支護強度，并回收采空區(qū)所有支柱。在一般情況下，掘進與采煤工作面的躲炮直線距離不小于150m