深部开采地压控制的研究_潘立友
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厚煤层综放开采技术的动压控制机理
周 围动压显 现的控制 目的 。
关键词 ： 冲击危 险性； 厚煤层 ； 综放开采 ； 动压 控制； Ｆ Ａ数值模拟 ＲＰ
中图分 类号 ：Ｄ ２ Ｔ ３３ 文献标 识码 ： Ａ 文章 编号 ：０ ５ ２ ９ 【０ １ ０ — ０ ７ ０ １０ — ７ ８ ２ １ ）８ ００ － ３
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关键词 ： 冲击危 险性； 厚煤层 ； 综放开采 ； 动压 控制； Ｆ Ａ数值模拟 ＲＰ
中图分 类号 ：Ｄ ２ Ｔ ３３ 文献标 识码 ： Ａ 文章 编号 ：０ ５ ２ ９ 【０ １ ０ — ０ ７ ０ １０ — ７ ８ ２ １ ）８ ００ － ３
Ｄｙ ａ ｉ ｅ ｓ ｅ Ｃｏ ｔ ｏ ｅ ｈａ ｉ ｍ ｆ Ｔｈｉｋ Ｃｏ ｌＳ ａ ｎ ｍ ｃ Ｐｒ ｓ ｕｒ ｎ ｒ ｌＭ ｃ ｎ ｓ ｏ ｃ ａ ｅ ｍ Ｆｕｌ — ｍ ｅ ｈ ｎ ｚ ｄ Ｃａ ｉ ｇ Ｍ ｉ ｎ ｃ ｎ ｌ ｇ ｌ － ｃ ａ ｅ ｖ ｎ ｎ ｇ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｙ ｉ ｉ
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深部岩体力学与开采理论研究进展
深部岩体力学与开采理论研究进展随着矿产资源的不断开采，浅层矿产资源日益枯竭，矿产开采逐步向深部转移。
深部岩体力学与开采理论作为矿产资源开采的重要支撑，近年来取得了长足的发展。
本文将探讨深部岩体力学与开采理论的研究现状及进展，旨在为相关领域的研究提供参考和借鉴。
深部岩体力学与开采理论是一个涉及多个学科领域的复杂系统。
在研究过程中，需要综合运用地球物理学、地质学、岩石力学、采矿学等多个学科的知识和方法，以揭示深部岩体复杂的物理、力学行为和开采过程中的动态变化规律。
针对深部岩体力学与开采理论的研究，国内外学者已取得一系列重要成果。
在理论方面，建立了深部岩体应力场、位移场分析方法，提出了多种数值计算模型和数值求解技术，为准确预测岩体动态行为提供了有效手段。
在实践方面，不断探索和发展了各种高效、安全的采矿技术和装备，为实现深部矿产资源的高效、安全开采提供了重要保障。
然而，深部岩体力学与开采理论仍面临诸多挑战和问题。
深部岩体复杂的物理、力学特性给理论研究带来很大困难，需要加强基础理论研究，深入揭示深部岩体的力学行为和变形规律。
深部开采过程中岩体应力场、位移场的调控技术和装备亟待研发，以实现开采过程的安全、高效和可控。
针对不同地域、不同矿种的开采技术需要进一步集成和创新，以满足多样化的矿产资源需求。
深部岩体力学与开采理论是矿产资源开采的重要基础，在未来的研究中需要不断加强基础理论、关键技术和装备的研究和开发，以适应矿产资源开采深度和广度的不断增加，推动我国矿业事业的持续发展。
需要重视学科交叉和融合，加强国内外学术交流与合作，共同推进深部岩体力学与开采理论的研究和应用水平不断提升。
深部岩体力学与开采理论是采矿工程领域的重要研究方向。
本文将探讨这一领域的研究构思和预期成果展望。
深部岩体力学与开采理论的研究目标包括： a.深入了解深部岩体的应力场和变形特征； b.探究采矿活动对周围环境的影响； c.提出有效的开采技术和方法，提高开采效率； d.确保开采过程的安全性和环境保护。
郭屯煤矿深部工作面支承压力规律和煤柱破坏研究
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采 用 顶 板 动 态 仪 和 钻 孔 应 力监 测 进行
工作 面 超 前 支 承 压 力观 测
。
根 据 顶 板 动 态 仪 观 测 顶板 下 沉 速 度 与 超 前 煤壁 距 离 关 系 如 图 ２ 所示 。 据 钻 孔 应 根 力 计 观 测 顶板 下沉 速 度 与超 前 煤 壁 距 离 关
工 业 技 术
郭 屯 煤矿 深 部 工 作 面 支 承 压 力规 律 和 煤 柱 破 坏 研 究
绪 瑞 华 （ 山东 鲁能 菏泽煤 电开 发有 限公司 郭屯 煤矿 山东郓 城 ２ ４ ０ ） ７ ７ ０ 摘 要： 围绕深 部工作 面巷道 变形 问题 ， 对工 作 面超 前支承压 力、 断层 区域支承 压 力和煤柱 变形破 坏 手方 面进行 了实 潮研 究。 ｊ 顶板 根 Ｉ 下沉和 囤岩应 力变化规律 ， 以巷道观 测 为鲞 准， 建立 了以理论分析和 实测研 完 为主 的深 部工作 面矿 压观 测方案 。 通过对 实测数 据的分 析， 得 出了郭屯煤 矿深 部 工作 面矿压规律 和煤 拄 变形破 坏情 况 ， 为工作 面安 全开采提 供 了帮助 。 关键 词 ： 深部 支承压 力 断层 煤柱破坏 中 图分 类 号 ： Ｄ Ｔ ３３ ５ 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章编 号 ： ６ ２ ３ ９ （ ０ １ ｌ （） １ ０ ２ １７ － ７ １２ １）Ｏｃ －ｏ －０ ２
力开 始 增 加 ， 接近 断 层应 力越 大 ； 完断 越 过
层后 ， 力恢 复 原 始 状 态 ， 有 增加 后 又变 应 略 小 。 见 ， 断 层 区域 过 断 层前 应 力 出 现积 可 正
采 用 顶 板 动 态 仪 和 钻 孔 应 力监 测 进行
工作 面 超 前 支 承 压 力观 测
。
根 据 顶 板 动 态 仪 观 测 顶板 下 沉 速 度 与 超 前 煤壁 距 离 关 系 如 图 ２ 所示 。 据 钻 孔 应 根 力 计 观 测 顶板 下沉 速 度 与超 前 煤 壁 距 离 关
工 业 技 术
郭 屯 煤矿 深 部 工 作 面 支 承 压 力规 律 和 煤 柱 破 坏 研 究
绪 瑞 华 （ 山东 鲁能 菏泽煤 电开 发有 限公司 郭屯 煤矿 山东郓 城 ２ ４ ０ ） ７ ７ ０ 摘 要： 围绕深 部工作 面巷道 变形 问题 ， 对工 作 面超 前支承压 力、 断层 区域支承 压 力和煤柱 变形破 坏 手方 面进行 了实 潮研 究。 ｊ 顶板 根 Ｉ 下沉和 囤岩应 力变化规律 ， 以巷道观 测 为鲞 准， 建立 了以理论分析和 实测研 完 为主 的深 部工作 面矿 压观 测方案 。 通过对 实测数 据的分 析， 得 出了郭屯煤 矿深 部 工作 面矿压规律 和煤 拄 变形破 坏情 况 ， 为工作 面安 全开采提 供 了帮助 。 关键 词 ： 深部 支承压 力 断层 煤柱破坏 中 图分 类 号 ： Ｄ Ｔ ３３ ５ 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章编 号 ： ６ ２ ３ ９ （ ０ １ ｌ （） １ ０ ２ １７ － ７ １２ １）Ｏｃ －ｏ －０ ２
力开 始 增 加 ， 接近 断 层应 力越 大 ； 完断 越 过
层后 ， 力恢 复 原 始 状 态 ， 有 增加 后 又变 应 略 小 。 见 ， 断 层 区域 过 断 层前 应 力 出 现积 可 正
深部开采地压控制的研究
生 地压 动力现 象 ， 一５ ０ 一 ６ ０ｍ 时发 生在 “ 在 ３～ ０ 弧
３ ０ｍ， 掘 到 开 采 结 束 时 间为 ９个 月 ， 、 一 、 ０ 从 十 十 十二 水 平 平 均 返 修 次 数 分 别 为 １ ３ １ ８ ２ ４次 ； ． 、． 、． ９ 回采 巷 ３ ３ ４ ４次 。 回 采 巷 道 均 采 用 棚 距 ． 、．、． ０ ５ｍ， 积 ７Ｉ 拱 型 支 架 支 护 ， ～ 十 二 水 平 ． 面 Ｉ Ｔ 十
。
２ Ｏ
大 。据 统 计 ： 十水 平 （ 深 ８ ６ｍ） 道 返 修 率 为 采 ７ 巷
０ ２ Ｏ ４ Ｏ ６ Ｏ ８ Ｏ １ ００
至煤壁距离／ ｍ
４． ％ ， ９９ 十一 水平 巷 道返 修 率 ７ 左 右 ， 进 入 十 ｏ 而
二水 平 ， 大多 数需 返修 。 绝 针对 上述 问题 ， 应加 强深部 开采 支承 压力 的研 究工 作 ， 立符 合 深 部岩 体 力 学性 质 的 本 构关 系 ， 建 掌握 高 应力 区分 布 规 律 ， 对 高 应 力 区域 分 区圈 并 定 ， 指导 矿 山工程 的设计 与施 工 。 来
收稿 日期：０ １ ５ ０ ２０ —０ － ８
２ 地压 动 力现象
开采深度增加， 煤体应力愈高， 煤体积蓄的弹
性能 增大 ， 地压 动力 现象 的危 险程 度加 重 。
作者简 介： 潘立友 （９ ５ ， ， １ ６ 一） 男 高工 ， 山东科技大 学在读博士 ， 主要从事冲击地压的研究。
在 我 国煤 炭 总储 量 中 ， ７ ． ％的 储 量 埋 深 有 ３２ 在 ６ ０ｍ 以下 ， ０ 随着 煤 炭资 源 的不 断开 发 ， 来 越 越 多 的矿 井进 入深 部开 采 。 因此 ， 长远 看 ， 部开 采 从 深
３ ０ｍ， 掘 到 开 采 结 束 时 间为 ９个 月 ， 、 一 、 ０ 从 十 十 十二 水 平 平 均 返 修 次 数 分 别 为 １ ３ １ ８ ２ ４次 ； ． 、． 、． ９ 回采 巷 ３ ３ ４ ４次 。 回 采 巷 道 均 采 用 棚 距 ． 、．、． ０ ５ｍ， 积 ７Ｉ 拱 型 支 架 支 护 ， ～ 十 二 水 平 ． 面 Ｉ Ｔ 十
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０ ２ Ｏ ４ Ｏ ６ Ｏ ８ Ｏ １ ００
至煤壁距离／ ｍ
４． ％ ， ９９ 十一 水平 巷 道返 修 率 ７ 左 右 ， 进 入 十 ｏ 而
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收稿 日期：０ １ ５ ０ ２０ —０ － ８
２ 地压 动 力现象
开采深度增加， 煤体应力愈高， 煤体积蓄的弹
性能 增大 ， 地压 动力 现象 的危 险程 度加 重 。
作者简 介： 潘立友 （９ ５ ， ， １ ６ 一） 男 高工 ， 山东科技大 学在读博士 ， 主要从事冲击地压的研究。
在 我 国煤 炭 总储 量 中 ， ７ ． ％的 储 量 埋 深 有 ３２ 在 ６ ０ｍ 以下 ， ０ 随着 煤 炭资 源 的不 断开 发 ， 来 越 越 多 的矿 井进 入深 部开 采 。 因此 ， 长远 看 ， 部开 采 从 深
矿井深部开采冲击地压研究与防治
人们通过煤岩流变的规律对电磁辐射的规律以及其特性造成一定的干扰这种方法是一种通过监测煤岩流变的破坏程序及在不接触的情况下判断煤与瓦斯突出以及出现冲击地压等煤矿中经常出现的对人们生命财产造成威胁事件可能性的技术方法
矿井深部开采冲击地压研究与防治
李百 宜 王盛川 齐文跃 （ 中国矿业大学 孙越 崎学院 。 江苏 徐 州 ２ ２ １ １ １ ６ ）
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３— ０ ４— ２ ６
增加而不断增高 ； ｄ ） 冲击地压的震 级在构造带周 围往 往不会太高 ， 但是其影响范围和破坏 能力却往往超出 人们 的 预计 。 （ ２ ） 冲击地 压 的破 坏形 式 。ａ ） 煤 出 现完 全 的位 移 ： 这种形式会使得顶板 出现擦 痕， 并且会减小巷道 的规 模； ｂ ） 煤的抛射 ： 煤块被抛 出， 使得煤尘被扬起等 ； Ｃ ） 震动： 这种情况会使得棚子发生倒塌 ， 设备器材发生位 移 。并且会 有 飓 风 跟 随 着 出现 ： 如 果 冲击 地 压 强 度 比 较大时其 出现的冲击波很 强 ， 可造成 人员伤 亡 ； ｄ ） 底 鼓： 底 煤 因为发 生鼓 起 而造成 伤人 的 现象 。 ４ 、 煤 矿冲 击地 压预 测技 术 （ １ ） 电磁辐 射 监 测 仪 探 测 法 。人 们 通 过 煤 岩 流变 的规 律对 电 磁 辐 射 的 规 律 以 及 其 特 性 造 成 一 定 的干 扰， 这 种方 法 是 一 种 通 过 监 测 煤 岩 流 变 的破 坏 程 序 及 在不 接触 的情况 下判 断煤 与 瓦斯 突 出 以及 出现 冲击 地 压等煤矿中经常出现的对 人们生命财产造成威胁事件 可能性 的技术方法 。当人 们在煤 矿 中掘进 或 回采 以 后， 工作面煤体的应力平衡就会 消失 ， 导致煤壁里面煤 体 的变 形 或裂变 ， 从 而可 以过 渡 到新 的 应力 平 衡 状 态 ； 煤 体 中 的瓦斯 也 会 在 这 时 出现 动 态 不 稳 定 ， 从 而 会 因 为瓦斯压力梯度的作用而顺着煤体 中的裂隙向煤层 以 外扩散 ， 电磁辐射均会伴随着这两种过程 出现。 （ ２ ） 煤岩变形监测法。随着开采活动的进行 ， 围岩 难 免会 出现 位移 和 形 变 ， 这 种 变 化 表 现 在 采 面 的 话 就 是顶 底 板会 向近 处 移 动 ， 表 现 在 巷 道 的话 就 是 出 现 围 岩的形变。煤体质地越软 ， 硬度越小 ， 越容易产生巷道 形变 ， 也 越不容 易 产生 冲击 破 坏 ； 如 果 巷 道没 有 足 够 大 的形变的话 ， 那就表明煤体具有较大的刚度 ， 这种情况 下就 很容 易 出现 冲击破 坏 。 （ ３ ） 煤粉钻孔法 。这种方法 是通过在煤体 中钻小 直径钻孔 ， 然后再将不 同深度的钻孔使煤层排 出的煤 粉量 和标 准值 进 行 对 比， 如 果 排 出的 煤 粉 量 大 于 极 限 煤粉量的话 ， 工作面出现冲击危险的可能性就大大增 加 。但研究 表 明 ， 如 果 是 危 险 煤 粉 量 的位 置 比 ３倍 采 高的还要大， 那么就不会 出现冲击地压 。 ５ 、 煤 矿冲 击地压 的 防治 措施
矿井深部开采冲击地压研究与防治
李百 宜 王盛川 齐文跃 （ 中国矿业大学 孙越 崎学院 。 江苏 徐 州 ２ ２ １ １ １ ６ ）
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３— ０ ４— ２ ６
增加而不断增高 ； ｄ ） 冲击地压的震 级在构造带周 围往 往不会太高 ， 但是其影响范围和破坏 能力却往往超出 人们 的 预计 。 （ ２ ） 冲击地 压 的破 坏形 式 。ａ ） 煤 出 现完 全 的位 移 ： 这种形式会使得顶板 出现擦 痕， 并且会减小巷道 的规 模； ｂ ） 煤的抛射 ： 煤块被抛 出， 使得煤尘被扬起等 ； Ｃ ） 震动： 这种情况会使得棚子发生倒塌 ， 设备器材发生位 移 。并且会 有 飓 风 跟 随 着 出现 ： 如 果 冲击 地 压 强 度 比 较大时其 出现的冲击波很 强 ， 可造成 人员伤 亡 ； ｄ ） 底 鼓： 底 煤 因为发 生鼓 起 而造成 伤人 的 现象 。 ４ 、 煤 矿冲 击地 压预 测技 术 （ １ ） 电磁辐 射 监 测 仪 探 测 法 。人 们 通 过 煤 岩 流变 的规 律对 电 磁 辐 射 的 规 律 以 及 其 特 性 造 成 一 定 的干 扰， 这 种方 法 是 一 种 通 过 监 测 煤 岩 流 变 的破 坏 程 序 及 在不 接触 的情况 下判 断煤 与 瓦斯 突 出 以及 出现 冲击 地 压等煤矿中经常出现的对 人们生命财产造成威胁事件 可能性 的技术方法 。当人 们在煤 矿 中掘进 或 回采 以 后， 工作面煤体的应力平衡就会 消失 ， 导致煤壁里面煤 体 的变 形 或裂变 ， 从 而可 以过 渡 到新 的 应力 平 衡 状 态 ； 煤 体 中 的瓦斯 也 会 在 这 时 出现 动 态 不 稳 定 ， 从 而 会 因 为瓦斯压力梯度的作用而顺着煤体 中的裂隙向煤层 以 外扩散 ， 电磁辐射均会伴随着这两种过程 出现。 （ ２ ） 煤岩变形监测法。随着开采活动的进行 ， 围岩 难 免会 出现 位移 和 形 变 ， 这 种 变 化 表 现 在 采 面 的 话 就 是顶 底 板会 向近 处 移 动 ， 表 现 在 巷 道 的话 就 是 出 现 围 岩的形变。煤体质地越软 ， 硬度越小 ， 越容易产生巷道 形变 ， 也 越不容 易 产生 冲击 破 坏 ； 如 果 巷 道没 有 足 够 大 的形变的话 ， 那就表明煤体具有较大的刚度 ， 这种情况 下就 很容 易 出现 冲击破 坏 。 （ ３ ） 煤粉钻孔法 。这种方法 是通过在煤体 中钻小 直径钻孔 ， 然后再将不 同深度的钻孔使煤层排 出的煤 粉量 和标 准值 进 行 对 比， 如 果 排 出的 煤 粉 量 大 于 极 限 煤粉量的话 ， 工作面出现冲击危险的可能性就大大增 加 。但研究 表 明 ， 如 果 是 危 险 煤 粉 量 的位 置 比 ３倍 采 高的还要大， 那么就不会 出现冲击地压 。 ５ 、 煤 矿冲 击地压 的 防治 措施
哈尔滨防冲会议报告(潘一山)6
瓦斯 主导说 地压 主导说 综合 假说
瓦斯包说、突出波说、裂缝堵塞说、瓦斯 膨胀说、卸压瓦斯说、煤结构不均匀说、 火山瓦斯说、瓦斯粉煤说、瓦斯解吸说 岩石变形潜能说、集中应力说、震动波波 动说、应力叠加说、放炮突出说、顶板位 移不均匀说、拉应力波说
一 体 化 理 论
地应力因素、瓦斯因素、煤 的性质
煤层 耗能 塑性 区
p e
充分条件
Байду номын сангаас
巷道围岩失稳条件
U E W R
U 煤岩体释放能量
*
KE p
p 1 K E 1 ( q 1) c a
2
E 瓦斯释放能量
W 外力功
a
R 煤岩破坏消耗能量
*
—冲击倾向性指数 —瓦斯压力 —有效应力系数 —巷道半径 —临界塑性区半径
冲击 地压
煤与瓦 斯突出
冲击 地压
煤与瓦 斯突出
我国煤矿的开采深度
我国煤矿平均以每年8~10m速度向下延伸。 东部矿井平均每年10~25m。 千米深井已有49个。 2011年开采深度超过600m的煤与瓦斯突出矿井 已达93处。 最深的煤与瓦斯突出矿井已超过1300m。最深的 冲击地压矿井已达1500m
分级分类指标
危险级别 I 钻屑量S II (kg/m) III I 钻屑粒度 II (%) III I 瓦斯解吸指标 II Δh2 (Pa) III I 相对钻屑温度T II (℃) III I 钻屑温度衰减 II 指数n III 动力现象 监测物理量 瓦斯突出 <6.0 6~9 >9 >20 20~15 <15 <200 200~500 >500 >-7 -7~-19 <-19 <0.13 0.13~0.15 >0.15 瓦斯喷出 突出-冲击 冲击-突出 冲击地压 <5.5 <4.5 <3.5 5.5~7.5 4.5~6.0 3.5~5.0 >7.5 >6.0 >5.0 >24 <27 <31 24~20 27~30 31~35 <20 >30 >35 <150 <70 <35 150~400 70~200 35~150 >400 >200 >150 >-4 <7 <17 -4~-13 7~17 17~32 <-13 >17 >32 <0.11 <0.09 <0.08 0.11~0.13 0.09~0.11 0.08~0.09 >0.13 >0.11 >0.09 瓦斯涌出 卡钻 声响、卡钻
深部开采中的冲击地压防治
深部开采中的冲击地压防治发布时间：2022-08-22T07:32:05.474Z 来源：《工程建设标准化》2022年8期作者：孟宪华孔祥民[导读] 我国的矿产资源十分丰富，储量也居于世界前列，但随着矿产资源开采力度的不断增加，浅层矿藏已被开采殆尽，为满足社会生产的需求，深部开采就成为矿藏开采的主流模式。
孟宪华孔祥民山东义能煤矿有限公司山东省济宁市 272000摘要：我国的矿产资源十分丰富，储量也居于世界前列，但随着矿产资源开采力度的不断增加，浅层矿藏已被开采殆尽，为满足社会生产的需求，深部开采就成为矿藏开采的主流模式。
但开采深度的增加，使得开采地区的深部或者构造应力很高的区域稳定性降低，临空岩体突发式破坏的发生概率不断增加，这种冲击地压也被称为岩爆，是矿山开采导致岩体中聚积弹性变形势能在一定条件下的突然爆发和释放，也是造成深井矿山安全事故的主要因素。
本文就深部开采中的冲击地压防治进行探析。
关键词：矿山产业；深部开采；冲击地压；防治方法引言：随着矿山开采深度的不断增加，冲击地压的发生概率也随之上升，为保护矿山开采工作人员的人身安全，促进矿山企业的健康发展，就需要加强深部开采中的冲击地压防治。
本文以某深部开采的煤矿为例，就冲击地压发生的影响因素和特征进行概述，并对冲击地压的检测技术和防治技术进行分析，进而有效的控制深部开采中的冲击地压，降低安全事故的发生概率，切实保护煤矿企业工作人员的人身安全以及生产的顺利进行。
希望对煤矿行业的安全生产和健康持续发展有所助益。
1.煤矿深部开采工程的基本概述某煤矿位于位于中西部，煤炭资源储量十分丰富，近年来随着浅层煤矿的开采殆尽，增加了煤矿开采的深度，在深度大于600m的地下进行煤炭资源的开采。
该煤矿的可开采每层主要分为3#、 6#、 9# 和 15#每层，随着开采深度的增加，9#煤层在开采过程中出现了多次冲击地压现象，不仅造成了作业面巷道变形和支架损毁，也发生了瓦斯超限现象，严重威胁到了开采人员的人身安全。
浅析深部开采地压控制
参 考 文 献
［ １ ］ 侩 磊， 钱 建平 ， 唐专武． 我 国铀 矿 废 渣 石 污 染特 点及 治 理 方 法【 儿中
国矿 业 ． ２ Ｏ １ ３， ２２ （ １） ： ６１ ～６ ４ ．
『 ２ １ 周永 海， 杨亚新 ， 张 叶． 某铀 矿 山 退 役 治 理 后 辐 射 环 境 状 况调 查 与
２ 支撑压力的变化规 律
２ ． １ 开采 深 度与支 撑压 力之 间的关 系
根 据 深 度 开 采 支 撑 压 力 变化 的规 律 有 限 元模 拟 的 结 果 进
含 水 量 比 较低 且 有 很 高的 变质程 度 ， 具 有很 强 的 冲 击倾 向。 ⑧
地 质 构 造 的 影 响 。地 质构 造 比如 说 ： 地 质 的 折 曲 倾 角 以及 断裂
在 采矿 区属 于轻 度 污 染 ， 尾 矿 坝 下 游属 于 中度 污 染 ， 含 矿 未 采 『 ７ １ 徐玉裕 ， 史 坚， 周侣 艳， 等． 杭 州 地 区农 业 土 壤 中重 金 属 的 分 布 特 征
及 其 环境 意 义ｌ Ｊ １ ． 中 国环 境监 测 ， ２ ０ １ ２ ， ２ ８ （ ４ ） ： ７ ４ ～ ８ １ ．
１ 冲击地 压的因素分析
在 进 行 深部 铜 矿 开 采 的 时候 ．导 致 冲 击地 压 现 象的 因素 有很 多， 比如 说 ： ① 铜 矿 的 开 采 深度 。 开 采 的深 度 越 大 ， 在 采 掘
板 岩 石 的 性 质 以 及 特 征 很 大 的 集 中 应 力 以 及 很 多 的 弹 性 能
的样 品有 ３ ７ 个 、
律 研 究『 Ｊ １ ． 能 源研 究 与 管理 ， ２ ０ １ １ （ １ ） ： ２ ７ ～ ２ ９ ． ［ ６ ］ Ｇ ｉ ｉ ｌ ｓ ｅ ｒ Ｆ ， Ｅ ｒ ｄ ｏ ｇ ａ ｎ Ｅ ． Ｔ ｈ ｅ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｓ ｏ ｆ ｈ ｅ ａ ｖ ｙ ｍｅ ｔ ａ ｌ ｐ ｏ ｌ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｎ ｅ ｎ ｚ ｙ ｍ ｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｉ ｔ ｉ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｂ ａ ｓ ａ ｌ ｓ ｏ ｉ ｌ ｒ ｅ ｓ ｐ ｉ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｒ ｏ ａ ｄ ｓ ｉ ｄ ｅ ｓ ｏ ｉ ｌ ｓ 『 ｊ ］ ． Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｌ
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4 巷 道地 压
矿井向深部延伸, 巷道地压大、支护困难的矛 盾突出, 巷道显现以底鼓为主。根据对深井巷道现 场 观测, 巷道底鼓现象具有以下特征: ( 1) 巷道底 鼓量大, 产生底鼓的巷道比例增加。( 2) 煤岩体蠕 变明显, 随深度增加, 巷道变形随时间变化而发展。 ( 3) 巷道底板岩体的破裂范围较大。( 4) 巷道的底 鼓受外界的扰动非常敏感。如赵各庄矿底板巷道受 动压影响, 十水平以下巷道采动影响后需返修。
Study on the separation and the broken law of top-coal in longwall top-coal caving mining —— JIA Guang -sheng etc.
T he paper analyses the influence o f cr acks on the breaking of to p-coal in longw all to p-coal caving mining . By the observ atio n in situ, the paper studies t he separ ation and bro ken law o f top-co al in differ ent distances t o the wall and different heig hts on suppor t.
工作面实测煤层深孔基点变形量和变形速度, 可获 得该工作面内应力场的范围达 15 m 以上, 较浅部 内应力场范围明显增加。
1 支承压力变化规律
1. 1 支承压力与采深的关系 根据深部开采的支承压力变化规律的有限元
模拟结果分析, 可以得到: 应力集中系数( K ) 随采 深的增加而呈减小的趋势, 煤壁前方支承压力的集 中程度降低, 支承压力峰值明显增大( 见图 1、2 所 示) 、支承压力分布规律为: 随采深的增加, 应力集 中程度减小, 而区域的宽度增加。
200
房山矿 520 忻州窑矿 240 波 兰
240
胜利矿 250 台吉矿 550 德 国
300
陶庄矿 480 西安矿 340 英 国
600
表 2 冲击 地压次数与开采深度关系
冲击地压发生
次数和强度 发生次数 发生率/ %
发生冲击煤量/ t
200～400
4 14 5. 8
开 采 深 度/ m
400～500 500～600
文章编号: 1003- 5923( 2002) 02- 0027- 02
深部开采地压控制的研究
潘立友1, 郭明友2
( 1. 山东科技大学, 山东 泰安 271019; 2. 徐州师范大学 工学院, 江苏 徐州 221000)
摘 要: 系统地分析了煤矿深部开采地压控制的几个关键问题, 简述了深部地压特征、防治对策的研究进 展。最后指出该领域里令人关 注的力学问题。
反映, 表 3 为波兰冲击地压发生次数与开采深度的 关系, 具有明显的上升趋势。
表 1 冲击地压频度和强度与开采深度关系
矿名称
始发深度 H 0/ m
矿名称
始发深度 H 0/m
矿名称
始发深度 H 0/ m
天池煤矿 240 龙凤矿 300 南 非
300
门头沟矿 200 唐山矿 540 加拿大
180
城子矿 370 砚石台矿 235 前苏联
图 2 K max～H 曲 线
1. 3 支承压力沿底板传递规律 深部开采条件下, 由于岩体的力学性质较浅部
有所差异, 在支承压力作用下, 底板岩体的应力状 态发生变化, 呈现为应力传递深度和范围增加。根 据开滦矿区 12# 煤底板岩巷变形统计资料表明, 当 深度达到 800 m 以上时, 支承压力在底板岩体中 传递深度达 80 m 以上。如赵各庄矿十水平及其以 下巷道, 受采动影响后, 巷道受到损坏程度明显增 大。据统计: 十水平( 采深 876 m ) 巷道返 修率为 49. 9% , 十一水平巷道返修率 70% 左右, 而进入十 二水平, 绝大多数需返修。
( 1) 深部开采条件下采场支承压力的分布规 律。( 2) 不同的地质开采条件下, 地压动力现象与 采深的关系。( 3) 超过临界深度后, 巷道围岩破裂 失稳后的力学行为的研究。( 4) 动压( 扰动) 作用下 的巷道地压显现的力学机制及技术对策。
参考文献:
[ 1] 宋振骐. 关于煤矿安全开采决策关键技术的基础研究 的建议 [ J ] . 煤炭学报, 1994, 19( 1) : 1- 4.
A cco rding the ca lculat ion metho d o f contact size o f bro ken r ock blocks of main ro of in r ot ating , it is figured o ut cur ves of det ermining the insta bility ty pe. R eason o f pro cr eating er ro rs of t he tw o cur ves draw fr om sliding instability and r ota ting inst ability is demo nstr ated. It is given the cor rect deter mining cur ve of inst ability t ype for bro ken ro ck blo cks of main r oof , and the er r or s on the det ermining curv es in fo r etime liter ature is rectified.
9
9
32
32
180
1000
600～700
6 32 -
表 3 波兰冲击地压次数与采深的关系
开采深度/ m 百万吨煤冲击次数
100 238 292 332 386 445 553 4 12 23 39 83 142
ห้องสมุดไป่ตู้
3 采场地压
由于采场巷道围岩强度低, 进入深部后成为深 井软岩, 加之支承压力作用范围大, 采场巷道自稳 时间短、来压快, 底鼓巷道比重增加, 采用 U 型钢 拱形支架支护, 控制变形能力差, 对维护巷道不利, 回采期间返修率较高。根据赵各庄矿 1993～1995 年 采区实 测资 料统 计, 12# 煤 采面 走向 长 200～
我国部分矿井发生冲击地压的始发深度和国
外几个主要采矿国家的冲击地压始发深度见表 1。 从我国目前发生冲击地压较严重矿井的冲击统计 资料看, 随采深的增加, 冲击地压发生的频度和强 度增加, 表 2 为四川天池矿冲击次数与开采深度的 关系, 在开采深度 200～400 m 时冲击地压仅发生 4 次, 每次平 均冲击煤量 5. 8 t , 开 采深度增 加到 400～500m 、500～600 m 时, 冲击地压次数分别达 9 次, 冲击煤量分别为 180 t 和 1000 t 以上。开采深 度对冲击地压的影响在波兰和前苏联也有明显的
关键词: 深井地压; 深部开 采; 冲击地压 中图分类号: T D 324 文献标识码: A
在我国煤炭总储量中, 有 73. 2% 的储量埋深 在 600 m 以下, 随着煤炭资源的不断开发, 越来越 多的矿井进入深部开采。因此, 从长远看, 深部开采 的关键技术问题研究, 是我国进一步开发利用深部 煤炭资源具有战略意义的重大课题。
图 1 支承压力分布与采深的关系曲线
1. 2 采深与内应力场范围的关系 不同采深条件下, 支承压力集中系数 K 随采
深 H 的增加是逐渐减小的, 这说明随 H 的增加, 支承压力集中程度减小是由于在高应力作用下围 岩被压裂、变软, 从而造成高应力区范围变宽, 内应 力场范围随采深增加而变宽。根据赵各庄矿 2237
Y 12 = 0. 93( H / H 0 ) 3. 28 ( H 0 = 790. 0 m ) Y 9 = 1. 67( H / H 0) 2. 64 ( H 0 = 790. 0 m) 由此可见, 回采巷道不能单靠增加支架的承载 能力来限制减小围岩变形, 应从提高围岩自稳能力 和承载能力着手, 进行可缩性锚杆、围岩注浆及卸 压支护等二次支护的试验研究。
[ 2] 赵 本钧. 冲击 地压 及其 防治 [ M ] . 北 京: 煤 炭 工业 出版 社, 1995. 260- 265.
·28· 2002. №2 矿山压力与顶板管理
矿山压力
与顶板管理
ENGLISH ABSTRACTS
Research on curves of determining the instability type of broken rock blocks of main roof —— HO U Zhong -jie et c.
300 m , 从掘到开采结束时间为 9 个月, 十、十一、 十二水平平均返修次数分别 为 1. 3、1. 8、2. 4 次; 9# 煤回采巷道十、十一、十二水平平均返修次数分 别 为 2. 2、3. 3、4. 4 次。回 采 巷 道 均 采 用 棚 距 0. 5 m, 面积 7 m2 拱 型支架 支护, 十～ 十二 水平 12# 煤和 9# 煤的回采巷道返修次数与采深系数的 回归方程为:
矿山压力与顶板管理 2002. №2 ·27·
开采深度超过临界深度后, 煤层积聚的变形能 和弹性能增加。因此, 在一定的开采条件下, 如赵各 庄矿井口开阔向斜轴部区域的 12# 煤, 在采用分层 开采条件下, 在十一水平地压动力现象显现。同在 开平煤田北翼的唐山矿在采深+ 530 m 以上未发 生地压动力现象, 在- 530～- 600 m 时发生在“弧 岛 ”、“半 弧 岛”煤 柱 开 采 的 采 场, 当 采 深 达 到 - 630 m后, 在正常开采的工作面中也发生地压动 力现象, 说明地压动力现象的发生与采深有关。
矿井向深部延伸, 巷道地压大、支护困难的矛 盾突出, 巷道显现以底鼓为主。根据对深井巷道现 场 观测, 巷道底鼓现象具有以下特征: ( 1) 巷道底 鼓量大, 产生底鼓的巷道比例增加。( 2) 煤岩体蠕 变明显, 随深度增加, 巷道变形随时间变化而发展。 ( 3) 巷道底板岩体的破裂范围较大。( 4) 巷道的底 鼓受外界的扰动非常敏感。如赵各庄矿底板巷道受 动压影响, 十水平以下巷道采动影响后需返修。
Study on the separation and the broken law of top-coal in longwall top-coal caving mining —— JIA Guang -sheng etc.
T he paper analyses the influence o f cr acks on the breaking of to p-coal in longw all to p-coal caving mining . By the observ atio n in situ, the paper studies t he separ ation and bro ken law o f top-co al in differ ent distances t o the wall and different heig hts on suppor t.
工作面实测煤层深孔基点变形量和变形速度, 可获 得该工作面内应力场的范围达 15 m 以上, 较浅部 内应力场范围明显增加。
1 支承压力变化规律
1. 1 支承压力与采深的关系 根据深部开采的支承压力变化规律的有限元
模拟结果分析, 可以得到: 应力集中系数( K ) 随采 深的增加而呈减小的趋势, 煤壁前方支承压力的集 中程度降低, 支承压力峰值明显增大( 见图 1、2 所 示) 、支承压力分布规律为: 随采深的增加, 应力集 中程度减小, 而区域的宽度增加。
200
房山矿 520 忻州窑矿 240 波 兰
240
胜利矿 250 台吉矿 550 德 国
300
陶庄矿 480 西安矿 340 英 国
600
表 2 冲击 地压次数与开采深度关系
冲击地压发生
次数和强度 发生次数 发生率/ %
发生冲击煤量/ t
200～400
4 14 5. 8
开 采 深 度/ m
400～500 500～600
文章编号: 1003- 5923( 2002) 02- 0027- 02
深部开采地压控制的研究
潘立友1, 郭明友2
( 1. 山东科技大学, 山东 泰安 271019; 2. 徐州师范大学 工学院, 江苏 徐州 221000)
摘 要: 系统地分析了煤矿深部开采地压控制的几个关键问题, 简述了深部地压特征、防治对策的研究进 展。最后指出该领域里令人关 注的力学问题。
反映, 表 3 为波兰冲击地压发生次数与开采深度的 关系, 具有明显的上升趋势。
表 1 冲击地压频度和强度与开采深度关系
矿名称
始发深度 H 0/ m
矿名称
始发深度 H 0/m
矿名称
始发深度 H 0/ m
天池煤矿 240 龙凤矿 300 南 非
300
门头沟矿 200 唐山矿 540 加拿大
180
城子矿 370 砚石台矿 235 前苏联
图 2 K max～H 曲 线
1. 3 支承压力沿底板传递规律 深部开采条件下, 由于岩体的力学性质较浅部
有所差异, 在支承压力作用下, 底板岩体的应力状 态发生变化, 呈现为应力传递深度和范围增加。根 据开滦矿区 12# 煤底板岩巷变形统计资料表明, 当 深度达到 800 m 以上时, 支承压力在底板岩体中 传递深度达 80 m 以上。如赵各庄矿十水平及其以 下巷道, 受采动影响后, 巷道受到损坏程度明显增 大。据统计: 十水平( 采深 876 m ) 巷道返 修率为 49. 9% , 十一水平巷道返修率 70% 左右, 而进入十 二水平, 绝大多数需返修。
( 1) 深部开采条件下采场支承压力的分布规 律。( 2) 不同的地质开采条件下, 地压动力现象与 采深的关系。( 3) 超过临界深度后, 巷道围岩破裂 失稳后的力学行为的研究。( 4) 动压( 扰动) 作用下 的巷道地压显现的力学机制及技术对策。
参考文献:
[ 1] 宋振骐. 关于煤矿安全开采决策关键技术的基础研究 的建议 [ J ] . 煤炭学报, 1994, 19( 1) : 1- 4.
A cco rding the ca lculat ion metho d o f contact size o f bro ken r ock blocks of main ro of in r ot ating , it is figured o ut cur ves of det ermining the insta bility ty pe. R eason o f pro cr eating er ro rs of t he tw o cur ves draw fr om sliding instability and r ota ting inst ability is demo nstr ated. It is given the cor rect deter mining cur ve of inst ability t ype for bro ken ro ck blo cks of main r oof , and the er r or s on the det ermining curv es in fo r etime liter ature is rectified.
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1000
600～700
6 32 -
表 3 波兰冲击地压次数与采深的关系
开采深度/ m 百万吨煤冲击次数
100 238 292 332 386 445 553 4 12 23 39 83 142
ห้องสมุดไป่ตู้
3 采场地压
由于采场巷道围岩强度低, 进入深部后成为深 井软岩, 加之支承压力作用范围大, 采场巷道自稳 时间短、来压快, 底鼓巷道比重增加, 采用 U 型钢 拱形支架支护, 控制变形能力差, 对维护巷道不利, 回采期间返修率较高。根据赵各庄矿 1993～1995 年 采区实 测资 料统 计, 12# 煤 采面 走向 长 200～
我国部分矿井发生冲击地压的始发深度和国
外几个主要采矿国家的冲击地压始发深度见表 1。 从我国目前发生冲击地压较严重矿井的冲击统计 资料看, 随采深的增加, 冲击地压发生的频度和强 度增加, 表 2 为四川天池矿冲击次数与开采深度的 关系, 在开采深度 200～400 m 时冲击地压仅发生 4 次, 每次平 均冲击煤量 5. 8 t , 开 采深度增 加到 400～500m 、500～600 m 时, 冲击地压次数分别达 9 次, 冲击煤量分别为 180 t 和 1000 t 以上。开采深 度对冲击地压的影响在波兰和前苏联也有明显的
关键词: 深井地压; 深部开 采; 冲击地压 中图分类号: T D 324 文献标识码: A
在我国煤炭总储量中, 有 73. 2% 的储量埋深 在 600 m 以下, 随着煤炭资源的不断开发, 越来越 多的矿井进入深部开采。因此, 从长远看, 深部开采 的关键技术问题研究, 是我国进一步开发利用深部 煤炭资源具有战略意义的重大课题。
图 1 支承压力分布与采深的关系曲线
1. 2 采深与内应力场范围的关系 不同采深条件下, 支承压力集中系数 K 随采
深 H 的增加是逐渐减小的, 这说明随 H 的增加, 支承压力集中程度减小是由于在高应力作用下围 岩被压裂、变软, 从而造成高应力区范围变宽, 内应 力场范围随采深增加而变宽。根据赵各庄矿 2237
Y 12 = 0. 93( H / H 0 ) 3. 28 ( H 0 = 790. 0 m ) Y 9 = 1. 67( H / H 0) 2. 64 ( H 0 = 790. 0 m) 由此可见, 回采巷道不能单靠增加支架的承载 能力来限制减小围岩变形, 应从提高围岩自稳能力 和承载能力着手, 进行可缩性锚杆、围岩注浆及卸 压支护等二次支护的试验研究。
[ 2] 赵 本钧. 冲击 地压 及其 防治 [ M ] . 北 京: 煤 炭 工业 出版 社, 1995. 260- 265.
·28· 2002. №2 矿山压力与顶板管理
矿山压力
与顶板管理
ENGLISH ABSTRACTS
Research on curves of determining the instability type of broken rock blocks of main roof —— HO U Zhong -jie et c.
300 m , 从掘到开采结束时间为 9 个月, 十、十一、 十二水平平均返修次数分别 为 1. 3、1. 8、2. 4 次; 9# 煤回采巷道十、十一、十二水平平均返修次数分 别 为 2. 2、3. 3、4. 4 次。回 采 巷 道 均 采 用 棚 距 0. 5 m, 面积 7 m2 拱 型支架 支护, 十～ 十二 水平 12# 煤和 9# 煤的回采巷道返修次数与采深系数的 回归方程为:
矿山压力与顶板管理 2002. №2 ·27·
开采深度超过临界深度后, 煤层积聚的变形能 和弹性能增加。因此, 在一定的开采条件下, 如赵各 庄矿井口开阔向斜轴部区域的 12# 煤, 在采用分层 开采条件下, 在十一水平地压动力现象显现。同在 开平煤田北翼的唐山矿在采深+ 530 m 以上未发 生地压动力现象, 在- 530～- 600 m 时发生在“弧 岛 ”、“半 弧 岛”煤 柱 开 采 的 采 场, 当 采 深 达 到 - 630 m后, 在正常开采的工作面中也发生地压动 力现象, 说明地压动力现象的发生与采深有关。