第四章--冲击地压预测方法
2024年冲击地压预防技术(三篇)

2024年冲击地压预防技术1.冲击矿压现象及特点冲击地压(岩爆)是井巷或工作面周围岩体,由于弹性变形能的瞬时释放而产生的一种以突然、急剧、猛烈的破坏为特征的动力现象。
根据原岩(煤)体应力状态不同,冲击地压可分为3类:重力型冲击地压、构造应力型冲击地压、中间型或重力一构造型冲击地压。
冲击地压的特点:(1)一般没有明显的预兆,难于事先确定发生的时间、地点和冲击强度;(2)发生过程短暂,伴随巨大声响和强烈震动;(3)破坏性很大,有时出现人员伤亡。
2.冲击地压的预测方法目前,冲击地压的预测方法主要有以下几种:(1)钻屑法。
钻屑法是通过在煤体中打小直径(42^50~)钻孔,根据排出的煤粉量及其变化规律以及钻孔过程中的动力现象鉴别冲击危险的一种方法,目前在我国应用较普遍。
钻屑法是我国《煤矿安全规程》规定采用的冲击危险程度监测和解危措施效果检验的主要方法。
(2)声发射和微震监测方法。
声发射监测的过程主要是对冲击地压前兆信息的统计,冲击危险的判别依据是能率、事件频度及其变化规律,单个声发射事件的幅度、延续时间、频率等参数作为判别冲击危险的参考指标。
(3)综合指数法。
综合指数法是在进行采掘工作前,首先分析影响冲击地压发生的主要地质和开采技术因素,在此基础上确定各个因素对冲击地压的影响程度及其冲击危险指数,然后综合评定冲击地压危险状态的一种区域预测方法。
3.冲击地压的防治措施根据发生冲击地压的成因和机理,防治措施分为两大类:一类是防范措施;另一类是解危措施。
(1)防范措施。
防范措施主要包括:预留开采保护层;尽量少留煤柱和避免孤岛开采;尽量将主要巷道和硐室布置在底板岩层中;回采巷道采用大断面掘进;尽可能避免巷道多处交叉;加强顶板控制;确定合理的开采程序;煤层预注水,以降低煤体的弹性和强度;等等。
(2)解危措施。
冲击地压解危措施包括卸载钻孔、卸载爆破、诱发爆破和煤层高压注水等。
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冲击地压预测与控制体系

冲击地压预测与控制体系近年来,随着城市化进程的加速和人口的不断增长,地下空间的利用日益广泛,如地下车库、地铁、地下商业区等,与此同时,冲击地压问题也越来越引起人们的重视。
什么是冲击地压?冲击地压是地下工程施工过程中的一种常见问题之一。
它是由于地下机械施工和地面交通运输引起的地面沉降而造成的压力。
地下工程施工过程中,地下土体受到机械作用仍处于固结状态,当土体固结完成后会产生一定的沉降,称为基础沉降。
当土体固结过程中,由于机械振动、掏洞等原因,土体的应力状态发生变化,导致土体重新固结,造成冲击地压。
冲击地压对地下工程的影响冲击地压的产生会导致以下问题:1. 对地下结构物造成严重的变形和损坏,增加了地下工程的成本。
2. 引发地面塌陷和地面陷落的风险,威胁行人和车辆的安全。
3. 对地下水、燃气、电力等管道构成危害,造成财产损失和环境污染。
冲击地压预测与控制体系面对冲击地压这一重要问题,建立预测与控制体系变得至关重要。
下面我们将详细介绍冲击地压预测与控制体系的组成部分。
1.冲击地压预测方法冲击地压的预测方法主要包括:土工试验法、数值模拟法、实验模拟法和依据经验进行预测。
不同方法的适用范围和精度各有不同。
目前,数值模拟法已经成为了最为普遍和可靠的方法。
数值模拟法主要是采用基于有限元分析技术的程序,通过模拟地下结构工程施工过程和土体响应来预测冲击地压。
2.冲击地压监测技术冲击地压的监测技术主要包括以下几种方法:地质勘测、变形监测、应力监测、声振监测和水文监测。
其中变形监测是冲击地压监测的核心内容,可以通过测量变形增量、变形速率等参数来判断冲击地压的严重程度。
3.冲击地压控制技术为了控制冲击地压的产生,需要采取以下措施:(1)采用合适的施工方法和技术,减少对土体的振动和掏洞的影响。
(2)加强地下工程施工中的监测工作,及时发现冲击地压的迹象。
(3)采用防护措施进行控制,例如在地下结构物周围加固地基、加装护墙和减压孔等。
防治煤矿冲击地压细则模版(三篇)

防治煤矿冲击地压细则模版一、前言煤矿冲击地压是煤矿生产过程中常见的地质灾害之一,对矿井运营和矿工的安全造成严重威胁。
为了有效防治煤矿冲击地压,保障矿工的生命财产安全,制定本防治煤矿冲击地压细则模版,指导煤矿管理人员和矿工全面了解冲击地压的特点、预测方法和防治措施,提高煤矿的安全运营水平。
二、冲击地压的特点1. 定义:煤矿工作面推进引起煤层或附近岩层破裂变形,产生的超前破碎带、推进压实带及支承封闭带导致矿井压力骤增,引起的一种地质灾害称为冲击地压。
2. 特点:a) 冲击地压具有突发性和不可预测性,瞬间发生压力增大,矿井的稳定性瞬间发生变化。
b) 冲击地压范围广,不仅限于工作面附近,还可能影响到矿井的整体稳定。
c) 冲击地压扩展速度快,对矿工安全威胁大。
三、冲击地压的预测方法1. 监测法:a) 设置压力监测点,监测矿井中的应力、位移等参数,通过参数变化来判断是否存在冲击地压的风险。
b) 利用地下水位的变化来判断是否存在冲击地压的风险。
2. 数值模拟法:a) 根据矿井的地质条件和采矿工艺参数,建立煤层的数值模型,模拟煤层的变形和破裂过程,预测冲击地压的发生可能性。
b) 利用FLAC、UDEC等数值模拟软件进行模拟计算,得出冲击地压发生的概率和范围。
3. 经验判断法:a) 根据矿井历史上的冲击地压记录,总结经验规律,判断当前矿井是否存在冲击地压的可能性。
b) 预测方法简单直观,适用于没有监测设备和计算机模拟软件的矿井。
四、防治冲击地压的措施1. 建立健全的管理制度:a) 制定冲击地压防治方案,明确责任人和工作流程。
b) 定期组织冲击地压防治培训,提高管理人员和矿工的冲击地压防治意识和技能。
c) 加强对采矿工艺参数的控制和监督,确保安全生产。
2. 工作面支护措施:a) 选用合适的支护材料和支护方式,提高工作面的稳定性。
b) 加强锚杆支护的施工质量控制,确保锚杆的支护效果。
c) 设置合理的支护带,避免冲击地压的扩展。
冲击地压及防治技术培训

兴隆庄煤矿冲击地压及防治技术培训本培训共分为六讲第一讲冲击地压概述第二讲冲击地压发生的机理第三讲冲击地压的影响因素第四讲冲击地压预测方法第五讲冲击地压防治措施1 冲击地压概述1。
2 冲击地压的显现特征(1)突发性:冲击地压发生前一般无明显前兆,冲击过程短暂,难以确定发生的时间、地点的强度。
(2)多样性:一般表现为煤爆(煤壁爆裂、小块抛射)、浅部冲击和深部冲击。
最常见的是煤层冲击,也有顶板冲击和底板冲击,少数矿井发生岩爆。
(3)破坏性:往往造成煤壁片帮、顶板可能有瞬间明显下沉;有时底板突然鼓起甚至接顶;常常有大量煤块甚至上百立方米的煤体突然破碎并从煤壁抛出,堵塞巷道,破坏支架;从后果来看冲击地压往往造成人员伤亡和巨大的生产损失。
(4)复杂性:在自然地质条件上,除褐煤以外的各种煤种都记录到冲击现象,采深从200~1000m,各种地质条件都发生过冲击地压.在生产技术条件上,各种采煤方法都出现了冲击地压.1.2 冲击地压的分类(一)根据显现强度及其对煤和岩层、支架、设备的破坏程度分(分为四类)1.弹射:单个碎块从煤岩体表面弹射出来,并伴有强烈的声响。
2.煤炮(深部冲击):深部的煤岩体发生破坏,但煤或岩石不向已采空间内抛出,只有片帮或散落现象,岩体震动,伴有声响,有时产生煤尘.3.微冲击:煤或岩石向已采空间抛出,但对支架和设备无损害,围岩震动,伴有很大声响,产生煤尘,在瓦斯煤层中可能有大量瓦斯涌出。
4.强冲击:部分煤或岩体急剧破坏,大量的煤或岩石向已采空间抛出,出现支架折损、设备移动和围岩强烈震动,伴有巨大声响,形成大量煤尘.(三)根据煤岩体应力来源及加载方式分(分为四种类型)1.重力型主要受重力作用,没有或只有少量构造应力的影响而引起的冲击地压.2.构造型主要受构造应力作用引起的冲击地压。
3.震动型煤岩体受震动载荷而产生的冲击地压,它与重力型冲击地压的区别在于载荷的类型为脉冲式动载,载荷方向与震动波的传播形式和途径有关。
冲击地压预测与防治

冲击地压预测与防治近年来,随着经济的不断发展,地下工程建设也越来越多,而地下工程所面临的一个难题,便是地压安全。
地压是指由于地质力的作用,土体水平和垂直变形引起的地表面和结构体受到的压力。
在地下工程建设中,如果未能及时预测和控制地压,就会造成严重的后果。
本文就冲击地压预测与防治的问题进行探讨。
一、地压所带来的危害地下工程建设时,地压是一个十分棘手的问题。
如果地压没有得到及时的预测和控制,就会产生严重的危害。
首先,地压会导致土体变形,从而影响地面和建筑物的安全。
其次,地压还会引起土体结构破坏,从而引发地面塌陷,严重威胁工程和人员的安全。
最后,如果地压没有及时得到有效的控制和处理,还会对地下管道和设施产生影响,直接危及市民的生命安全。
二、地压预测的方法早期的地下工程建设,只能通过排除岩石和土体的松散程度,大致估算地压系数的大小。
随着科技的发展,现在地压预测有了更为准确的方法:1、测量法:利用专业的仪器进行现场实测分析,得出地下土壤的承载能力、变形模式等。
2、理论计算法:利用有限元方法,通过建立数学模型,分析地下土体的应力状态,并得出地压的大小和影响范围。
3、综合法:综合运用各种方法,包括实测数据、理论计算和经验判断,综合得出地压的大小和变形程度。
三、地压防治的方法预测地压的大小和分布范围后,还需要进行地压防治。
地压防治方法主要有以下几个:1、固化法:通过注浆、喷浆、灌浆等固化材料来增强地下土体的承载力和稳定性,达到控制地压的目的。
2、疏浚法:即用人工或机械将土石松散开,使其能够松散自由地流动,改善土体结构,达到减小地压系数的目的。
3、降水法:大量的降水使得地下土壤松散变形,但如果过量的降水则会导致饱和状态,产生其他风险,必须慎用。
四、地压防治需注意的问题地压的影响非常严重,因此,在进行地下工程建设时,必须注意以下几个问题:1、充分的调查研究:在进行地下工程建设之前,必须充分的进行区域调查、地形地貌地质勘察等,寻找任何可能产生的潜在风险,避免造成潜在的安全问题。
冲击地压预测预报制度

冲击地压预测预报制度冲击地压是指开采过程中出现瞬时涌出大量地层水和煤层气所引发的地质灾害。
在煤炭采掘过程中,冲击地压是一种常见的危险因素。
为了防范和控制冲击地压事故的发生,预测预报制度是非常重要的。
预测预报的必要性冲击地压突发性强,预防难度高,常常会造成人员伤亡和财产损失。
煤炭生产企业需要建立预测预报机制,及时预警及采取行动,以降低事故发生概率和减轻事故影响。
预测预报的方法地质条件法地质条件法是一种基于煤层地质条件来预测冲击地压的方法。
该方法根据煤层的厚度、倾角、长度等特征,以及煤层下的地层、构造、水文地质情况等因素,综合判断该采区是否易发生冲击地压。
数学模型法数学模型法是利用数学模型来分析冲击地压的发生和演化规律,建立数学预测模型,对未来可能发生的冲击地压进行预测。
该方法需要对冲击地压的发生机理有较深入的认识,并且需要大量的数据支持。
岩层压力法岩层压力法是根据岩石力学、岩层压力理论和实际采矿工程情况,建立岩层受力状态模型,以预测冲击地压的发生。
该方法在实践中应用较为广泛。
预测预报的步骤预测预报制度主要包括四个步骤:预测通过采用地质条件法、数学模型法、岩层压力法等方法,对采矿区域进行分析和预测,预测该采区的冲击地压易发性和危险性。
预警当预警值达到预定的危险级别时,及时向相关人员发出预警信息,采取应急措施,避免事故的发生。
预报在发现冲击地压的迹象时,及时向煤炭生产企业和相关单位发布预报信息,指导采取针对性的防范措施,避免冲击地压事故的发生。
报告对预测和预报的结果进行报告,及时总结分析,对预测预报方法进行改进和完善。
结语建立冲击地压预测预报制度是煤炭企业的重要任务,对降低煤矿事故发生率、改善采煤环境、提高经济效益等方面都有积极的作用。
要选择合适的预测预报方法,完善预报制度,做好预警措施,才能预防和控制冲击地压事故的发生。
防煤矿冲击地压培训教案

防煤矿冲击地压培训教案第一章:煤矿冲击地压概述1.1 冲击地压的定义1.2 冲击地压的危害1.3 冲击地压的产生原因1.4 冲击地压的分类与特点第二章:煤矿冲击地压的预测与预防2.1 冲击地压的预测方法2.2 冲击地压的预防措施2.3 冲击地压监测技术2.4 冲击地压的安全防范对策第三章:煤矿冲击地压事故案例分析3.1 国内外煤矿冲击地压事故案例3.2 事故案例的原因分析3.3 事故案例的教训与启示3.4 事故案例的应急处理与救援第四章:煤矿冲击地压的安全管理4.1 冲击地压安全管理的重要性4.2 冲击地压安全管理制度与规定4.3 冲击地压安全管理人员职责4.4 冲击地压安全培训与教育第五章:煤矿冲击地压的应急处置与救援5.1 冲击地压事故的应急预案5.2 冲击地压事故的救援措施5.3 冲击地压事故的现场处理5.4 冲击地压事故的后续处理与总结第六章:煤矿冲击地压的力学原理6.1 冲击地压的力学模型6.2 煤岩体的力学性质6.3 冲击地压的力学机制6.4 冲击地压的力学计算方法第七章:煤矿冲击地压的工程技术措施7.1 冲击地压治理技术7.2 冲击地压控制技术7.3 冲击地压加固技术7.4 冲击地压防治工程案例第八章:煤矿冲击地压的安全检测与评价8.1 冲击地压检测技术8.2 冲击地压评价方法8.3 冲击地压风险评估8.4 冲击地压安全监测系统第九章:煤矿冲击地压的员工培训与素质提升9.1 冲击地压培训内容与方法9.2 冲击地压培训计划与实施9.3 冲击地压培训的效果评估9.4 冲击地压培训的优秀实践与经验分享第十章:煤矿冲击地压的可持续发展与未来趋势10.1 冲击地压防治技术的创新与发展10.2 冲击地压安全管理与控制的趋势10.3 冲击地压事故预防与救援的先进技术10.4 煤矿冲击地压的绿色开采与可持续发展重点和难点解析一、煤矿冲击地压概述难点解析:冲击地压的产生原因、危害及其与煤矿安全生产的关系二、煤矿冲击地压的预测与预防难点解析:冲击地压监测技术的应用、冲击地压安全防范对策的制定三、煤矿冲击地压事故案例分析难点解析:事故案例的应急处理与救援、事故案例的后续处理与总结四、煤矿冲击地压的安全管理难点解析:冲击地压安全管理人员职责的界定、冲击地压安全培训与教育的实施五、煤矿冲击地压的应急处置与救援难点解析:冲击地压事故的现场处理、冲击地压事故的后续处理与总结六、煤矿冲击地压的力学原理难点解析:冲击地压的力学机制、冲击地压的力学计算方法七、煤矿冲击地压的工程技术措施难点解析:冲击地压加固技术的选择、冲击地压防治工程案例的分析八、煤矿冲击地压的安全检测与评价难点解析:冲击地压风险评估、安全监测系统的建立与维护九、煤矿冲击地压的员工培训与素质提升难点解析:冲击地压培训的效果评估、优秀实践与经验分享十、煤矿冲击地压的可持续发展与未来趋势难点解析:冲击地压事故预防与救援的先进技术、绿色开采与可持续发展的实践全文总结与概括:本教案全面介绍了煤矿冲击地压的基本概念、预测预防、事故案例分析、安全管理、应急处置与救援、力学原理、工程技术措施、安全检测与评价、员工培训与素质提升以及可持续发展与未来趋势。
基于距离判别分析法的冲击地压预测

基于距离判别分析法的冲击地压预测引言:在矿山、隧道、地铁以及建筑工程等地下工程中,冲击地压是一种常见的地下工程灾害,也是工程设计与施工中亟待解决的重要问题之一、冲击地压的预测可以帮助工程师了解地下岩体的力学特性,并采取相应的安全措施,以确保地下工程的稳定和安全。
本文将介绍一种基于距离判别分析法的冲击地压预测方法。
一、冲击地压的背景冲击地压是指地下开挖工程中,由于地下岩体受到开挖释放的围压影响而导致岩体的瞬时破裂和变形,进而产生的一种动力作用。
冲击地压常常伴随着地面、隧道或地铁车站的下沉、裂缝和坍塌等地下工程灾害。
因此,预测冲击地压是工程设计和施工中至关重要的一步。
二、冲击地压预测的现状目前,冲击地压的预测方法主要有经验公式法、概率统计法和数值模拟法等。
但是,这些方法都存在一定的局限性。
经验公式法只适用于特定地区、特定条件下的工程,对于复杂工程条件下的冲击地压预测不够准确。
概率统计法的精度受到观测数据的限制,且其依赖于大量的现场监测数据。
数值模拟法需要大量的计算资源和时间,对于大规模工程的运行速度有限。
1.数据采集和预处理:首先,收集与冲击地压相关的数据,包括地下岩体的物理特性、地下开挖工程的参数以及冲击地压的监测数据等。
然后对数据进行预处理,包括数据清洗、归一化等。
2.特征选择:选择与冲击地压相关的特征参数,如地下岩体的强度指标、应力状态、地下开挖工程的参数等。
通过特征选择,可以减少数据维度,提高模型的准确性。
3.数据训练:利用已知冲击地压数据进行模型的训练,确定判别函数的参数。
常用的训练算法包括最小二乘法、最大似然法等。
4.预测与评估:利用训练得到的判别函数,对新的冲击地压数据进行预测。
同时,通过与实际观测数据进行比对,评估预测结果的准确性和可靠性。
四、基于距离判别分析法的优势和挑战1.模型简单易懂,易于实际应用。
2.通过特征选择,可以减少模型的复杂度,提高预测的准确性。
3.对于特征向量和训练数据的选择不敏感,具有较高的鲁棒性。
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第四章冲击地压预测方法第一节概述冲击地压预测是防治工作的重要部分。
准确的预测对及时采取区域性防范措施和局部性解危措施十分重要。
冲击地压的预测包括时间、地点和规模。
它包括在实验室对煤层的力学性质和冲击倾向鉴别及在采掘过程中对冲击危险程度的鉴别。
所谓冲击危险是指发生冲击地压的可能性。
冲击危险程度是指发生冲击地压的规模。
预先查明矿区各矿井有冲击危险的煤层就可以制定合理的矿区规划和矿井设计,采用正确的开拓开采方式,从根本上消除或减缓冲击地压危害。
在有冲击地压危险的矿井进行采掘过程中的预测,可以指导人们在危险区及时采取治理措施,避免冲击地压危害。
因此,冲击地压预测工作可以分阶段进行,在煤田地质勘探阶段,利用钻孔岩芯进行力学试验,测定煤岩的冲击倾向性。
利用详查和精查勘探中的资料评价影响冲击地压的主要地质因素,包括埋藏深度、地质构造、顶底板,尤其是老顶的岩性及厚度、煤岩强度及变形特性等;在矿井建设阶段,利用井巷揭露出的煤层和岩层进行进一步的力学试验,评价煤岩层的冲击倾向和分析新获得地质资料,选择合理的开采方法和相应的防范措施;对于生产矿井,开采到一定深度(始发深度)后,应按照《冲击地压煤层安全开采暂行规定》进行管理。
由于冲击地压一般发生在采掘工作面及其附近地段,因此要在生产过程中进行经常性的冲击危险预测工作,以便及时地采取解危措施,保证安全生产。
冲击地压的预测是基于对冲击地压发生机理的认识。
目前冲击地压的预测都是围绕冲击地压发生的强度条件和能量条件进行的。
通过对煤岩体的应力水平和分布状态以及能量积蓄和释放等变化进行监测,在时空上判断煤岩体破坏形式、规模和释放能量的大小,并以此来进行冲击地压的预测。
一般情况下,冲击地压发生在采掘工作面的应力集中区。
应力集中产生于开采深度大(自重应力),岩体中存在地质构造应力,采掘空间周围应力集中,残留煤柱边缘区,断层和相邻采掘空间的附加应力等。
它的峰值越大,峰值位置距离煤壁越近,发生冲击地压的危险性越大。
支承压力使煤层受到压缩,顶底板发生闭合变形。
冲击地压发生前煤岩变形停滞,顶底板移动速度变缓,煤由工作面压出(煤层侧向变形)也变缓。
受到压缩的煤层和发生变形的顶底板以弹性变形的方式承受高压,并积存大量变形能。
通过监测变形能变化引起的声发射和微震活动,就可推断冲击危险程度。
积存能量多,冲击危险性就大。
如果是经多次释放,则释放的规模小。
如果是一次集中释放,则冲击强烈。
这种煤层(矿层)及其围岩的应力、应变和变形能的变化与冲击地压的关系,就是预测冲击危险的基础。
煤岩力学性质的测定工作及冲击倾向性鉴别应遵照煤炭部颁发的《煤和岩石物理力学性质测定方法》和煤炭行业标准《煤层冲击倾向性分类及指数的测定方法》及《岩石冲击倾向性分类及指数的测定方法》进行。
如同冲击倾向鉴别一样,判别冲击危险程度也需一些具体的判别条件。
各种预测方法的冲击危险判据的建立,必须针对具体、生产地质条件,采取理论联系实际,实验室试验与现场试验相结合的方法具体确定。
冲击地压的预测方法,除了以往的经验类比法外,大致可以分为两类。
一类是以钻屑法为主的局部探测法,包括煤岩体变形观测法(顶板动态、围岩变形)、煤岩体应力测量法(相对应力测量,绝对应力测量)、流动地音检测法、岩饼法等,主要用于探测采掘局部区段的冲击危险程度。
这类方法简便易行,直观可靠,已经得到广泛应用。
其缺点是预测工作在时间和空间上不连续,费工费时;第二类是系统监测法,包括地音系统监测法和微震系统监测法,以及其它地球物理方法(电磁辐射、地温、地磁等)。
根据连续记录煤岩体内出现的动力现象预测冲击地压危险状态。
所依据的基本条件是岩体结构的危险破坏过程,是以超前出现的一系列物理现象为信息的。
这些物理现象的出现被视为动力破坏的前兆。
通常是在井上下设置测点,建立冲击危险区的监测网,把连续收集记录的地音和微震信号传输到监测站,利用计算机自动进行数据整理和加工分析,预测监测区的冲击危险。
这类方法可以实现在空间上和时间上的连续监测。
但维护管理较困难,分析数据和判定煤岩体的力学状态难度较大,需要经过长期试验,积累大量经验数据,方可准确预测。
第二节经验类比法发生过冲击地压的矿井都积累了一些经验教训,对以往经验教训做出规律性的总结,并用于指导本矿或相似条件的其它矿井冲击地压煤层安全开采的方法称为经验类比法。
在总结和使用经验类比法时,应着重考虑下列因素:本矿和邻矿的冲击地压现状和发展趋势;本煤层或邻层、邻区已发生过冲击地压;煤层老顶为厚5m以上、单轴抗压强度大于70MPa的坚硬岩层;岛形或半岛形煤柱;支承压力影响区;上部或下部遗留煤柱或回采边界,煤层厚度或倾角突然变化区;褶曲或断裂构造带等。
就整个矿井而言,通过地质条件和开采技术条件的分析,可以圈定冲击地压可能发生的区域。
随着开采深度的延深,当煤岩体应力满足强度条件时就可能发生冲击地压。
始发冲击的深度通常称临界深度。
从始发深度起,冲击地压就可能在煤柱、煤层凸出部位和邻近煤柱的上下煤层区段发生,并随着开采水平的延深,冲击地压发生地点和范围也随之扩大。
所有靠近采掘工作面的区域,煤层厚度和倾角突然变化的区域,以及地质构造带都可能成为发生冲击地压的危险区域。
根据地质条件和生产技术条件的分析,按照第三章论述的冲击地压发生条件和影响因素,首先应该圈定以下区域为冲击地压特别危险区:1)断层、褶曲、煤层突然变化区域。
2)采空区周围。
3)本层或邻层的开采边界或遗留煤柱影响区。
4)工作面前方回采巷道或其它巷道。
在掘进巷道和进行回采时,冲击危险的客观标志是生产过程(打眼放炮、风镐落煤、采煤机割煤等)中伴随有弹射、微冲击现象。
这些现象通常不是个别出现的,而是伴随一定采掘过程而出现的性质相同的一系列现象。
例如掘进工作面中的弹射,通常是在每次掏槽爆破之后立即发生。
在采煤工作面,每次放炮以后半小时内出现相当强烈的弹射。
如果是在有冲击危险的煤层中打眼和割煤就会频繁地发生弹射和微冲击现象。
影响冲击地压的主要因素有地质方面的因素(如开采深度、煤层的物理力学特性、顶板岩层的结构特征、地质构造等),也有开采技术方面的因素(如上覆煤层的停采线、残采区、采空区、煤柱、老巷、开采区域的大小等)。
根据这些冲击地压影响因素的分析,确定采掘工作面周围采矿地质条件的每个因素对冲击地压的影响程度,以及确定各个因素对冲击地压危险状态影响的指数,将其综合起来,就可以形成冲击地压危险状态等级评定的综合指数法,从而为冲击地压的治理打下基础。
一、影响冲击地压危险状态的地质因素及指数影响冲击地压的主要因素有开采深度、顶板坚硬岩层、构造应力集中、煤层冲击倾向性等。
表4-1为采掘工作面周围地质条件影响冲击地压危险状态的因素及指数。
这样,就可以根据表4-1,用公式(4-1)来确定采掘工作面周围采矿地质条件对冲击地压危险状态的影响程度以及确定冲击地压危险状态等级评定的指数W t1。
111m ax11∑∑===n i i n i it WWW (4-1)式中:W t1 ——采矿地质因素确定的冲击地压危险指数。
W imax ——表4-1中第i 个地质因素的中的最大指数值。
W i ——采掘工作面周围第i 个地质因素的实际指数。
n 1 ——地质因素的数目。
二、影响冲击地压危险状态的开采技术因素及指数同样,根据开采技术条件、开采历史,煤柱、停采线等这些开采历史和开采技术因素,确定响应的影响冲击地压危险状态的指数,从而为冲击地压的预测预报和危险性评价,冲击地压的治理提供依据。
表4-2为我们研究的采掘工作面周围的开采技术因素对冲击地压的影响程度及指数。
表4-2 开采技术条件影响冲击地压危险状态的因素及指数这样,可以根据表4-2,用下式来确定采掘工作面周围开采技术条件对冲击地压危险状态的影响程度及冲击地压危险状态等级评定的指数W t2。
2212max1n ii t n i i WW W===∑∑ (4-2)式中:W t2 —— 开采技术因素确定的冲击地压危险指数;W imax ——表4-2中第i 个开采技术因素的危险指数最大值; W i ——采掘工作面周围第i 个开采技术因素的实际危险指数; n 2 ——开采技术因素数目。
三、冲击地压危险程度的预测预报以上给出了采掘工作面周围地质因素和采矿技术因素对冲击地压的影响程度及冲击地压危险状态等级评定的指数W t1 和W t2的具体表表达式,根据这两个指数,用下式就可以确定出采掘工作面周围冲击地压危险状态等级评定的综合指数W t 。
{} ,max 21t t t W W W = (4-3)式中,W t 为某采掘工作面的冲击地压危险状态等级评定综合指数,以此可以圈定冲击地压危险程度。
a) W t <0.3,为无冲击危险。
b) W t =0.3~0.5,为弱冲击危险。
c) W t =0.5~0.75,为中等冲击危险。
d) W t =0.75~0.95,为强冲击危险。
e) W t >0.95,为不安全。
应该指出,利用上述调查分析的数据,对大范围的冲击地压危险进行预测十分必要。
可以通过数值分析的方法,包括有限元法,边界元法等,在开采计划制定阶段,或在开采过程中,对相应的区域进行岩体应力分布计算。
这对预测大范围的冲击危险是有一定作用的。
便于在开采设计中提前采取必要的防范措施。
第三节 钻屑法预测冲击地压的常规方法主要根据两个条件,一是煤的冲击倾向,二是支承应力带特征,即支承压力峰值大小及其距煤壁的远近。
如果支承压力参数达到临界值,并且煤层又具有冲击倾向,那么冲击地压就可能发生。
对于煤的冲击倾向可以先通过经验类比法估测,进而进行实验室试验确定。
而支承压力带参数的测定,一般多采用钻屑法探测。
钻屑法是通过在煤层中打直径为42~50mm 的钻孔,根据排出的煤粉量及其变化规律和有关动力效应,鉴别冲击危险的一种方法。
由于这种方法能同时检测多项与冲击地压有关的因素,而且简便易行,所以成为普遍采用的一种方法。
《煤矿安全规程》中规定“开采有冲击地压的煤层时,冲击危险程度和采取措施后的实际效果,可采用钻粉率指标、地音法、微震法等方法确定”,在《冲击地压煤层安全开采暂行规定》中不仅规定了采用钻屑法预测冲击危险程度,而且制定了钻屑法试行技术规范。
因此钻屑法的实施应该按照技术规范进行。
钻屑法的基本理论和最初试验是20世纪60年代由德国和苏联的学者实现的。
该方法基于受压煤层中钻小直径钻孔,当钻孔进入煤体高应力区域时,钻进过程呈现动态特征,孔壁煤体部分可能突然挤入孔内,并伴有振动、声响或微冲击等钻孔效应,单位长度上排出的煤粉量大于正常排粉量,钻屑粒度增大,以及随之出现的卡钻现象。
当单位长度的排粉率增大到标定值时,表示高应力和冲击危险状态。
我国从20世纪70年代开始了钻屑法的试验研究。