沖擊地壓預(yù)測(cè)與控制體系
評(píng)論: 更新日期:2010年10月11日
回采工作面推進(jìn)過(guò)程中發(fā)生威脅安全生產(chǎn)的沖擊地壓,是有條件的,有規(guī)律的。實(shí)踐證明威脅安全生產(chǎn)的沖擊地壓發(fā)生的條件是:
1)開(kāi)采煤層具有“沖擊傾向性”。
2)工作面推進(jìn)部位煤層中聚集有足以產(chǎn)生沖擊性破壞的壓縮彈性能。該壓縮彈性能的來(lái)源可以是殘余構(gòu)造應(yīng)力,也可以是采動(dòng)形成的高峰應(yīng)力。
3)破煤放頂生產(chǎn)過(guò)程;頂板裂斷來(lái)壓等誘發(fā)沖擊能量,達(dá)到促使該部位彈性能釋放的界限。
4)工作面及超前兩巷煤幫沒(méi)有形成足以緩沖的超前破壞區(qū)間。
同時(shí)具備上述條件的要求,決定了回采工作面推進(jìn)過(guò)程中破壞性沖擊地莊發(fā)生時(shí)間和地點(diǎn)的規(guī)律性。其中:避免把開(kāi)切眼布置在構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)中或臨近工作面的壓力高峰區(qū)。或者在已采工作面形成的內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)中布置開(kāi)切眼的推進(jìn)方案。是排除工作面初采階段破壞性沖擊地壓的關(guān)鍵。采場(chǎng)進(jìn)入正常推進(jìn)階段后,就沖擊地壓發(fā)生的可能性差異而言,包括以下兩個(gè)區(qū)間(見(jiàn)圖1):
“危險(xiǎn)區(qū)間”:包括從煤壁集中應(yīng)力增加到?jīng)_擊破壞極限開(kāi)始,到煤壁破壞
超前破壞已經(jīng)深入到形成足夠緩充帶寬度的部位。即圖1中的B到C的位置。
該區(qū)段范圍內(nèi)高能級(jí)的采動(dòng)誘發(fā)和老頂?shù)臄嗔讯加写俪善茐男詻_擊地壓的危險(xiǎn)[3]。
“平穩(wěn)區(qū)間”:即煤壁前方緩沖帶形成之后。即從圖1中的C位置開(kāi)始,至工作面推進(jìn)完成為止的全部長(zhǎng)度上。該推進(jìn)區(qū)間內(nèi),除非堅(jiān)硬頂板裂斷高強(qiáng)度彎曲彈性能釋放發(fā)生沖擊,否則,工作面內(nèi)部不會(huì)發(fā)生破壞性沖擊地壓。
3沖擊地壓事故的控制及相關(guān)信息基礎(chǔ)
綜合沖擊地壓分類研究的成果,可以清楚的看到,控制沖擊地壓實(shí)現(xiàn)的應(yīng)力條件,是控制煤礦沖擊地壓發(fā)生的關(guān)鍵。必須把采掘工作面推進(jìn)過(guò)程中可能誘發(fā)
釋放的彈性壓縮能,限制在足以導(dǎo)致沖擊性破壞發(fā)生的范圍內(nèi)。為此,在考慮開(kāi)采方案設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)當(dāng)注意以下“防沖”的時(shí)空原則。
(1)嚴(yán)格杜絕在原始應(yīng)力場(chǎng)的構(gòu)造壓縮應(yīng)力帶和采動(dòng)應(yīng)力場(chǎng)支承壓力的高峰部位布置采煤巷道和推進(jìn)工作面。
(2)最大限度的爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)在已經(jīng)歷采動(dòng)釋放應(yīng)力后穩(wěn)定的“內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)”(已經(jīng)歷采動(dòng)破壞的巖層覆蓋的重力場(chǎng))中掘進(jìn)和維護(hù)巷道。
保證按上述時(shí)間、空間原則進(jìn)行開(kāi)采方案設(shè)計(jì)的相關(guān)信息基礎(chǔ),包括:
(1)經(jīng)歷構(gòu)造運(yùn)動(dòng)破壞的原始應(yīng)力場(chǎng)應(yīng)力大小分布的的信息[4]。
(2)不同開(kāi)采程序和開(kāi)采參數(shù)條件下支承壓力大小分布及發(fā)展變化規(guī)律的信息。
上述信息必須針對(duì)具體的煤層條件和具體開(kāi)采部位的實(shí)際采用理論計(jì)算和實(shí)測(cè)推斷相結(jié)合的方法確定。絕對(duì)不能對(duì)不同開(kāi)來(lái)?xiàng)l件的變化,一成不變的采用統(tǒng)一的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
在有可能發(fā)生沖擊地壓的工作面,應(yīng)當(dāng)采取下列措施控制事故的災(zāi)害。
1)采用“井下巖層動(dòng)態(tài)觀測(cè)研究方法”(必要時(shí)再以“鉆孔應(yīng)力分析”),在取得下列相關(guān)信息的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)對(duì)沖擊地壓可能的時(shí)間、地點(diǎn)和強(qiáng)度的預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)。
①支承壓力分布、特別是“內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)”范圍支承壓力高峰隨采場(chǎng)推進(jìn)擴(kuò)展規(guī)律‘以此推斷可能發(fā)生沖擊地壓的起點(diǎn)、終點(diǎn)(有足夠的“內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)”寬度作為緩沖區(qū))位置以及危險(xiǎn)區(qū)的全長(zhǎng)。推斷超前巷道中可能發(fā)生沖擊性破壞的范圍。
?、诶享斄褦鄟?lái)壓的規(guī)律包括老頂下位巖梁、上位巖梁以及有彎曲彈性能釋放威力的堅(jiān)硬頂板裂斷的時(shí)間、位置及相應(yīng)的工作面推進(jìn)步距等信息。以此作為預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)頂板裂斷誘發(fā)沖擊地壓發(fā)生時(shí)間、地點(diǎn)以及可能強(qiáng)度的依據(jù)。實(shí)踐證明,老頂裂斷是誘發(fā)回采工作面沖擊地壓的主動(dòng)力。
2)在預(yù)計(jì)發(fā)生高強(qiáng)度沖擊地壓危險(xiǎn)的地點(diǎn),采取降低儲(chǔ)存的彈性能和誘發(fā)能量等措施,力爭(zhēng)把沖擊破壞的范圍減少到最低限度。
3)在有承受沖擊地壓破壞的工作面和巷道中采用正確的支護(hù)方式維護(hù)工作空間的安全。例如回采工作面必須采用穩(wěn)定的可縮性支護(hù),絕對(duì)避免采用木棚等不穩(wěn)定的支護(hù)方式。有沖擊破壞危險(xiǎn)的巷道應(yīng)以實(shí)護(hù)頂,護(hù)幫要求的錨網(wǎng)支護(hù)。
4結(jié)論
(1)沖擊地壓是與應(yīng)力條件直接相關(guān)的事故,其應(yīng)力條件的實(shí)現(xiàn)都是一定采動(dòng)條件下巖層運(yùn)動(dòng)和破壞的結(jié)果。
(2)沖擊地壓分為巷道發(fā)生的沖擊地壓與工作面發(fā)生的沖擊地壓兩類。
(3)沖擊地壓事故預(yù)測(cè)和控制決策體系建設(shè)的研究成果是:以控制事故發(fā)生的巖層運(yùn)動(dòng)條件和應(yīng)力場(chǎng)應(yīng)力大小分布條件為核心,在深入揭示不同采動(dòng)條件下的巖層運(yùn)動(dòng)和應(yīng)力場(chǎng)應(yīng)力大小分布關(guān)系,并取得相應(yīng)信息基礎(chǔ)上,通過(guò)優(yōu)選采動(dòng)條件(開(kāi)采方案)實(shí)現(xiàn)事故控制的目標(biāo)。