煤矿冲击矿压的防治技术.docx

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1、煤矿冲击矿压的防治技术一、冲击矿压防范措施（一）合理的开拓布置和开采方式实合理的开拓布置和开采方式是防治冲击地压的根本性措施。主要原则是：1、开采煤层群时，开拓布置应有利于解放层开采。2、划分采区时，应保证合理的开采顺序，最大限度地避免形成煤柱等应力集中区。3、采区或盘区的采煤工作面应朝一个方向推进，避免相向开采，以免应力叠加。4、在地质构造等特殊部位，应采取能避免或减缓应力集中和叠加的开采程序。5、有冲击危险的煤层的开拓或准备巷道、永久嗣室、主要上（下）山、主要溜煤巷和回风巷应布置在底板岩层或无冲击危险煤层中，以利于维护和减小冲击危险。6、开采有冲击危险的煤层，应采用不留煤拄垮落法管理顶板的

2、长壁开采法。7、顶板管理采用全部垮落法，工作面支架采用具有整体性和防护能力的可缩性支架。（二）开采解放层开采解放层是防治冲击地压的有效和带有根本性的区域性防范措施。一个煤层（或分层）先采，能使临近煤层得到一定时间的卸载。这种卸载开采称之为开采解放层。先采的解放层必须根据煤层赋存条件选择无冲击倾向或弱冲击倾向的煤层。实施时必须保证开采的时间和空间有效性。不得在采空区内留煤柱，以使每一个先采煤层的卸载作用能依次地使后采煤层得到最大限度的“解放解放层开采后，采空区垮落的肝石或充填料，随着时间的延长逐渐被压实，同时采空区和围岩中的应力相应地逐渐增加，趋于原岩应力水平，所以解放层的作用是有时间性的，卸压

3、作用和效果随时间的延长而减小。因此，开采解放层的间隔时间不能太久。一般卸压有效期限为：用全部垮落法开采解放层时为3a,用全部充填会时为2a。对于下部煤层，由于受到解放层开采时的前、后支承压力产生的加载和卸载交替作用，在很大程度上改变了下部煤层的结构和层间岩石的性质，特别是改变了它们的裂隙度和透气性，改变了煤岩结构和属性，释放了潜在的弹性能,消除或减缓了冲击地压危险。二、冲击危险的解危措施(一)卸压爆破振动爆破有振动卸压爆破，振动落煤爆破，振动卸压落煤爆破，顶板爆破。(1)振动卸压爆破原理在回采工作面及上下两巷，振动爆破能最大限度地释放聚积在煤体中的弹性能,在工作面附近及巷道两帮形成卸压破坏区，

4、使压力升高区向煤体深部转移。(2)振动卸压爆破在人员撤离的情况下，这种爆破除引发冲击矿压外，可将高的应力集中区转移到煤体深部，形成松动带。其效果是引发冲击矿压，减缓深部煤体中的压力升高区，爆破引发一些地震能的释放。(3)振动落煤爆破振动、落煤爆破的目的是在人员撤离的情况下，引发冲击矿压，减缓或移去深部煤体或采煤机截深范围内的支承压力区。这种爆破要求炮眼全长爆破，使得下一个截深范围内应力释放。这种情况下，采煤机几乎仅起装煤作用。(4)振动卸压落煤爆破这种爆破组合了振动、卸压爆破和振动、落煤爆破两种。振动、卸压、落煤爆破既用于采面前方，也可用于巷道掘进，其参数根据具体条件而定，但卸压长钻孔爆破后，

5、应避免在同一眼位布置落煤爆破孔。(5)顶板爆破顶板爆破就是将顶板破断，降低其强度，释放因压力而聚集的能量，减少对煤层和支架的冲击振动。炸药爆炸破坏顶板的方法有两种，一是短钻孔爆破，一是长钻孔爆破。(二)煤层注水(1)煤体注水原理大量的研究表明，煤系地层岩层的单向抗压强度随着其含水量的增加而降低，其关系可用下式表示，见图I(M所示:Rc=vv+c式中Wo为强度最大时的含水量，力,C为系数。其中的系数及卬。的值见表10-1所示。表10-1系数表岩石种类abCWO粗粒砂岩290-1.3925.94细中粒砂岩537-1.2046.07泥岩985-1.2134.015页岩6100-2.2723.928同

6、样,煤的强度与冲击倾向指数WET也随煤的湿度的增加而降低，见图102。在所有的情况下煤的冲击倾向指数与煤的湿度增量(含水率)的关系可用下式表示：%=%o*w(10.2)式中WET注水后，煤层冲击倾向性指数Weto-自然状态下煤层冲击倾向性指数/%-含水率煤层的不同，上式的系数也不相同。同时含水率与注水时间并不成正比另外,煤的湿度的增加可改变其切割指数，降低煤尘。图10-31单向抗压强度与其含水量的关系图10-2冲击倾向指数与煤的湿度增量的关系煤层注水的实用方法有三种布置方式，即与采面煤壁垂直的短钻孔注水法,与采面煤壁平行的长钻孔注水法和联合注水法。(2)短钻孔注水法短钻孔注水法主要看注水钻孔的

7、数量。钻孔通常垂直与煤壁，而且在煤层中线附近。注水时，依次在每一个钻孔放入注水枪，水压力通常为2025MPa。比较有效的饿注水孔间距为610m,注水钻孔的深度不小于10.0m,注水孔的大小应与注水枪的大小相适应，而且放入注水枪后能自行注水，封孔封在破裂带以外。(3)长钻孔注水法这种方法是通过平行工作面的钻孔，对原煤体进行高压注水，钻孔长度应覆盖整个工作面范围。注水钻孔后面的长度应小于两倍的注水半径，通常为1020m,注水钻孔之间的距离应为1020m上述均取决于注水时的渗透半径。采面区域内的注水应从两巷相对的两个钻孔进行注水，注水从靠工作面最近的钻孔开始，一直持续到整个工作面范围。注水枪应布置在

8、破碎带以外，深度视具体情况而定。一般情况下，注水区应在工作面前方60m外进行。(4)联合注水法这种方法是上述两种方法的综合，采面部分区域采用长钻孔注水，部分区域采用短钻孔注水，注水压力不小于IOMPa,当水压力降至5Mpa时，认为该钻孔水已注好。在有些情况下煤壁会滴水。在长钻孔或联合注水法注水的情况下，为了预防早期注过水的煤层干燥，用高压设备注水结束后，可将注水钻孔和消防龙头相连。(三)钻孔卸压采用煤体钻孔可以释放煤体中聚集的弹性能，消除应力升高区。下面详细说明钻孔对应力状态的影响，如图10-3所示。顶板岩层作用在煤体上，工作面前方煤体上的压力可用曲线GZ表示。而GZ表示了发生冲击矿压的极限应

9、力值，即煤层的应力达到该值时将会发生冲击矿压。从煤壁开始，煤层上覆的应力达到了最大值Gzx,而该值接近于极限应力值，说明了冲击矿压危险性很大。这种情况下，采用直径d=2r,长/的钻孔，钻孔中部受挤压的长度为结果使钻孔煤体的压力降为Gsc。应力GZ越高，钻孔受挤压移动的程度就越大。在支承压力区域内，用大直径钻头钻孔，降低其应力值，而钻孔局部范围出现小的应力集中Ga当该应力GN超过钻孔壁的强度时，随着时间的推移，钻孔间煤体的风化与压裂，结果在每个钻孔周围直径为。的范围内卸压。因此，在布置钻孔时，其间距S至少等于这样，在一定范围内，应力降低。应力最高点Gffzmax距煤壁的距离移至b”。应当注意，钻

10、孔形成的卸压带使煤体松动，不能聚集弹性能以及形成永久屈服变形。(四)定向裂缝(1)定向水力裂缝法定向水力裂缝法就是人为地在岩层中，预先制造一个裂缝。在较短的时间内，采用高压水，将岩体沿预先制造的裂缝破裂。在高压水的作用下，岩体的破裂半径范围可达1525m,有的甚至更大。定向水力理法有两种，一是预裂缝为周向的，另一是预裂缝为轴向的。研究表明，在要形成周向预裂缝的情况下，为了达到较好的效果，周向预裂缝的直径至少应为钻孔直径的两倍以上，而且裂缝端部要尖。高压泵的压力应在30MPa以上，流量应在60min以上。而轴向裂缝法则是沿钻孔轴向制造预裂缝，从而沿裂缝将岩体破断。(2)定向爆破裂缝法定向爆破裂缝法的原理与定向水力裂缝法的原理时一样的，不同之处只是将高压水换成了炸药。其预裂缝也有周向和轴向之分。