《深部矿井开采冲击地压和防治》
本文是关于地压类在职毕业论文范文和冲击地压和矿井和开采有关论文参考文献范文.
[摘 要]地压.对矿井生产的危害是十分巨大的.冲击地压发生的范围比较广泛,而且随着采深的增加发生的几率增大.针对上述问题该文着重介绍了深部开采冲击地压预防采取的主要措施.
[关键词]深部开采；冲击地压；预测；防治；研究
中图分类号：TD712 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）01-0310-01
1 引言
煤矿井下开采过程中,使煤、岩层内部储存的能量在高应力的作用下短时间内突然释放,在释放过程中抛出的煤岩体对工作面、巷道中的作业人员的人身安全及井下设备造成严重威胁,这种现象称之为冲击地压.针对冲击地压的研究,国内外专家从 18 世纪至今从未间断,但对冲击地压的发生和防治依然无法达到完全杜绝,尤其是当前各个煤矿都有深部开采的趋势下,冲击地压问题愈发需要引起重视.
2 冲击地压机理
各国学者在对冲击地压现场调查及实验室研究的基础上,从不同角度相继提出了一系列的重要理论：
2.1 强度理论
这种理论认为煤体处于较坚硬顶底板夹持状态,夹持状态煤体阻碍深部煤体或自身煤体于围岩交界处的卸载变形,使其承受更高应力积蓄大量弹性能.因此,煤体受夹持作用产生了高压力、并储存相当高弹性能的力学效应,并且高压带和弹性能积聚区存在煤壁附近.若是高应力突然加大或系统阻力突然减小时,即可诱发煤体突然破坏和运动,并抛向已采空间,形成冲击地压.
2.2 能量理论
冲击地压的发生,打破了原有矿体一围岩力学系统的平衡状态,建立了新平衡状态.若矿体与围岩系统的力学平衡状态破坏后所释放的能量大于消耗能量时,就会发生冲击地压.它阐明了矿体与围岩的能量转换关系,煤、岩体急剧破坏形式的原因等问题,并给出了能量平衡的方程式,对产生冲击地压能量结构作了分析.
2.3 冲击倾向性理论
冲击倾向性是指煤岩介质产生冲击破坏的固有能力或屙陲.煤（岩）体冲击倾向性是用煤样动态破坏时间、弹性能指数、冲击能指数三项指标综合判别煤的冲击倾向的试验方法.实践表明,在自然地质和开采技术条件相同的矿井,只有部分煤层发生冲击地压,其余煤层不发生.这说明产生冲击地压的煤岩体一般都具有一定的物理力学特性,决定于产生冲击破坏的能力.冲击倾向采用相应的指标或指标组加以度量即冲击倾向度,产生冲击倾向的条件是介质实际的冲击倾向度大于所规定的极限值.
2.4 失稳理论
失稳理论是基于材料失稳思想来研究冲击地压的.力学变形系统稳定性的判据,就是众所周知的狄里希锐准则,即取决于变形系统势能驻值的性质,也就是当系统势能有驻值时,对应于任何的应变场,势能兀的一次变分为零.当势能有驻值,并为极小值时,有系统势能二次变分大于零,系统为稳定的.如势能的二次变分为零,系统为随迂平衡,也可以看作稳定的.如势能的二次变分小于零,则系统势能为极大值,系统为不稳定平衡.此时,若有扰动,变形系统发生失稳,也就是说发生冲击地压,这是能量形式的失稳准则.
2.4 “三准则”、“三因素”机理
“三准则”理论是基于强度理论、能量理论和煤的冲击倾向性提出的冲击地压机理,指出强度准则是煤体破坏准则,能量准则和冲击倾向准则是突然破坏准则,只有当三个准则同时满足时,才是产生冲击地压的必要和充分条件.“三因素”理论是利用煤岩地层受力的瞬间粘滑过程来解释冲击地压发生过程,认为当煤岩层满足剪切强度准则时,煤岩层突然滑动伴有动能释放为冲击地压发生.
3 煤矿冲击地压的预测方法
3.1 围岩变形监测的方法
采掘导致了围岩的移动和变形,底板和顶板移近是采面上的体现,围岩变形是巷道的体现.巷道变形显著,意味着煤体不硬,这样一来,冲击破坏不容易出现.倘若巷道变形小,意味着煤体较硬,那么脆性破坏比较容易出现,这会导致冲击破坏的形成.巷道移近量观测属于观测矿压的关键事项,也属于全面防治冲击地压的一项基础.
3.2 微地震监测的方法
微地震监测技术是借助生产活动过程中形成的微小地震事件对地下现状、生产效果进行监测的一种地球物理技术,而地震学与声发射学是其基础.在地下岩石因为自然原因与人为原因导致移动、破裂的情况下,形成的一种较弱的声波会传播到附近,设置在异样方位的空间上的微震传感器能够对微震波的传播方向与到达时间等信息进行记录,然后采动区底板与顶板当中设置多组检波器,且及时地对微震数据进行记录,在进行数据处理之后,借助一系列的计算方法与震动定位原理,能够对出现破裂的地方进行确定,也就是震源的空间区域,且呈现在三维空间上.
4 防治技术研究
4.1 优化开拓布局合理巷道布置
（1）开拓巷道布置
根据采区内煤层赋存及地质构造情况,将开拓巷道及永久硐室布置在赋存稳定的煤层底板岩石内或无冲击倾向的煤层中,巷道尽可能避免布置在因采动或地质构造影响形成的应力集中区内.此外要合理留设巷道保护煤柱,避免发生应力叠加的高应力集中区.
（2）回采巷道布置
采用沿空掘巷方式布置回采巷道,将巷道布置在卸压区内,煤柱留设根据煤层赋存条件及现场实际情况确定,一般留设3-5m较为合适.如条件具备,可采用无煤柱技术进行开采.有关资料表硬,无煤柱开采发生冲击地压的次数最少.
4.2 选择合理的开采程序
（1）开采顺序
多层煤联合开采,采用先上层后下层的顺序进行开采.上层煤开采结束时,一般至少间隔6个月以上再在下层煤布置工作面进行采掘活动.采区内每层煤均按先上而下自然顺序进行开采.各水平、采区、区段均按设计有计划进行开采,避免出现孤岛采煤.
（2）推进方式
工作面采用长壁走向布置后退式推進,采区每翼各工作面均向同一方向推进,避免相向推进、两工作面追采及工作面向采空区方向推进.
该文总结:本文是一篇关于冲击地压和矿井和开采方面的相关大学硕士和地压本科毕业论文以及相关地压论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料.
地压引用文献:
[1] 地压论文范文 地压有关论文范文资料2万字
[2] 地压论文范文 关于地压相关自考毕业论文范文2000字
[3] 地压论文范文 地压类有关论文范文2万字
