井亞社

摘? 要：因?yàn)槲覈?guó)目前科技飛速發(fā)展，各行各業(yè)都在不斷飛躍前進(jìn)，因此對(duì)煤炭的需求量比以往更加巨大，在實(shí)際的開采過程當(dāng)中，煤礦產(chǎn)業(yè)很容易引發(fā)各種各樣的災(zāi)難，因此合理的預(yù)警方案是必不可少的，比如對(duì)沖擊地壓進(jìn)行有效地避免。其于此，文章通過分析探索以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐來總結(jié)我國(guó)煤礦沖擊地壓所造成的破壞，并且對(duì)這一情況提出了相應(yīng)的對(duì)策。

關(guān)鍵詞：沖擊地壓;沖擊特征;監(jiān)測(cè)預(yù)警;發(fā)生機(jī)理

中圖分類號(hào)：TD324 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）31-0157-02

Abstract： Because of the rapid development of science and technology in China， all kinds of industries are constantly advancing by leaps and bounds， so the demand for coal is greater than ever. In the actual mining process， the coal mining industry is easy to cause all kinds of disasters. Therefore， a reasonable early warning scheme is essential， such as the effective avoidance of rock burst. Therefore， through analysis and exploration and field practice， this paper summarizes the damage caused by coal mine rock burst in our country， and puts forward the corresponding countermeasures to this situation.

Keywords： rock burst; shock characteristics; monitoring and early warning; occurrence mechanism

引言

本文通過不同的角度進(jìn)行分析，總結(jié)了我國(guó)煤礦沖擊地壓產(chǎn)生的主要影響，以及為何會(huì)產(chǎn)生這樣的情況。一般來說，煤礦沖擊地壓很容易在極廣的范圍內(nèi)發(fā)生大量破壞，同時(shí)也會(huì)讓礦產(chǎn)出現(xiàn)大能量地震，這一現(xiàn)象主要是應(yīng)力集中以及動(dòng)載擾動(dòng)疊加所導(dǎo)致的。本文主要討論了沖擊地壓預(yù)警機(jī)制，就是從靜載以及震動(dòng)兩個(gè)角度對(duì)其進(jìn)行精確的預(yù)防，避免發(fā)生沖擊地壓而導(dǎo)致大面積的破壞。

1 煤礦沖擊地壓顯現(xiàn)特征

我國(guó)對(duì)于煤礦的需求日益增加，因此煤礦的挖掘量也在不斷提升，這也就意味著更多的煤礦將會(huì)受到嚴(yán)重的沖擊災(zāi)害。目前，在全世界范圍內(nèi)對(duì)煤礦的沖擊地壓已經(jīng)展開了一系列的探索，特別是對(duì)沖擊地壓發(fā)生的因素以及避免的方法，這一部分內(nèi)容得到了一些較有成效的策略，但是對(duì)沖擊地壓的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)仍然是難以完成的復(fù)雜任務(wù)。主要是因?yàn)橐阅壳暗目萍?，還很難達(dá)到對(duì)沖擊地壓的整個(gè)發(fā)生規(guī)律進(jìn)行深入了解，同時(shí)也很難對(duì)沖擊地壓的特征進(jìn)行深入的探索和監(jiān)測(cè)。不僅如此，因?yàn)椴煌拿旱V擁有不一樣的地質(zhì)，因此也會(huì)有各種各樣的預(yù)警方式。針對(duì)不一樣的地質(zhì)情況，需要使用具有差異化的預(yù)警方式，而且因?yàn)槭褂貌煌念A(yù)警方式監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)并不能夠做到完全一致，這也讓調(diào)研人員在調(diào)查的過程當(dāng)中遇到很多難題。本文主要探索的煤礦沖擊地壓災(zāi)害預(yù)警方式，主要是通過對(duì)一系列的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析監(jiān)測(cè)，在預(yù)警方面主要提出了設(shè)計(jì)震動(dòng)場(chǎng)以及應(yīng)力場(chǎng)的綜合預(yù)警方式。首先，對(duì)煤礦沖擊地壓進(jìn)行空間分析，可以發(fā)現(xiàn)絕大部分的沖擊地壓，都會(huì)出現(xiàn)在煤礦巷道的內(nèi)側(cè)，特別是一些沖擊地壓發(fā)生第二事故，都會(huì)出現(xiàn)在采掘煤礦的期間，尤其是超前巷道以及沿空側(cè)巷道。不僅如此，沖擊地壓所發(fā)生的區(qū)域，一般來說都會(huì)同時(shí)產(chǎn)生極為猛烈的礦震，而礦震的源頭以及具體沖擊的地點(diǎn)都會(huì)產(chǎn)生在一些不一樣的地方，水平方向測(cè)量的話可以發(fā)現(xiàn)，這些地點(diǎn)會(huì)相距150米左右。沖擊礦壓在發(fā)生的時(shí)候，很容易在煤礦挖掘面一、二、三、四角的采空區(qū)同時(shí)出現(xiàn)巖爆的現(xiàn)象，并且因?yàn)椴煌臎_擊事故，產(chǎn)生并且出現(xiàn)地震應(yīng)力波，所以在工作面出現(xiàn)了很大面積的破碎硬頂?shù)臅r(shí)候，就極為容易出現(xiàn)巖爆的現(xiàn)象，如果沖擊出現(xiàn)在采礦形成的高應(yīng)力集中區(qū)區(qū)域，那么抗震和產(chǎn)生的能量更多的情況下，就更容易導(dǎo)致沖擊的發(fā)生。

2 沖擊地壓類型和發(fā)生機(jī)理

2.1 沖擊地壓類型

根據(jù)有關(guān)專家調(diào)查，可以知道根據(jù)沖擊地壓位置和影響因素差異，將沖擊地壓有效地分成四個(gè)種類。第一個(gè)種類就是煤柱型沖擊地壓，這種沖擊地壓的破壞方式，主要是把煤柱的壓力破壞，并且將底板突然之間鼓起來形成的，在沖擊力產(chǎn)生的時(shí)候，將煤柱的靜載應(yīng)力作為造成沖擊地壓的主要形式，之后產(chǎn)生礦震震動(dòng)，以及應(yīng)力波擾動(dòng)而產(chǎn)生煤體沖擊地壓的應(yīng)力，一般來說都是垂直應(yīng)力，同時(shí)巷道底板也會(huì)被水平應(yīng)力附加，由幫部中的垂直應(yīng)力在底板處轉(zhuǎn)變而來的，水平應(yīng)力雙重作用。第二種是褶曲構(gòu)造型沖擊地壓，一般來說這種類型的沖擊地壓其主要破壞方式是底版瞬間鼓起來，如圖1。主要是將煤體集中靜載應(yīng)力作為主要形式之后，加上巷道振動(dòng)應(yīng)力波出現(xiàn)擾動(dòng)而導(dǎo)致的幫部煤體中，一般來說都會(huì)受到垂直應(yīng)力和因?yàn)榈装逅綉?yīng)力在幫部煤體中轉(zhuǎn)化出的垂直應(yīng)力作用。第三種是堅(jiān)硬頂板型沖擊地壓，這種沖擊地壓一般來說都會(huì)產(chǎn)生煤巖體劇烈的震動(dòng)，底板會(huì)瞬間鼓起，煤幫也會(huì)被大量破壞[1]。第四種是斷層型沖擊地壓，這種沖擊地壓主要的破壞方式是煤巖體強(qiáng)烈的震動(dòng)，底板會(huì)瞬間鼓起，煤幫也會(huì)被破壞，在沖擊力源上，主要是因?yàn)閿鄬踊罨鸬恼饎?dòng)應(yīng)力波作為主要形式。

2.2 沖擊地壓的因素

沖擊地壓的形式都是因?yàn)槊簬r體中的靜載應(yīng)力，以及礦震動(dòng)載應(yīng)力同時(shí)產(chǎn)生一定的因素而導(dǎo)致的。這二者之間的差異及主要發(fā)生原因，就是因?yàn)殪o載應(yīng)力以及動(dòng)載應(yīng)力在發(fā)生過程當(dāng)中，所產(chǎn)生的力量大小有一定的差異。所以，可以知道沖擊地壓是煤礦采掘空間周圍的媒體中，靜載以及礦震疊加，超過一定的范圍就會(huì)讓煤體出現(xiàn)破壞，而使得煤巖體當(dāng)中的彈性和振動(dòng)波輸入量用于媒體破裂耗散。

3 監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)和方法

通過一些實(shí)地調(diào)查，可以發(fā)現(xiàn)沖擊地壓的危險(xiǎn)預(yù)測(cè)能夠使用早期危險(xiǎn)評(píng)估以及實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)相匹配的辦法[2]。

3.1 多參量監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)

因?yàn)槊旱V被破壞主要會(huì)受到各種各樣不同因素綜合影響，所以在進(jìn)行實(shí)際監(jiān)測(cè)的時(shí)候，需要使用不同參量相互結(jié)合的預(yù)警方式，對(duì)不同的沖擊其危險(xiǎn)性進(jìn)行比較合理的判斷，把沖擊危險(xiǎn)分別規(guī)劃為無沖擊危險(xiǎn)，弱沖擊危險(xiǎn)以及中等和強(qiáng)度沖擊危險(xiǎn)，工作人員進(jìn)行沖擊地壓預(yù)警工作的過程當(dāng)中，需要按照危險(xiǎn)等級(jí)的差異來進(jìn)行不同的預(yù)防[3]。

3.2 應(yīng)力監(jiān)測(cè)技術(shù)

對(duì)目前的鉆屑量原理和多因素耦和的沖擊壓力具體危險(xiǎn)性進(jìn)行分析，可以確定危險(xiǎn)性，其主要原理是因?yàn)閹r層在不斷的運(yùn)動(dòng)，而支承壓力以及鉆屑量和鉆孔煤巖應(yīng)力也有極為密切的關(guān)系。

3.3 電磁輻射監(jiān)測(cè)技術(shù)

煤巖體在荷載的施力之下，很容易出現(xiàn)變形。而這樣的變形就會(huì)在不同程度造成電磁輻射，一般來說在應(yīng)力下巖煤體會(huì)因?yàn)椴痪鶆虻淖冃巫饔枚a(chǎn)生。變形速率不斷的改變，因此電磁輻射以及脈沖也在不斷增加。通過對(duì)電子理論的實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，煤體的破壞程度和應(yīng)力狀態(tài)是有很大關(guān)系的。

3.4 電荷監(jiān)測(cè)技術(shù)

因?yàn)槊簬r形被破壞時(shí)會(huì)產(chǎn)生電荷感應(yīng)信號(hào)，同時(shí)煤巖的破裂也會(huì)讓裂隙尖端出現(xiàn)電荷分離的狀況，所以感應(yīng)強(qiáng)度和巖煤體的載體是有很大關(guān)聯(lián)的。如果持續(xù)增加，電荷的感應(yīng)信號(hào)就會(huì)不斷增大。巖煤體破壞失穩(wěn)的時(shí)候，電荷感應(yīng)信號(hào)會(huì)達(dá)到極大的值，不僅如此，按照巖煤電荷監(jiān)控技術(shù)可以知道，如果電荷感應(yīng)信號(hào)處在一個(gè)極端的位置，那么就很容易出現(xiàn)沖擊地壓的情況。

3.5 地質(zhì)動(dòng)力區(qū)劃技術(shù)

按照一些理論可以知道，地形地貌其主要的基本形式和特征與地質(zhì)構(gòu)造有著極為密切的關(guān)系，工作人員對(duì)一些具有標(biāo)志性的地形地貌進(jìn)行實(shí)地考察和分析，就能夠發(fā)現(xiàn)這一區(qū)域出現(xiàn)斷裂的主要原因。不僅如此，因?yàn)榇蟛糠制髽I(yè)都在進(jìn)行綜合的地應(yīng)力測(cè)量，使得斷塊圖測(cè)量更加準(zhǔn)確，而這也在很大程度上，讓人類工程活動(dòng)獲得了更多的預(yù)測(cè)可能性。

4 多參量綜合測(cè)量預(yù)警技術(shù)的應(yīng)用

因?yàn)殂@屑量監(jiān)測(cè)一般來說都在很大的范圍內(nèi)，因此高波速區(qū)的鉆屑量是有一定高度的，低波速區(qū)的鉆屑量相對(duì)而言較少。如果和中產(chǎn)線相距80米的地方是高波速區(qū)，那么就可以知道高波速區(qū)以及低波速區(qū)之間的鉆屑量是有很大差異的，電磁輻射監(jiān)測(cè)一般來說，在7到22米之間，而且高波速區(qū)的電磁輻射相對(duì)而言更高，低波速區(qū)的電磁輻射一般來說更低。壓力傳感器監(jiān)測(cè)的范圍一般在12到18米，而工作面推進(jìn)傳感器一般來說在125米，不同傳感器壓力也會(huì)出現(xiàn)急劇升高的情況，以上這些檢測(cè)方法按照不同角度對(duì)震動(dòng)周邊進(jìn)行數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)，這種監(jiān)測(cè)其范圍和準(zhǔn)確度相對(duì)而言都是較為有限的，所以在實(shí)際監(jiān)測(cè)的時(shí)候，只是使用一種檢測(cè)方法，是很難得到更加準(zhǔn)確結(jié)果的。本文就比較推崇使用綜合的方法進(jìn)行預(yù)警監(jiān)測(cè)。

5 結(jié)束語

綜上所述，我國(guó)的礦井沖擊地壓的監(jiān)測(cè)預(yù)警方面的策略和傳統(tǒng)的方式相比是有很大發(fā)展的，但同時(shí)也出現(xiàn)了更多的問題，所以工作人員在進(jìn)行監(jiān)測(cè)的時(shí)候，需要對(duì)沖擊地壓的具體產(chǎn)生原因進(jìn)行具體的分析，同時(shí)也按照其具體的需要，不斷地補(bǔ)充預(yù)警策略，使檢測(cè)運(yùn)行能夠更加準(zhǔn)確。

參考文獻(xiàn)：

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