沖擊地壓防治關鍵理論與技術全國預防煤礦頂板事故專題技術講座

1全國沖擊地壓基本情況

2沖擊地壓難治的原因

3沖擊地壓治理理論新進展

4沖擊地壓治理技術新進展

5對做好防沖工作的建議1全國沖擊地壓基本情況全國煤礦沖擊地壓礦井分布——山東煤礦占1/3我國煤礦沖擊地壓治理現(xiàn)狀分類①第一類：“沖擊地壓顯現(xiàn)礦井”曾經發(fā)生沖擊災害、已經構建防沖體系、基本找到防沖辦法（如山東能源集團華豐、古城等煤礦）。這類礦井防沖的重點是：穩(wěn)定產量，密切關注開采條件變化而引起的沖擊危險的不確定性。②第二類：“臨界沖擊礦井”經常發(fā)生煤炮或小沖擊、沒有構建防沖體系、沖擊機理不清、防沖重視程度不夠的礦井。這類礦井“量大面廣”，要達到規(guī)范治理沖擊地壓目標，幾乎都要經歷重大的沖擊地壓事故。③第三類：“老--小礦井”——雖有沖擊危險，但由于經濟條件和技術力量的限制，難以開展系統(tǒng)的治理工作。2

沖擊地壓難治的原因（1）沖擊地壓發(fā)生機理復雜—不清（2）防沖知識普及得不夠--不知（3）防沖裝備和人員不足—不治（4）一套防沖措施打天下—不變（5）經驗主義加僥幸心理—不怕3沖擊地壓治理理論新進展沖擊地壓——采場與巷道周圍的災害性動力現(xiàn)象微震——采動引起巖體破壞時產生的動力現(xiàn)象礦震——礦區(qū)范圍內有感震的動力現(xiàn)象礦震能夠誘發(fā)沖擊地壓、強烈的沖擊地壓能夠引起礦震（1）分清礦震與沖擊地壓的關系

—機理、治理、預警、管理方法不同

防沖的關鍵理論（2）

上覆巖層的空間結構理論

—用于沖擊地壓、礦震災害的預測，如采空區(qū)見方、相鄰采場影響、多層結構運動引起多次沖擊等

防沖的關鍵理論20世紀礦山壓力研究的重點是巖層運動控制—平面結構21世紀礦山壓力研究的重點是應力控制—空間結構（3）水平應力突變理論

—礦震及其誘發(fā)型沖擊地壓預測

防沖的關鍵理論（4）

構造應力與采動應力耦合理論

——已知和未知構造區(qū)域動力災害預測

防沖的關鍵理論向斜與采動應力耦合誘發(fā)的動力災害斷層與采動應力耦合誘發(fā)的動力災害相變與采動應力耦合誘發(fā)的動力災害（5）

動靜應力場理論

—用于解答為什么有些順槽是沿空沖擊、有些是實體沖擊，有些是兩條順槽都沖擊。順槽布置與沖擊的關系

防沖的關鍵理論HmaxLiMiHiI2I（6）

膨脹沖擊理論—用于解答為什么厚煤層易沖擊、強度大，以及卸壓設計

防沖的關鍵理論

膨脹

厚煤層卸壓設計

薄煤層鉆孔設計

厚煤層鉆孔設計（7）

底板屈曲沖擊理論

—用于底板沖擊評估與斷底卸壓設計（沿頂掘進痛快、后期回采痛苦）

防沖的關鍵理論（8）

原始應力場突變理論

——用于解答開切眼附近斷層、相變、采空區(qū)等異常條件引起原始應力場突變而誘發(fā)沖擊現(xiàn)象

防沖的關鍵理論1）高壓應力差導致的剪切沖擊機理（謹留底煤）2）拉剪應力導致的屈曲沖擊機理（9）

孤島工作面覆巖空間結構與地裂型礦震

——用于解答為什么有些孤島能夠開采，有些難以開采。地裂型礦震能夠產生新的斷層

防沖的關鍵理論深井孤島工作面分類深井孤島工作面分類（10）低密度-低強度防沖理論

—用于解答如何設計卸壓鉆孔參數(shù)

防沖的關鍵理論ΔRΔε低密度防沖標準:

孔間距D=πβΦ2/4hΔε

β---塌孔系數(shù)Φ---鉆孔直徑H---煤層厚度Δε—有效防沖卸壓的應變率（11）

沖擊危險性實時預警理論

——微震監(jiān)測危險范圍和動態(tài)，應力動態(tài)預警沖擊危險程度——已經在50多個煤礦應用，成為必備的裝備

防沖的關鍵理論預警沖擊危險范圍預警沖擊危險動態(tài)預警沖擊危險程度（12）

防沖卸壓與大變形平衡控制理論

—防沖卸壓程度與巷道支護協(xié)調問題

防沖的關鍵理論（13）

區(qū)域性應力轉移沖擊理論

—用于解答深、老礦井和條帶開采等條件下大能量礦震和沖擊地壓問題——一次沖擊200米以上，極限開采范圍？

防沖的關鍵理論特點:震級大-損壞范圍大-難預測-難治理（14）當量采深與沖擊危險性關系

——用于解答淺部沖擊、煤柱沖擊等問題

當量采深：H=1000米正常采深：H=500米當量采深：H=1300米

防沖的關鍵理論4沖擊地壓治理技術新進展（2）危險區(qū)“三強”防沖技術（1）防沖“三個體系和一個流程”（3）“有震無災”理念應對礦震誘沖（4）“實時全方位預警”無縫監(jiān)控1）組織體系（1）防沖“三個體系和一個流程”

2）管理體系開采前進行沖擊地壓危險性評價開采設計方案優(yōu)化開采前的防沖預處理開采過程中的監(jiān)測預警開采過程中的危險區(qū)解危解危效果檢驗沖擊地壓工作面的安全管理沖擊地壓防治經驗的總結

沖擊地壓防治技術體系

3）技術體系沖擊地壓治理的工作流程開采前沖擊危險性評價開采前沖擊危險區(qū)處理開采中實時監(jiān)測預警每天調度監(jiān)測與治理信息解危措施落實與信息反饋檢驗與實時危險性預報支護、防護與防沖管理關鍵技術舉例——沖擊地壓危險性多因素耦合評價技術至今沒有統(tǒng)一、公認的評價技術體系，只有宏觀評價技術在行業(yè)內基本認同，但對于針對性防沖來講是遠遠不夠的多因素耦合評價法原理MPaL/m原巖應力—構造應力—采動應力疊加過程MPaL/m總應力線—臨沖線—沖擊危險區(qū)—危險程度MPaL/m1強卸壓2強監(jiān)測3強防護（2）危險區(qū)“三強”防沖技術三向承載與分級承載應力恢復與實施重復卸壓實時沖擊危險性監(jiān)測實時微地震監(jiān)測危險區(qū)加強支護人員與設備防護強卸壓案例

古城煤礦發(fā)現(xiàn)的應力多次恢復——重復卸壓

新巨龍煤礦實施的危險區(qū)——可視化高強度卸壓華豐煤礦強沖擊區(qū)域的——“頂-底-煤層”聯(lián)合卸壓強支護案例——義馬煤業(yè)集團煤礦沖擊地壓監(jiān)測預警監(jiān)控室強監(jiān)測案例山東能源新汶礦業(yè)集團華豐煤礦新汶礦業(yè)集團北京新巨龍煤礦動力災害遠程監(jiān)控預警強監(jiān)測案例山東能源新汶礦業(yè)集團（3）“有震無災”理念應對礦震誘沖不治理礦震、治理沖擊地壓（4）“實時全方位預警”無縫監(jiān)控

沖擊地壓危險性能不能預報？

震動時間難以預報危險性可以預警

以災害控制為目的的監(jiān)測預警觀點沖擊地壓監(jiān)測預警的內容——“三低”的觀點低擾動、低應力、低密度（1）低擾動——微震監(jiān)測（2）低應力——應力在線監(jiān)測—沖擊地壓危險性在線監(jiān)測

基于“沖擊地壓當量鉆屑量”理論的“沖擊地壓在線監(jiān)測預警系統(tǒng)”

集團公司沖擊地壓臨場監(jiān)測預警中心梁寶寺煤礦3305工作面沖擊地壓預警2010年5月23日5點30分，在預報地點卸壓處理后，發(fā)生煤炮，應力得到釋放硯北煤礦沖擊地壓實時監(jiān)測預警圖（3）低密度——計算與檢驗鉆孔布置參數(shù)

掘進工作面沖擊危險性實時監(jiān)測預警和檢驗新技術

地面監(jiān)測主機型號：KJ615-F/(MFC120090)掘進工作面沖擊地壓監(jiān)測預警系統(tǒng)（無線型KJ615）便攜式監(jiān)控器系統(tǒng)結構圖沖擊危險性智能鉆屑檢驗系統(tǒng)數(shù)據采集儀系統(tǒng)工作原理圖

基于防沖的工作面設計技術研究

——確定開采順序和布置參數(shù)

華豐煤礦類型：1自重型沖擊——超深井2構造型沖擊——斷層、相變、褶曲3采動與構造耦合型沖擊——回采與掘進4煤柱型沖擊——同層煤柱、上下煤柱-1180水平1613工作面煤1煤4-1260水平1103工作面1413工作面1614工作面1104工作面1415工作面1615工作面-1350水平1105工作面1415工作面1613工作面-1180水平1413工作面1614工作面-1260水平1414工作面1615工作面-1350水平1415工作面煤6掘進頭和工作面三維空間上總距離掘進頭和工作面三維空間上分距離J1>15米；J2>15米L1>200米；L2>150米L1+L2>350米警惕復合型動力災害沖擊地壓誘發(fā)的煤與瓦斯突出

5對做好防沖工作的建議企業(yè)普查沖擊危險礦井、實施分類治