基于载荷源动静区域确认的煤矿冲击地压分源防治方法与流程

文档序号:15578783发布日期:2018-09-29 06:16

本发明涉及一种冲击地压预防方法,尤其是一种基于载荷源动静区域确认的煤矿冲击地压分源防治方法。



背景技术:

近年来,随着煤矿开采深度的不断加大,冲击地压发生强度、频度、区域都在不断增加。但一直以来,国内外有关冲击地压发生机理、监测方法、防治方法的研究彼此脱节,发生机理不能用以指导监测和防治,监测不能用以反馈发生机理的研究,防治基本还是停留在经验总结上。就目前而言,诸多矿井依然不能基于对发生机理的理论研究成果和长期监测结果归纳分析的基础上采取积极有效的防治措施,而是不论科学与否,有效与否,将各种各样的监测手段应用于矿井的各个位置以图达到“全方位、无死角”的监测,以求实现对冲击地压发生的全面预防,但这样的措施不仅由于数据冗杂而使得监测成效不佳,而且还浪费了矿井大量的人力、物力和财力。



技术实现要素:

本发明提供了一种基于载荷源动静区域确认的煤矿冲击地压分源防治方法,用以解决目前矿井全凭经验、不能结合发生机理进行预防冲击地压、监测重复浪费严重而且效果差的问题。

本发明采用的技术方案如下:

一种基于载荷源动静区域确认的煤矿冲击地压分源防治方法,首先根据冲击地压启动理论确认矿井发生冲击地压的阶段,将冲击地压发生分为三个阶段,包括冲击启动阶段、冲击能量传递阶段和冲击地压显现阶段,在冲击启动阶段开始防治,包括如下步骤:

(1)在冲击启动阶段,确认采掘空间煤体中应力极限平衡区,根据确认的平衡区,以其边界为分界线将采动围岩应力场分为采动围岩静载荷区和采动围岩动载荷区;

(2)对于采动围岩静载荷区的监测采用岩石力学方法监测;对于采动围岩动载荷区的监测采用地球物理方法进行监测;

(3)对于采动围岩静载荷区出现的静载荷源,采用耦合结构控制方法进行冲击地压防治;对于采动围岩动载荷区潜在的外载源,采用逐一消源法进行冲击地压预防。

所述冲击地压启动理论包括如下内容:冲击地压发生是一个动力学过程,依次经历冲击启动-冲击能量传递-冲击地压显现3个阶段;冲击启动是单一结构体突破材料强度极限,材料失稳,导致联合结构体失稳的结果;采动围岩静载荷区内集中静载荷的积聚是冲击启动的内因,采动围岩动载荷区内集中动载何对静载荷的扰动、加载是冲击启动的外因;可能的冲击启动区为极限平衡区应力峰值最大位置。

所述采掘空间煤体中应力极限平衡区即巷道围岩由塑性破坏状态至弹性状态位置的范围。

在上述基于载荷源动静区域确认的煤矿冲击地压分源防治方法中,所述岩石力学方法监测包括采动应力监测法、煤粉钻屑法的一种或几种;所述地球物理方法监测包括井田范围微震尺度监测、工作面范围地音尺度监测、局部危险点电磁辐射法监测中的一种或几种。

在上述基于载荷源动静区域确认的煤矿冲击地压分源防治方法中,所述静载荷源包括围岩中的集中压缩弹性能和集中弯曲弹性能;所述动载荷源包括顶底板断裂产生的冲击波、顶板大面积垮落或井下爆破产生的暴风。

在上述基于载荷源动静区域确认的煤矿冲击地压分源防治方法中,所述耦合结构控制方法为在巷道以卸压为主、以加强支护为辅,“卸”、“支”耦合作用;所述逐一消源法包括依据监测定位结果,预先进行顶板、底板的预裂爆破,并减少同一时间,同一区域的爆破工程量。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:

①本发明提供的基于载荷源动静区域确认的煤矿冲击地压分源防治方法,由于对冲击地压发生阶段进行了细化确认,且防治措施是从冲击地压启动阶段即展开,因此,本发明能够及时地发现冲击地压潜在危险,预防效果更好。

②本发明提供的基于载荷源动静区域确认的煤矿冲击地压分源防治方法,由于对围岩中存在或潜在的载荷源按动静载荷源进行了分类,并对存在区域进行了确认,因此,本发明能够更有针对性的采取防治措施,效果更好,且有效避免了监测系统布置的重复和浪费。

③本发明提供的基于载荷源动静区域确认的煤矿冲击地压分源防治方法,由于针对载荷源的特点和发生区域采取了匹配的冲击地压发生的监测措施,因此,本发明针对冲击地压发生的预防效果更理想。

④本发明提供的基于载荷源动静区域确认的煤矿冲击地压分源防治方法,由于针对载荷源的特点和发生区域采取了分别适应消除载荷源动态和静态特征的预防措施,因此,本发明针对冲击地压发生的预防效果更理想。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明实施方式作进一步地详细描述。

所述基于载荷源动静区域确认的煤矿冲击地压分源防治方法,首先确认矿井发生冲击地压的阶段,将冲击地压发生分为三个阶段,包括冲击启动阶段、冲击能量传递阶段和冲击地压显现阶段,在冲击启动阶段开始防治,包括如下步骤:

(1)在冲击启动阶段,确认采掘空间煤体中应力极限平衡区,根据确认的平衡区,以其边界为分界线将采动围岩应力场分为采动围岩静载荷区和采动围岩动载荷区;

(2)对于采动围岩静载荷区的监测采用岩石力学方法监测,所述岩石力学方法监测包括采动应力监测法或煤粉钻屑法中一种或几种;对于采动围岩动载荷区的监测采用地球物理方法进行监测,所述地球物理方法监测包括井田范围微震尺度监测、工作面范围地音尺度监测、局部危险点电磁辐射法监测中的一种;

(3)对于采动围岩静载荷区出现的静载荷源,采用耦合结构控制方法进行冲击地压防治,所述静载荷源包括围岩中的集中压缩弹性能和集中弯曲弹性能,所述耦合结构控制方法为在巷道以卸压为主、以加强支护为辅,“卸”、“支”耦合作用;对于采动围岩动载荷区潜在的动载荷源,采用逐一消源法进行冲击地压预防,所述动载荷源包括顶底板断裂产生的冲击波、顶板大面积垮落或井下爆破产生的暴风,所述逐一消源法包括依据监测定位结果,预先进行顶板、底板的预裂爆破,并减少同一时间,同一区域的爆破工程量。

显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

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