對(duì)沖擊地壓及其機(jī)理的思考與再認(rèn)識(shí)

對(duì)沖擊地壓及其機(jī)理的思考與再認(rèn)識(shí)第一頁，共三十一頁，2022年，8月28日2023/2/3

提綱沖擊地壓災(zāi)害如何有效防治對(duì)沖擊地壓及其機(jī)理的思考沖擊地壓機(jī)理再認(rèn)識(shí)：——沖擊啟動(dòng)理論的提出沖擊啟動(dòng)理論的實(shí)踐應(yīng)用結(jié)語第二頁，共三十一頁，2022年，8月28日沖擊地壓災(zāi)害現(xiàn)象第三頁，共三十一頁，2022年，8月28日一、煤礦沖擊地壓現(xiàn)狀誘發(fā)次生災(zāi)害，造成更加嚴(yán)重的災(zāi)難性后果!2003年5月13日，蘆嶺煤礦，沖擊地壓誘發(fā)瓦斯爆炸，造成84人死亡；2005年2月14日，遼寧孫家灣煤礦，沖擊地壓誘發(fā)特大瓦斯爆炸事故，造成214人死亡。第四頁，共三十一頁，2022年，8月28日一、煤礦沖擊地壓災(zāi)害現(xiàn)狀

近年來我國(guó)煤礦沖擊地壓礦井?dāng)?shù)量快速增加，至2011年已有142座煤礦發(fā)生過沖擊地壓。第五頁，共三十一頁，2022年，8月28日預(yù)防方法名稱主要應(yīng)用國(guó)家、區(qū)域防范方法1.優(yōu)化開拓布置2.解放層開采3.無煤柱開采4.預(yù)掘卸壓巷5.寬巷掘進(jìn)6.寬巷留柱法7.煤層注水8.高壓水射流切槽蘇、波、聯(lián)邦德國(guó)、中、聯(lián)邦德國(guó)、波、蘇、聯(lián)邦德國(guó)、法、中蘇、波蘇、法、中俄、烏、中中二、局部解危方法1.頂板深孔爆破2.煤層卸載爆破3.煤層高壓注水4.大孔卸壓法5.定向水力壓裂法6.斷底爆破法7.預(yù)掘卸壓硐室8.煤層高壓水力壓裂9.底板切槽法10.圍巖支護(hù)法波、蘇、聯(lián)邦德國(guó)、中、波、中、美波、蘇蘇、波蘇蘇中、蘇、波波、中中、波中如何來有效防治沖擊地壓災(zāi)害？沖擊地壓在哪里發(fā)生？第六頁，共三十一頁，2022年，8月28日監(jiān)測(cè)方法名稱主要應(yīng)用國(guó)家、巖石力學(xué)方法1.鉆屑法2.煤巖體變形測(cè)量3.煤巖體應(yīng)力測(cè)量4.地質(zhì)構(gòu)造形跡分析5.孔徑（底）沖頭擠壓法6.巖餅法7.地質(zhì)動(dòng)力區(qū)劃法蘇、波、聯(lián)邦德國(guó)、中、日、法、中、聯(lián)邦德國(guó)、波、法、匈、美、日、中、美、匈中蘇、波蘇、法、中俄、烏、中二、地球物理方法1.微震監(jiān)測(cè)2.流動(dòng)地音法3.錘擊波速法4.地電法5.地磁法6.重力法7.超聲法8.地音法9.聲發(fā)射法10.電磁輻射法波、蘇、聯(lián)邦德國(guó)、中、日、波、中、美波、蘇蘇、波蘇蘇中、蘇、波波、美、中中、波中三、經(jīng)驗(yàn)類比分析法大部分國(guó)家

如何來預(yù)測(cè)沖擊地壓？到底怎么監(jiān)測(cè)？監(jiān)測(cè)什么？？第七頁，共三十一頁，2022年，8月28日目前的機(jī)理與實(shí)踐脫節(jié)！Cook，1965Petukhov，1979Wetokhe，1981Bieniawski，1985能量理論剛度理論強(qiáng)度理論沖擊傾向三準(zhǔn)則失穩(wěn)理論三因素強(qiáng)度弱化減沖機(jī)理預(yù)測(cè)防治問題：沖擊地壓防治“三步走”：……第八頁，共三十一頁，2022年，8月28日沖擊地壓傳統(tǒng)的認(rèn)識(shí)：一種礦山井巷或采場(chǎng)周圍煤巖體，由于彈性變形能的瞬間釋放而產(chǎn)生的以突然、急劇、猛烈的破壞為特征的動(dòng)力現(xiàn)象。摘自《煤礦安全規(guī)程》-----------新的機(jī)理以沖擊過程為突破口！輸入輸出沖擊地壓開采、地質(zhì)條件災(zāi)害！黑箱認(rèn)識(shí)！沖擊地壓的“黑箱理論”第九頁，共三十一頁，2022年，8月28日沖擊地壓發(fā)生過程一般就幾十秒的時(shí)間。我們看到的往往是沖擊地壓發(fā)生后，顯現(xiàn)的狀態(tài)，是一個(gè)結(jié)果，表現(xiàn)為人員傷亡、設(shè)備損壞、巷道破壞等，為此，我們這種沖擊地壓發(fā)生后的結(jié)果性狀態(tài)定義為沖擊地壓顯現(xiàn)。沖擊過程之三：沖擊地壓顯現(xiàn)第十頁，共三十一頁，2022年，8月28日沖擊過程之一：沖擊啟動(dòng)無論傾向還是走向定位，震源和沖擊地壓顯現(xiàn)不是同一位置，一定存在一個(gè)沖擊啟動(dòng)區(qū)。震源位置顯現(xiàn)位置第十一頁，共三十一頁，2022年，8月28日沖擊過程之二—沖擊能量傳遞微震監(jiān)測(cè)證實(shí)沖擊啟動(dòng)后剩余能量開始傳遞，即沖擊能量傳遞階段存在。頂板煤層底板巷道第十二頁，共三十一頁，2022年，8月28日沖擊地壓是一個(gè)“動(dòng)力學(xué)過程”！沖擊地壓輸入輸出沖擊啟動(dòng)載荷源載荷釋放沖擊能量專遞沖擊地壓顯現(xiàn)任重道遠(yuǎn)！輸入輸出地質(zhì)、開采條件災(zāi)害第十三頁，共三十一頁，2022年，8月28日分別以“沖擊地壓”、“沖擊礦壓”為關(guān)鍵詞，對(duì)近10年間的科技文獻(xiàn)進(jìn)行檢索，共檢索了367篇，分析了87個(gè)礦井沖擊地壓發(fā)生地域，主要影響因素。沖擊啟動(dòng)載荷源的統(tǒng)計(jì)分類以上都是外圍因素，雖然復(fù)雜多變，但最終都得歸結(jié)于為沖擊啟動(dòng)提供載荷源（集中靜載荷或集中動(dòng)載荷）！第十四頁，共三十一頁，2022年，8月28日巷道圍巖形變勢(shì)能的集聚取決于該位置主應(yīng)力大小。全煤巷道沖擊地壓?jiǎn)?dòng)的能量判據(jù)為：XΩ0處煤體破壞所需最小能量EC主應(yīng)力最大區(qū)，彈性勢(shì)能最大，越容易失穩(wěn)，XΩ0為沖擊啟動(dòng)區(qū)。沖擊地壓?jiǎn)?dòng)的兩種類型（1）集中靜載荷型沖擊地壓?jiǎn)?dòng)能量判據(jù)集中靜載荷型沖擊地壓發(fā)生力學(xué)模型

義馬礦區(qū)千秋礦第十五頁，共三十一頁，2022年，8月28日（2）集中動(dòng)載荷型沖擊地壓?jiǎn)?dòng)能量判據(jù)采場(chǎng)沖擊地壓?jiǎn)?dòng)的能量判據(jù)為：集中動(dòng)載荷型沖擊地壓發(fā)生力學(xué)模型頂板斷裂動(dòng)載荷Ed對(duì)應(yīng)力峰值區(qū)X0的擾動(dòng)：X0處煤體破壞所需最小能量EC煤壁應(yīng)力峰值點(diǎn)積聚彈性能計(jì)算為：沖擊地壓?jiǎn)?dòng)的兩種類型神華新疆寬溝礦第十六頁，共三十一頁，2022年，8月28日

3沖擊啟動(dòng)區(qū)為應(yīng)力極限平衡區(qū)，沖擊啟動(dòng)的能量判據(jù)為。17沖擊地壓?jiǎn)?dòng)理論的提出沖擊地壓?jiǎn)?dòng)理論：

1沖擊地壓發(fā)生是一個(gè)動(dòng)力學(xué)過程，依次經(jīng)歷沖擊啟動(dòng)-沖擊能量傳遞-沖擊地壓顯現(xiàn)三個(gè)階段；

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采動(dòng)圍巖近場(chǎng)集中靜載荷的積聚是沖擊啟動(dòng)的內(nèi)因，遠(yuǎn)場(chǎng)集中動(dòng)載荷對(duì)靜載荷的擾動(dòng)、加載是沖擊啟動(dòng)的外因；第十七頁，共三十一頁，2022年，8月28日解決了機(jī)理、監(jiān)測(cè)與防治相脫節(jié)的問題！第十八頁，共三十一頁，2022年，8月28日2023/2/319應(yīng)用一：

在沖擊地壓發(fā)生機(jī)理中的應(yīng)用第十九頁，共三十一頁，2022年，8月28日2023/2/320巷道側(cè)幫支承壓力分布圖Pa-峰值支承壓力Po-原巖應(yīng)力

B-支承壓力帶寬度ro-巷道的平均半徑巷道底板(地基)極限平衡力學(xué)模型B-基礎(chǔ)寬度(側(cè)幫支承壓力寬度)

Pu-地基(底板巖體)極限承載力q-回填層或道床壓力或底板支護(hù)反力α=45°-φ/2由太沙基地基極限承載力理論公式：在寬度B范圍內(nèi)側(cè)幫集中應(yīng)力的平均值近似為:

千秋21141巷道沖擊地壓分析

constant深部集中靜載荷型沖擊地壓分析（780m）成果體現(xiàn)：半孤島面全煤巷道底板沖擊啟動(dòng)原理分析[J].

煤炭學(xué)報(bào)2011,（2）；沖擊地壓危險(xiǎn)性預(yù)評(píng)價(jià)與實(shí)踐[J].煤炭工程，2011（10）第二十頁，共三十一頁，2022年，8月28日21141煤層中平均應(yīng)力集中系數(shù)為1.7，工作面按埋深折算重應(yīng)力約為18MPa，算上應(yīng)力集中系數(shù)，峰值為30.6MPa，而實(shí)驗(yàn)室測(cè)得煤層單軸抗壓強(qiáng)度平均為18.20MPa。沖擊地壓?jiǎn)?dòng)區(qū)域相對(duì)巷道全長(zhǎng)來講，看作一個(gè)單位區(qū)域，巷幫集中靜載荷由式(5)估算為

E靜=370KJ/m3，由式(6)計(jì)算得EC=49KJ/m3，由沖擊啟動(dòng)理論，E靜-EC>0，就集中靜載荷足以使得巷道發(fā)生動(dòng)力沖擊。千秋21141巷道沖擊地壓分析

深部集中靜載荷型沖擊地壓分析第二十一頁，共三十一頁，2022年，8月28日2023/2/322淺部集中動(dòng)載荷型沖擊地壓分析（埋深317m）第二十二頁，共三十一頁，2022年，8月28日2023/2/323淺部集中動(dòng)載荷型沖擊地壓分析

第二十三頁，共三十一頁，2022年，8月28日

寬溝工作面超前支承壓力峰值處于工作面前方13.9～16.75m處。集中系數(shù)平均為2.87。W1143工作面按埋深折算自重應(yīng)力為7.92MPa，加上應(yīng)力集中系數(shù)，峰值為22.73MPa，而實(shí)驗(yàn)室測(cè)得B4–1煤層單軸抗壓強(qiáng)度平均為28.80MPa。由式(6)計(jì)算得EC=59.24KJ/m3?？梢姡螖嗔厌尫诺哪芰烤∮诿簩觿?dòng)力破壞所需要的最小能量，工作面下部14#～20#支架的區(qū)域由式(5)估算為E靜=44.84KJ/m3，與19：34微震事件能量疊加。由沖擊啟動(dòng)理論

E靜+E動(dòng)-EC

=44.84+40-59.24=25.6>0。淺部集中動(dòng)載荷型沖擊地壓分析

第二十四頁，共三十一頁，2022年，8月28日淺部集中靜載荷型沖擊地壓（埋深371m）第二十五頁，共三十一頁，2022年，8月28日沖擊災(zāi)害發(fā)生巷道第二十六頁，共三十一頁，2022年，8月28日遠(yuǎn)場(chǎng)集中動(dòng)載荷源監(jiān)測(cè)結(jié)果第二十七頁，共三十一頁，2022年，8月28日高集中應(yīng)力中掘進(jìn)的巷道第二十八頁，共三十一頁，2022年，8月28日

巷道圍巖集中靜載荷研發(fā)監(jiān)測(cè)結(jié)果第二十九頁，共三十一頁，2022年，8月28日結(jié)語影響沖擊地壓發(fā)生的因素有幾十種，并且煤礦開采最大的特點(diǎn)就是條件一直在變，沒有絕對(duì)相同的開采條件，也就沒有絕對(duì)成熟的防沖技術(shù)可以復(fù)制，抓住載荷源進(jìn)行監(jiān)測(cè)與處理以不變應(yīng)萬變，才能沉著應(yīng)對(duì)沖擊地壓災(zāi)害，將使得沖擊地壓“復(fù)雜問題簡(jiǎn)單化”，這是防沖第1理念。根據(jù)我的實(shí)踐