三、礦(地)壓災(zāi)害及防止技術(shù)

　　(一)礦(地)壓災(zāi)害的概念及成因

　　1.礦(地)壓的概念

　　在礦體沒(méi)有開(kāi)采之前，巖體處于平衡狀態(tài)。當(dāng)?shù)V體開(kāi)采后，形成了地下空間，破壞了巖體的原始應(yīng)力，引起巖體應(yīng)力重新分布，并一直延續(xù)到巖體內(nèi)形成新的平衡為止。在應(yīng)力重新分布過(guò)程中，使圍巖產(chǎn)生變形、移動(dòng)、破壞，從而對(duì)工作面、巷道及圍巖產(chǎn)生壓力。 通常把由開(kāi)采過(guò)程而引起的巖移運(yùn)動(dòng)對(duì)支架?chē)鷰r所產(chǎn)生的作用力，稱為礦山壓力。

　　在礦山壓力作用下所引起的一系列力學(xué)現(xiàn)象，如頂板下沉和垮落、底板鼓起、片幫、支架變形和損壞、充填物下沉壓縮、煤巖層和地表移動(dòng)、露天礦邊坡滑移、沖擊地壓、煤與瓦斯突出等現(xiàn)象，均稱之為礦山壓力顯現(xiàn)。因此，礦山壓力顯現(xiàn)是礦山壓力作用的結(jié)果和外部表現(xiàn)。

　　礦(地)壓災(zāi)害的常見(jiàn)類(lèi)型主要有采掘工作面或巷道的冒頂片幫、采場(chǎng)(采空區(qū))頂板大范圍垮落和沖擊地壓(巖爆)。

　　2.礦(地)壓災(zāi)害的成因

　　(1)在采礦生產(chǎn)活動(dòng)中，采掘工作面或巷道的冒頂片幫、采場(chǎng)(采空區(qū))頂板大范圍垮落是最常見(jiàn)的事故，主要原因有：

　　1)采礦方法不合理和頂板管理不善。采礦方法不合理，采掘順序、鑿巖爆破、支架放頂?shù)茸鳂I(yè)不妥當(dāng)，是導(dǎo)致這類(lèi)事故發(fā)生的重要原因。

　　2)缺乏有效支護(hù)。支護(hù)方式不當(dāng)、不及時(shí)支護(hù)或缺少支架、支架的初撐力與頂板壓力不相適應(yīng)是造成此類(lèi)事故的另一重要原因。

　　3)檢查不周和疏忽大意。在頂板事故中，很多事故都是由于事先缺乏認(rèn)真、全面的檢查，疏忽大意.沒(méi)有認(rèn)真執(zhí)行“敲幫問(wèn)頂”制度等原因造成的。

　　4)地質(zhì)條件不好。斷層、褶曲等地質(zhì)構(gòu)造形成破碎帶,或者由于節(jié)理、層理發(fā)育，破壞了頂板的穩(wěn)定性，容易發(fā)生頂板事故。

　　5)地壓活動(dòng)。地壓活動(dòng)也是頂板事故的一個(gè)重要原因。

　　6)其他原因。不遵守操作規(guī)程、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題不及時(shí)處理、工作面作業(yè)循環(huán)不正規(guī)、爆破崩倒支架等都容易引起頂板事故。

　　(二)礦(地)壓災(zāi)害的防止技術(shù)

　　1.井巷支護(hù)及維護(hù)。

　　井巷掘進(jìn)出空間后，都要進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)或永久支護(hù)，以防止圍巖的破壞。井巷支護(hù)的方式主要有以下幾種：

　　(1)錨桿支護(hù)與錨噴支護(hù)

　　1)錨桿支護(hù)。錨桿支護(hù)是單獨(dú)采用錨桿的支護(hù)。掘進(jìn)后即向巷道圍巖鉆孔，然后向孔中安裝錨桿，必要時(shí)也可安裝錨索，如在大斷面巷道或硐室支護(hù)時(shí)。目的是使錨桿和錨索與圍巖共同作用進(jìn)行巷道支護(hù)。錨桿支護(hù)的作用機(jī)理有多種：懸吊作用、組合梁作用及擠壓連接、加固拱作用和松動(dòng)圈支護(hù)理論等。

　　2)錨噴支護(hù)。錨噴支護(hù)又稱噴錨支護(hù)，聯(lián)合使用錨桿和噴射混凝土或噴漿的支護(hù)。從廣義上講可以將除錨桿支護(hù)以外的其他與錨桿聯(lián)合的支護(hù)型式都納入此范圍。如噴漿支護(hù)、噴混凝土支護(hù)、錨網(wǎng)支護(hù)、錨噴網(wǎng)支護(hù)、錨梁網(wǎng)(噴)支護(hù)以及錨索支護(hù)等。

　　(2)混凝土及鋼筋混凝土支護(hù)

　　混凝土支護(hù)是用預(yù)制混凝土塊或澆筑混凝土砌筑的支架所進(jìn)行的支護(hù)。鋼筋混凝土支護(hù)是用預(yù)制的鋼筋混凝土構(gòu)件或澆筑的鋼筋混凝土砌筑的支架所進(jìn)行的支護(hù)。這兩種支護(hù)是立井井筒及運(yùn)輸大巷及井底車(chē)場(chǎng)所采用的主要支護(hù)方式。

　　(3)棚狀支架

　　棚狀支架根據(jù)材質(zhì)不同可以分為木支架和金屬支架。

　　2.采場(chǎng)地壓事故防治技術(shù)

　　(1)煤礦采場(chǎng)礦山壓力控制方法

　　直接頂是指直接位于煤層之上的易垮落巖層。煤礦直接頂穩(wěn)定性分類(lèi)主要以直接頂初次垮落步距為主要指標(biāo)，將直接頂分為不穩(wěn)定、中等穩(wěn)定、穩(wěn)定和非常穩(wěn)定4類(lèi)。老頂是位于直接頂之上較硬或較厚的巖層老頂壓力顯現(xiàn)分為4級(jí)，即老頂來(lái)壓不明顯、來(lái)壓明顯、來(lái)壓強(qiáng)烈和來(lái)壓極強(qiáng)烈�；夭晒ぷ髅嬷Ъ苤饕�有單體摩擦式金屬支柱、單體液壓支柱和液壓自移支架等幾種，少數(shù)礦井也還使用木支柱。

　　(2)金屬非金屬礦山采場(chǎng)地壓控制方法

　　1)空?qǐng)霾傻V法地壓控制

　　空?qǐng)霾傻V法藉礦柱控制采場(chǎng)頂板和圍巖的暴露面積。根據(jù)礦巖的強(qiáng)度，采取合適的礦房和礦柱尺寸，以維護(hù)采場(chǎng)的穩(wěn)定。有時(shí)為了提高礦巖的承載能力，除留礦柱外，還可采取木支柱、錨桿支護(hù)等輔助性措施，以保證回采工作的安全。

　　2)充填采礦法地壓控制

　　充填采礦法在回采礦石的同時(shí)，用充填材料充填回采空間，實(shí)現(xiàn)采場(chǎng)地壓控制。充填體限制圍巖的位移和變形，減緩圍巖移動(dòng)的危害和降低地表下沉的程度;充填體使礦柱由單向或雙向受力狀態(tài)變?yōu)槿�向受力狀態(tài)，從而提高了礦柱的強(qiáng)度;回采空間充填后，能降低蓄積在圍巖中的彈性應(yīng)變能，從而提高了地下結(jié)構(gòu)抵抗動(dòng)荷的能力。

　　(3)崩落采礦法地壓控制

　　隨著回采工作面向前推進(jìn)，頂板巖層中壓力波亦向前移動(dòng)。在回采工作面前后方頂板巖層中形成應(yīng)力降低區(qū)、應(yīng)力升高區(qū)和原始應(yīng)力區(qū)。頂板巖層強(qiáng)度越大，開(kāi)采深度越深，其應(yīng)力峰值越高。采用單層崩落法采礦時(shí)，為使工作面附近有一個(gè)安全地段.應(yīng)根據(jù)頂板巖石的力學(xué)性質(zhì)，合理確定最大懸頂距。為保證回采工作安全，使作用在工作面上方的壓力值較小，必須隨回采工作面的進(jìn)行，工作面向前推進(jìn)一定距離，在控頂距處架設(shè)密集切頂立柱，進(jìn)行放頂。采用無(wú)底柱分段崩落法采礦時(shí)，為維持回采進(jìn)路良好的穩(wěn)定性，必須掌握回采進(jìn)路周?chē)鷰r體中的應(yīng)力分布，回采順序?qū)�進(jìn)路的影響，以便采取相應(yīng)的維護(hù)措施。采用有底柱崩落采礦法的地壓控制問(wèn)題，主要是維護(hù)出礦巷道的穩(wěn)定性。

　　3.搞好地質(zhì)調(diào)查工作。

　　對(duì)于采掘工作面經(jīng)過(guò)區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造必須調(diào)查清楚，通過(guò)地質(zhì)構(gòu)造帶時(shí)要采取可靠的安全技術(shù)措施。

　　4.堅(jiān)持正規(guī)循環(huán)作業(yè)，嚴(yán)格頂板監(jiān)測(cè)制度。

　　5.沖擊地壓(巖爆)預(yù)防技術(shù)

　　(1)沖擊地壓(巖爆)現(xiàn)象及特點(diǎn)

　　沖擊地壓(巖爆)是井巷或工作面周嗣巖體，由于彈性變形能的瞬時(shí)釋放而產(chǎn)生的一種以突然、急劇、猛烈的破壞為特征的動(dòng)力現(xiàn)象。根據(jù)原巖(煤)體應(yīng)力狀態(tài)不同，沖擊地壓(巖爆)可分為3類(lèi)：重力型沖擊地壓、構(gòu)造應(yīng)力型沖擊地壓、中間型或重力—構(gòu)造型沖擊地壓。

　　沖擊地壓(巖爆)的特點(diǎn)：

　　1)一般沒(méi)有明顯的預(yù)兆，難于事先確定發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)和沖擊強(qiáng)度;

　　2)發(fā)生過(guò)程短暫，伴隨巨大聲響和強(qiáng)烈震動(dòng);

　　3)破壞性很大，有時(shí)出現(xiàn)人員傷亡。

　　(2)沖擊地壓(巖爆)的預(yù)測(cè)方法

　　目前，沖擊地壓(巖爆)的預(yù)測(cè)方法主要有以下幾種：

　　1)鉆屑法。鉆屑法是通過(guò)在煤體中打小直徑(42—50 rnm)鉆孔，根據(jù)排出的煤粉量

　　及其變化規(guī)律以及鉆孔過(guò)程中的動(dòng)力現(xiàn)象鑒別沖擊危險(xiǎn)的一種方法，目前在我國(guó)應(yīng)用較普遍。鉆屑法是我國(guó)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定采用的沖擊危險(xiǎn)程度監(jiān)測(cè)和解危措施效果檢驗(yàn)的主要方法。

　　2)聲發(fā)射和微震監(jiān)測(cè)方法。聲發(fā)射監(jiān)測(cè)的過(guò)程主要是對(duì)沖擊地壓前兆信息的統(tǒng)計(jì)，沖擊危險(xiǎn)的判別依據(jù)是能率、事件頻度及其變化規(guī)律，單個(gè)聲發(fā)射事件的幅度、延續(xù)時(shí)間、頻率等參數(shù)作為判別沖擊危險(xiǎn)的參考指標(biāo)。

　　3)綜合指數(shù)法。綜合指數(shù)法是在進(jìn)行采掘工作前，首先分析影響沖擊地壓發(fā)生的主要地質(zhì)和開(kāi)采技術(shù)因素，在此基礎(chǔ)上確定各個(gè)因素對(duì)沖擊地壓的影響程度及其沖擊危險(xiǎn)指數(shù)。然后綜合評(píng)定沖擊地壓危險(xiǎn)狀態(tài)的一種區(qū)域預(yù)測(cè)方法。

　　(3)沖擊地壓(巖爆)的防治措施

　　根據(jù)發(fā)生沖擊地壓的成因和機(jī)理，防治措施分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是防范措施;另一類(lèi)是解危措施。

　　1)防范措施。防范措施主要包括：預(yù)留開(kāi)采保護(hù)層;盡量少留煤柱和避免孤島開(kāi)采;盡量將主要巷道和硐室布置在底板巖層中;回采巷道采用大斷面掘進(jìn);盡可能避免巷道多處交叉;加強(qiáng)頂板控制;確定合理的開(kāi)采程序;煤層預(yù)注水，以降低煤體的彈性和強(qiáng)度等。

　　2)解危措施。沖擊地壓(巖爆)解危措施包括卸載鉆孔、卸載爆破、誘發(fā)爆破和煤層高壓注水等。

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