沖擊地壓防治關(guān)鍵理論與技術(shù)全國預(yù)防煤礦頂板事故專題技術(shù)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(jìn)展

4沖擊地壓治理技術(shù)新進(jìn)展

5對(duì)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(jīng)發(fā)生沖擊災(zāi)害、已經(jīng)構(gòu)建防沖體系、基本找到防沖辦法（如山東能源集團(tuán)華豐、古城等煤礦）。這類礦井防沖的重點(diǎn)是：穩(wěn)定產(chǎn)量，密切關(guān)注開采條件變化而引起的沖擊危險(xiǎn)的不確定性。②第二類：“臨界沖擊礦井”經(jīng)常發(fā)生煤炮或小沖擊、沒有構(gòu)建防沖體系、沖擊機(jī)理不清、防沖重視程度不夠的礦井。這類礦井“量大面廣”，要達(dá)到規(guī)范治理沖擊地壓目標(biāo)，幾乎都要經(jīng)歷重大的沖擊地壓事故。③第三類：“老--小礦井”——雖有沖擊危險(xiǎn)，但由于經(jīng)濟(jì)條件和技術(shù)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(jī)理復(fù)雜—不清（2）防沖知識(shí)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(jīng)驗(yàn)主義加僥幸心理—不怕3沖擊地壓治理理論新進(jìn)展沖擊地壓——采場(chǎng)與巷道周圍的災(zāi)害性動(dòng)力現(xiàn)象微震——采動(dòng)引起巖體破壞時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)力現(xiàn)象礦震——礦區(qū)范圍內(nèi)有感震的動(dòng)力現(xiàn)象礦震能夠誘發(fā)沖擊地壓、強(qiáng)烈的沖擊地壓能夠引起礦震（1）分清礦震與沖擊地壓的關(guān)系

—機(jī)理、治理、預(yù)警、管理方法不同

防沖的關(guān)鍵理論（2）

上覆巖層的空間結(jié)構(gòu)理論

—用于沖擊地壓、礦震災(zāi)害的預(yù)測(cè)，如采空區(qū)見方、相鄰采場(chǎng)影響、多層結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)引起多次沖擊等

防沖的關(guān)鍵理論20世紀(jì)礦山壓力研究的重點(diǎn)是巖層運(yùn)動(dòng)控制—平面結(jié)構(gòu)21世紀(jì)礦山壓力研究的重點(diǎn)是應(yīng)力控制—空間結(jié)構(gòu)（3）水平應(yīng)力突變理論

—礦震及其誘發(fā)型沖擊地壓預(yù)測(cè)

防沖的關(guān)鍵理論（4）

構(gòu)造應(yīng)力與采動(dòng)應(yīng)力耦合理論

——已知和未知構(gòu)造區(qū)域動(dòng)力災(zāi)害預(yù)測(cè)

防沖的關(guān)鍵理論向斜與采動(dòng)應(yīng)力耦合誘發(fā)的動(dòng)力災(zāi)害斷層與采動(dòng)應(yīng)力耦合誘發(fā)的動(dòng)力災(zāi)害相變與采動(dòng)應(yīng)力耦合誘發(fā)的動(dòng)力災(zāi)害（5）

動(dòng)靜應(yīng)力場(chǎng)理論

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

防沖的關(guān)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(qiáng)度大，以及卸壓設(shè)計(jì)

防沖的關(guān)鍵理論

膨脹

厚煤層卸壓設(shè)計(jì)

薄煤層鉆孔設(shè)計(jì)

厚煤層鉆孔設(shè)計(jì)（7）

底板屈曲沖擊理論

—用于底板沖擊評(píng)估與斷底卸壓設(shè)計(jì)（沿頂掘進(jìn)痛快、后期回采痛苦）

防沖的關(guān)鍵理論（8）

原始應(yīng)力場(chǎng)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(yīng)力場(chǎng)突變而誘發(fā)沖擊現(xiàn)象

防沖的關(guān)鍵理論1）高壓應(yīng)力差導(dǎo)致的剪切沖擊機(jī)理（謹(jǐn)留底煤）2）拉剪應(yīng)力導(dǎo)致的屈曲沖擊機(jī)理（9）

孤島工作面覆巖空間結(jié)構(gòu)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(chǎn)生新的斷層

防沖的關(guān)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(qiáng)度防沖理論

—用于解答如何設(shè)計(jì)卸壓鉆孔參數(shù)

防沖的關(guān)鍵理論ΔRΔε低密度防沖標(biāo)準(zhǔn):

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(yīng)變率（11）

沖擊危險(xiǎn)性實(shí)時(shí)預(yù)警理論

——微震監(jiān)測(cè)危險(xiǎn)范圍和動(dòng)態(tài)，應(yīng)力動(dòng)態(tài)預(yù)警沖擊危險(xiǎn)程度——已經(jīng)在50多個(gè)煤礦應(yīng)用，成為必備的裝備

防沖的關(guān)鍵理論預(yù)警沖擊危險(xiǎn)范圍預(yù)警沖擊危險(xiǎn)動(dòng)態(tài)預(yù)警沖擊危險(xiǎn)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(hù)協(xié)調(diào)問題

防沖的關(guān)鍵理論（13）

區(qū)域性應(yīng)力轉(zhuǎn)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?jiǎn)栴}——一次沖擊200米以上，極限開采范圍？

防沖的關(guān)鍵理論特點(diǎn):震級(jí)大-損壞范圍大-難預(yù)測(cè)-難治理（14）當(dāng)量采深與沖擊危險(xiǎn)性關(guān)系

——用于解答淺部沖擊、煤柱沖擊等問題

當(dāng)量采深：H=1000米正常采深：H=500米當(dāng)量采深：H=1300米

防沖的關(guān)鍵理論4沖擊地壓治理技術(shù)新進(jìn)展（2）危險(xiǎn)區(qū)“三強(qiáng)”防沖技術(shù)（1）防沖“三個(gè)體系和一個(gè)流程”（3）“有震無災(zāi)”理念應(yīng)對(duì)礦震誘沖（4）“實(shí)時(shí)全方位預(yù)警”無縫監(jiān)控1）組織體系（1）防沖“三個(gè)體系和一個(gè)流程”

2）管理體系開采前進(jìn)行沖擊地壓危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)開采設(shè)計(jì)方案優(yōu)化開采前的防沖預(yù)處理開采過程中的監(jiān)測(cè)預(yù)警開采過程中的危險(xiǎn)區(qū)解危解危效果檢驗(yàn)沖擊地壓工作面的安全管理沖擊地壓防治經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)

沖擊地壓防治技術(shù)體系

3）技術(shù)體系沖擊地壓治理的工作流程開采前沖擊危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)開采前沖擊危險(xiǎn)區(qū)處理開采中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警每天調(diào)度監(jiān)測(cè)與治理信息解危措施落實(shí)與信息反饋檢驗(yàn)與實(shí)時(shí)危險(xiǎn)性預(yù)報(bào)支護(hù)、防護(hù)與防沖管理關(guān)鍵技術(shù)舉例——沖擊地壓危險(xiǎn)性多因素耦合評(píng)價(jià)技術(shù)至今沒有統(tǒng)一、公認(rèn)的評(píng)價(jià)技術(shù)體系，只有宏觀評(píng)價(jià)技術(shù)在行業(yè)內(nèi)基本認(rèn)同，但對(duì)于針對(duì)性防沖來講是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的多因素耦合評(píng)價(jià)法原理MPaL/m原巖應(yīng)力—構(gòu)造應(yīng)力—采動(dòng)應(yīng)力疊加過程MPaL/m總應(yīng)力線—臨沖線—沖擊危險(xiǎn)區(qū)—危險(xiǎn)程度MPaL/m1強(qiáng)卸壓2強(qiáng)監(jiān)測(cè)3強(qiáng)防護(hù)（2）危險(xiǎn)區(qū)“三強(qiáng)”防沖技術(shù)三向承載與分級(jí)承載應(yīng)力恢復(fù)與實(shí)施重復(fù)卸壓實(shí)時(shí)沖擊危險(xiǎn)性監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)微地震監(jiān)測(cè)危險(xiǎn)區(qū)加強(qiáng)支護(hù)人員與設(shè)備防護(hù)強(qiáng)卸壓案例

古城煤礦發(fā)現(xiàn)的應(yīng)力多次恢復(fù)——重復(fù)卸壓

新巨龍煤礦實(shí)施的危險(xiǎn)區(qū)——可視化高強(qiáng)度卸壓華豐煤礦強(qiáng)沖擊區(qū)域的——“頂-底-煤層”聯(lián)合卸壓強(qiáng)支護(hù)案例——義馬煤業(yè)集團(tuán)煤礦沖擊地壓監(jiān)測(cè)預(yù)警監(jiān)控室強(qiáng)監(jiān)測(cè)案例山東能源新汶礦業(yè)集團(tuán)華豐煤礦新汶礦業(yè)集團(tuán)北京新巨龍煤礦動(dòng)力災(zāi)害遠(yuǎn)程監(jiān)控預(yù)警強(qiáng)監(jiān)測(cè)案例山東能源新汶礦業(yè)集團(tuán)（3）“有震無災(zāi)”理念應(yīng)對(duì)礦震誘沖不治理礦震、治理沖擊地壓（4）“實(shí)時(shí)全方位預(yù)警”無縫監(jiān)控

沖擊地壓危險(xiǎn)性能不能預(yù)報(bào)？

震動(dòng)時(shí)間難以預(yù)報(bào)危險(xiǎn)性可以預(yù)警

以災(zāi)害控制為目的的監(jiān)測(cè)預(yù)警觀點(diǎn)沖擊地壓監(jiān)測(cè)預(yù)警的內(nèi)容——“三低”的觀點(diǎn)低擾動(dòng)、低應(yīng)力、低密度（1）低擾動(dòng)——微震監(jiān)測(cè)（2）低應(yīng)力——應(yīng)力在線監(jiān)測(cè)—沖擊地壓危險(xiǎn)性在線監(jiān)測(cè)

基于“沖擊地壓當(dāng)量鉆屑量”理論的“沖擊地壓在線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)”

集團(tuán)公司沖擊地壓臨場(chǎng)監(jiān)測(cè)預(yù)警中心梁寶寺煤礦3305工作面沖擊地壓預(yù)警2010年5月23日5點(diǎn)30分，在預(yù)報(bào)地點(diǎn)卸壓處理后，發(fā)生煤炮，應(yīng)力得到釋放硯北煤礦沖擊地壓實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警圖（3）低密度——計(jì)算與檢驗(yàn)鉆孔布置參數(shù)

掘進(jìn)工作面沖擊危險(xiǎn)性實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警和檢驗(yàn)新技術(shù)

地面監(jiān)測(cè)主機(jī)型號(hào)：KJ615-F/(MFC120090)掘進(jìn)工作面沖擊地壓監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)（無線型KJ615）便攜式監(jiān)控器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖沖擊危險(xiǎn)性智能鉆屑檢驗(yàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集儀系統(tǒng)工作原理圖

基于防沖的工作面設(shè)計(jì)技術(shù)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(gòu)造型沖擊——斷層、相變、褶曲3采動(dòng)與構(gòu)造耦合型沖擊——回采與掘進(jìn)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(jìn)頭和工作面三維空間上總距離掘進(jìn)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(fù)合型動(dòng)力災(zāi)害沖擊地壓誘發(fā)的煤與瓦斯突出

5對(duì)做好防沖工作的建議企業(yè)普查沖擊危險(xiǎn)礦井、實(shí)施分類治