煤矿开采冲击矿压灾害防治

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冲击矿压是矿山开采中发生的煤岩动力现象之一。这种动力灾害通常是在煤岩力学系统达到极限强度时，聚积在煤岩体中的弹性能量以突然、急剧、猛烈的形式释放，在井巷发生爆炸性事故，造成煤岩体振动和破坏，动力将煤岩抛向井巷，同时发出强烈声响，造成支架与设备、井巷的破坏，人员的伤亡等。冲击矿压还可能引发其他矿井灾害，尤其是瓦斯、煤尘爆炸、火灾以及水灾，干扰通风系统，强烈的冲击矿压还会造成地面建筑物的破坏和倒塌等。冲击矿压以其发生原因复杂，影响因素多，发生突然，破坏性极大而成为矿山岩石力学、矿山压力研究中的重大问题。冲击矿压始于1738年的英国煤矿。从那时起到现在的200多年历史中，包括我国在内的世界各采矿国家，如德国、南非、苏联、波兰、捷克、加拿大、日本和美国等20多个国家和地区均受到冲击矿压的威胁。许多国家和地区对冲击矿压问题给予了极大的关注和投入。对于冲击矿压问题的研究，主要集中在三个研究方向上。一是冲击矿压发生机理的研究；二是冲击矿压危险性分析、监测与预测技术的研究；三是冲击矿压治理措施的研究。冲击矿压发生机理十分复杂。各国学者在对冲击矿压现场调查及实验室研究的基础上，从不同角度相继提出了一系列的重要理论，如强度理论、刚度理论、能量理论、冲击倾向理论、三准则和变形系统失稳理论等。20世纪50年代提出的强度理论认为，产生冲击矿压时支架—围岩力学系统将达到力学极限状态；刚度理论认为，矿山结构的刚度大于围岩—支架刚度是产生冲击矿压的必要条件；能量理论则认为矿山开采中如果支架—围岩力学系统在其力学平衡状态破坏时的能量大于所消耗的能量时即发生冲击矿压；冲击倾向理论认为煤岩层冲击倾向性是煤岩介质的固有属性，是产生冲击矿压的内在因素；变形系统失稳理论则认为，煤岩体内部高应力区局部形成应变软化，与尚未形成应变软化的介质处于非稳定平衡状态，在外界扰动下动力失稳，形成冲击矿压等。要防治冲击矿压的发生，首先要对可能发生的冲击矿压危险进行评定，确定发生冲击矿压的危险等级并进行预测预报。目前对于冲击矿压危险性分析、预测主要采用采矿方法，包括根据采矿地质条件确定冲击矿压危险的综合指数法、数值模拟分析法、钻屑法和煤岩层冲击矿压倾向性分类法等；采矿地球物理方法，包括微震法、声发射法、电磁辐射法、振动法和重力法等。通过采用上述冲击矿压危险性评价及预测预报方法，可以达到准确预测冲击矿压可能发生的地点和位置，较准确地确定冲击矿压发生的强度和震动释放能量...