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沖擊礦壓主控因素及其控制對(duì)策報(bào)告

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沖擊礦壓主控因素及控制對(duì)策
1、沖擊礦壓力源及其類型
2、沖擊礦壓的主控因素
3、沖擊礦壓的控制對(duì)策
目           錄
沖擊礦壓是井巷或工作面周圍煤（巖）體，由于彈性變形能的瞬時(shí)釋放而產(chǎn)生的突然、劇烈破壞的動(dòng)力現(xiàn)象。常伴有煤巖體拋出、巨響及氣浪等現(xiàn)象。是造成人員傷亡和采掘空間嚴(yán)重破壞的煤礦動(dòng)力災(zāi)害。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)已有329個(gè)沖擊地壓礦井，正在開采的253個(gè)，分布于26個(gè)省、市及自治區(qū)。
1、沖擊礦壓力源及其類型
備注：因此提出實(shí)體煤巷道沖擊礦壓機(jī)理研究
備注：3
1960年1月20日南非的Coalbrock North煤礦沖擊礦壓，破壞面積達(dá)300萬(wàn)平方米；
2004年6月26日，北京木城澗煤礦發(fā)生沖擊礦壓，震級(jí)達(dá)4.3 級(jí)，破壞巷道500多米；
2003年，蘆嶺煤礦“5.13”瓦斯爆炸事故，沖擊礦壓誘發(fā)；
 2005年，孫家灣煤礦“2.14”特大瓦斯爆炸事故，沖擊礦壓誘發(fā)。
1、沖擊礦壓力源及其類型
沖擊礦壓特點(diǎn)
突發(fā)性。無(wú)預(yù)兆，過(guò)程短暫，持續(xù)時(shí)間幾秒到幾十秒，難于準(zhǔn)確預(yù)報(bào)發(fā)生時(shí)間、地點(diǎn)和強(qiáng)度。
瞬時(shí)震動(dòng)性。像爆炸強(qiáng)烈震動(dòng)，重型設(shè)備被移動(dòng)，人員被彈起摔倒，震動(dòng)波及范圍可達(dá)幾公里甚至幾十公里，地面有地震感覺(jué)。
巨大破壞性。大量煤體突然拋出，堵塞巷道，破壞支架；造成慘重的人員傷亡和巨大的生產(chǎn)損失
復(fù)雜性。 各種條件和采煤方法均出現(xiàn)過(guò)。   
1、沖擊礦壓力源及其類型
沖擊礦壓顯現(xiàn)特征
（1）沖擊礦壓事故的91%發(fā)生在巷道；而采掘作業(yè)期間發(fā)生的占86%，其中1/4發(fā)生在掘進(jìn)工作面，3/4發(fā)生在工作面的超前兩巷，特別是沿空側(cè)的巷道內(nèi)發(fā)生的居多；
（2）每次沖擊發(fā)生時(shí)，均記錄有強(qiáng)礦震；在中及厚煤層中發(fā)生沖擊時(shí)的最小礦震能量等級(jí)為1E+04J，最大達(dá)E+08J；
（3）礦震震源與沖擊地點(diǎn)不在同一位置，一般在150m內(nèi)，最大達(dá)到500m；
（4）沖擊發(fā)生時(shí)，巷道破壞長(zhǎng)度一般90m，最大達(dá)1000m；
（5）采面采空區(qū)單見方、雙見方、三見方等時(shí)，沖擊多發(fā)；
（6）斷層、皺曲附近沖擊礦壓多發(fā)。
1、沖擊礦壓力源及其類型
沖擊礦壓與礦震的關(guān)系
地音(聲發(fā)射)——能量低于100J、主頻大于150Hz的微破裂產(chǎn)生的震動(dòng)，如：煤巖受載過(guò)程中的損傷、微破裂、微裂紋的擴(kuò)展等。
礦震（微震）——能量大于100J、主頻小于150Hz的震動(dòng)，如：巖層破斷、運(yùn)動(dòng)，煤體宏觀動(dòng)態(tài)破裂、失穩(wěn)等。
沖擊礦壓——井巷或工作面周圍煤（巖）體，由于彈性變形能的瞬時(shí)釋放而產(chǎn)生的突然、劇烈破壞的動(dòng)力現(xiàn)象。常伴有煤巖體拋出、巨響及氣浪等現(xiàn)象。
1、沖擊礦壓力源及其類型

地  音

礦  震
沖擊礦壓

備注：7
動(dòng)靜載疊加誘發(fā)沖擊機(jī)理
Um   –煤體彈性能量
Uf    –頂?shù)装鍙椥阅芰?
Ua   –頂板加速度能量
Up  –沖擊消耗能量
σj         –靜應(yīng)力
σd        –沖擊應(yīng)力波
σbmin –臨界應(yīng)力
應(yīng)力條件
能量理論
1、沖擊礦壓力源及其類型
備注：8
靜載+動(dòng)載     誘發(fā)沖擊
σj         –靜應(yīng)力
σd        –沖擊應(yīng)力波
σbmin –臨界應(yīng)力
應(yīng)力條件
煤巖體中靜載荷與礦震形成的動(dòng)載疊加之和大于誘發(fā)煤巖體沖擊的臨界載荷，就會(huì)誘發(fā)沖擊災(zāi)害；
1、沖擊礦壓力源及其類型
靜載+動(dòng)載 
        誘發(fā)沖擊
1、沖擊礦壓力源及其類型
沖擊、礦震演化過(guò)程
發(fā)生沖擊礦壓的臨界應(yīng)力
煤的單向抗壓強(qiáng)度大于RC>20MPa，煤體發(fā)生沖擊礦壓破壞的最小應(yīng)力為50MPa；
煤的單向抗壓強(qiáng)度小于RC<16MPa，煤體發(fā)生沖擊礦壓破壞的最小應(yīng)力為70MPa；
應(yīng)變率/s-1	載荷狀態(tài)	載荷變化率/(MPa/s)	應(yīng)力變化規(guī)律
<10-5	靜載	<0.1	基準(zhǔn)載荷
10-5~10-3	應(yīng)力擾動(dòng)	0.1~10	應(yīng)力擾動(dòng)
>10-3	動(dòng)載	>10	動(dòng)態(tài)變化
沖擊動(dòng)載
1、沖擊礦壓力源及其類型
1、頂板型沖擊礦壓概述
2. 動(dòng)靜載疊加誘發(fā)沖擊原理

巷道
主副井
工作面
斷層
煤層
工作面
工作面
巷道
④
③
②
①
①
②
③
④
頂板型沖擊礦壓
斷層型沖擊礦壓
煤柱型沖擊礦壓
褶曲型沖擊礦壓
沖擊礦壓類型  Classification of Coalburst 
Pillar Failure
Synclinal &amp;amp; Anticlinal Tectonics
Roof Strata Fracturing
Fault Sliding
（1）沖擊礦壓發(fā)生的力源及其組成；
（2）煤礦沖擊礦壓的類型
煤柱破壞型—壓破壞、垂直應(yīng)力

皺曲構(gòu)造型—壓破壞、水平應(yīng)力

頂板破斷型—破斷滑移、剪應(yīng)力

斷層滑移型—活化運(yùn)動(dòng)、剪應(yīng)力
震動(dòng)
應(yīng)力波
球形傳
播
1、沖擊礦壓力源及其類型
煤巷掘進(jìn)應(yīng)力路徑轉(zhuǎn)換及誘沖機(jī)制
高卸載側(cè)應(yīng)力
高加載側(cè)應(yīng)力
“加-卸”應(yīng)力路徑轉(zhuǎn)換
切向加載
徑向卸載
走向應(yīng)變不變”
1、沖擊礦壓力源及其類型
1、沖擊礦壓力源及其類型
2、沖擊礦壓的主控因素
3、沖擊礦壓的控制對(duì)策
目           錄
開采深度
煤巖沖擊傾向性
頂板巖層結(jié)構(gòu)
2、沖擊礦壓的主控因素
2.1、沖擊礦壓的影響因素
地質(zhì)構(gòu)造
采掘應(yīng)力集中區(qū)域
采掘相互擾動(dòng)
2.2、地質(zhì)異常區(qū)
斷層、煤厚變化區(qū)、巖漿侵入、頂?shù)装鍘r性變化區(qū)等地質(zhì)異常帶，使完整的巖層產(chǎn)生破斷，形成弱面結(jié)構(gòu)。
2、沖擊礦壓的主控因素
備注：17
地質(zhì)異常區(qū)對(duì)沖擊礦壓影響
弱面結(jié)構(gòu)在外界擾動(dòng)下，微裂隙優(yōu)先擴(kuò)展，形成大的斷裂面，錯(cuò)動(dòng)、破斷釋放大能量震動(dòng)事件，形成動(dòng)載源。
地質(zhì)異常區(qū)附近初始應(yīng)力較高，煤體易達(dá)到?jīng)_擊臨界值。
   
2、沖擊礦壓的主控因素
備注：18
（1）、斷層帶附近
安監(jiān)局一等獎(jiǎng)（2011）、甘肅省（2010）科技二等獎(jiǎng)、礦大優(yōu)博（2015）

靜載

動(dòng)載
沖擊礦壓

動(dòng)載

應(yīng)力波

頂板擾動(dòng)

斷層

斷層活化
斷層活化型、煤柱失穩(wěn)型
躍進(jìn)煤礦25110采深980m。頂板50m以上為180m的礫巖層，多次沖擊。
08.11.13
沖擊
08.1.30
沖擊
08.10.25
沖擊
07.6.19
沖擊
07.12.27
沖擊
10.8.11
沖擊9E7
09.8.31
沖擊
09.7.21
沖擊
11.3.1
沖擊1E8
（1）、斷層帶附近
備注：20
濟(jì)三礦6303輔順斷層區(qū)域沖擊動(dòng)力災(zāi)害位置。
SF28斷層區(qū)域
（1）、斷層帶附近
皺曲構(gòu)造附近，沖擊危險(xiǎn)性高。
（2）、皺曲構(gòu)造附近
 華亭煤礦
2014年3月1日回采，至4月8日，工作面推進(jìn)96m；
3月6日至4月8日，強(qiáng)礦壓顯現(xiàn)10次
（2）、皺曲構(gòu)造附近
在250102工作面回風(fēng)順槽側(cè)的實(shí)體煤中監(jiān)測(cè)到了大量的微震事件，這些微震活動(dòng)已明顯遠(yuǎn)離250102工作面回采支承壓力影響范圍；
沿著向斜軸部分布的微震事件已經(jīng)達(dá)到實(shí)煤體深部（250103等工作面）約800m處。
山寨構(gòu)造應(yīng)力區(qū)礦震分布規(guī)律
（2）、皺曲構(gòu)造附近
陜西彬長(zhǎng)礦區(qū)胡家河煤礦
A5向斜軸部時(shí)受到以水平應(yīng)力為主導(dǎo)的高靜載應(yīng)力和礦震震動(dòng)應(yīng)力波擾動(dòng)疊加作用，易發(fā)生片幫和冒頂，至翼部時(shí)容易發(fā)生強(qiáng)烈的剪切型沖擊礦壓
A4背斜軸部時(shí)容易發(fā)生冒頂和沖擊礦壓。
A5
背斜
A3
向斜
（2）、皺曲構(gòu)造附近
備注：1-首先介紹下論文的研究背景:
在我國(guó)“一帶一路”、“十三五規(guī)劃”驅(qū)動(dòng)下的西北煤炭基地正在成為我國(guó)煤炭產(chǎn)能未來(lái)，
尤其是神東、寧東、黃隴、陜北等煤炭生產(chǎn)基地，以“賦存厚、構(gòu)造復(fù)雜”著稱，尤其是褶皺構(gòu)造較為發(fā)育，
以甘肅華亭礦區(qū)，陜西彬長(zhǎng)礦區(qū)，陜西永隴礦區(qū)為例，平均厚度分別達(dá)到了40.6m、12.5m、15.4m，
隨著該區(qū)域釆深增加，加劇了沖擊礦壓災(zāi)害的發(fā)生，截至目前，僅陜西咸陽(yáng)、寶雞一帶，具有沖擊礦壓危險(xiǎn)的礦井就有15對(duì)之多，如圖所示為甘肅華亭礦區(qū)硯北煤礦沖擊顯現(xiàn)。

本文以我國(guó)西北黃隴地區(qū)為例，以甘肅華亭礦區(qū)、陜西彬長(zhǎng)礦區(qū)、陜西永隴礦區(qū)研究對(duì)象，研究褶皺構(gòu)造區(qū)厚煤層開采應(yīng)力演化與沖擊礦壓孕育規(guī)律。

備注：25
13.9.28
強(qiáng)礦壓
13.8.19
強(qiáng)礦壓
13.10.28
強(qiáng)礦壓
13.8.13
強(qiáng)礦壓
13.9.25
強(qiáng)礦壓
13.9.10
強(qiáng)礦壓
13.9.21
強(qiáng)礦壓
13.10.25
強(qiáng)礦壓
13.5.20
強(qiáng)礦壓
13.3.9
強(qiáng)礦壓
13.7.11
強(qiáng)礦壓
13.9.28
強(qiáng)礦壓
13.10.19
強(qiáng)礦壓
13.9.5
強(qiáng)礦壓
13.10.10
強(qiáng)礦壓
13.10.19
強(qiáng)礦壓
13.2.7
強(qiáng)礦壓
13.4.9
強(qiáng)礦壓
13.1.28
強(qiáng)礦壓
13.10.3
強(qiáng)礦壓
A5
背斜
A3
向斜
（2）、皺曲構(gòu)造附近
備注：26
煤層厚度變化區(qū)附近，沖擊危險(xiǎn)性高。
煤厚局部變薄時(shí)，在煤層薄的部分，垂直地應(yīng)力會(huì)增加；
煤厚局部變厚時(shí)，在煤層厚的部分，垂直地應(yīng)力會(huì)減小；
煤厚變化越劇烈，應(yīng)力集中的程度越高。
（3）、煤厚變化區(qū)附近
阜新五龍13.01.12沖擊。
13.01.12沖擊
沖擊區(qū)57m

3413B運(yùn)順掘進(jìn)巷道

（3）、煤厚變化區(qū)附近
朝陽(yáng)礦3112面切眼回采沖擊
150501-150530 
E>1.0E+4
（3）、煤厚變化區(qū)附近
朝陽(yáng)礦3112面切眼掘進(jìn)沖擊
20141001
—141017
（3）、煤厚變化區(qū)附近
冒頂：0.5×0.5×0.5m
冒頂：1.3×0.8×0.9m
底鼓
朝陽(yáng)礦3112切眼剖面圖
（3）、煤厚變化區(qū)附近
躍進(jìn)煤礦23170面
（3）、煤厚變化區(qū)附近
張雙樓礦74101工作面掘進(jìn)期間發(fā)生動(dòng)力顯現(xiàn)或者應(yīng)力異常區(qū)
（4）、頂板砂巖變化區(qū)附近
備注：33
74101面回采期間發(fā)生動(dòng)力顯現(xiàn)或者應(yīng)力異常區(qū)
（4）、頂板砂巖變化區(qū)附近
備注：34
趙樓礦1302工作面運(yùn)順火成巖侵入?yún)^(qū)
焦化煤
火成巖
（5）、巖漿巖侵入?yún)^(qū)附近
備注：35
沖擊區(qū)
（5）、巖漿巖侵入?yún)^(qū)附近
備注：36
沖擊地壓

義馬千秋煤礦11.11.03沖擊礦壓，能量E=4×108J 。
（6）、巨厚覆巖的作用
備注：37
回采煤層
泥巖、煤層、粉沙巖等
礫  巖
380-600m
沖擊地壓
能量E+08J
（6）、巨厚覆巖的作用
備注：38
11.3 沖擊
能量E+08J

3.27 沖擊
能量E+07J

21141面
能量E+06J
義馬千秋礦
11.11.03沖擊，4×108J，采深800m
13.3.27沖擊，1×107J，采深450m
21141面多次沖擊，采深650m
（6）、巨厚覆巖的作用
備注：39
時(shí)間：義馬千秋煤礦2014年3月27日11時(shí)18分。
震源位置：震源位置位于21032回風(fēng)上山西翼128m（平距）。
能量：1. 1E+7J，震級(jí)為2.7 級(jí)。
沖擊地壓
能量E+07J
（6）、巨厚覆巖的作用
備注：40
煤層9m
泥巖粉砂90m
礫巖360m
沖擊地壓
能量E+07J
（6）、巨厚覆巖的作用
備注：41
時(shí)間：2010年10月8日9：00，發(fā)生沖擊礦壓
地點(diǎn)：W1143工作面上部及端頭巷道
W1143采面煤層為B4-1，埋深317m、走向長(zhǎng)1495m，斜長(zhǎng)162m，傾角10-16°，煤厚平均3m，采高3m。
與W1141面間的煤柱寬 30m。
10.8沖擊，W1143面沖擊，支架煤機(jī)損壞，巷道破壞，人員傷亡
（6）、巨厚覆巖的作用
新疆寬溝煤礦W1143工作面
備注：42
20101008，W1143面沖擊，支架煤機(jī)損壞，巷道破壞，人員傷亡；
20110313，面內(nèi)沖擊；
20110413，面內(nèi)沖擊，5E6J
20110704，E1146工作面機(jī)巷掘進(jìn)頭，震動(dòng)明顯，巷道損壞；
20110706，E1146工作面機(jī)巷掘進(jìn)頭，震動(dòng)明顯，巷道損壞
20130109，E11468面機(jī)巷掘進(jìn)頭，震動(dòng)明顯，巷道損壞；
20110112/0116，E1146面機(jī)巷掘進(jìn)頭，震動(dòng)明顯，巷道損壞
（6）、巨厚覆巖的作用
備注：43
細(xì)砂巖9.6m
粗砂巖7.6m
粉砂巖6.1m
細(xì)砂巖25.9m
粉砂巖9.3m
粗砂巖14.8m
粗、中、細(xì)、粉砂巖

砂巖頂板
73.3m

（6）、巨厚覆巖的作用
備注：44
（1）、區(qū)段煤柱應(yīng)力集中區(qū)
（2） 、上覆遺留煤柱的應(yīng)力集中區(qū)
（3） 、停采線形成的應(yīng)力集中區(qū)
（4） 、切眼外錯(cuò)應(yīng)力集中區(qū)
（5） 、向采空區(qū)采掘的應(yīng)力疊加區(qū)
（6） 、上下煤層巷道的應(yīng)力疊加區(qū)
（7） 、采掘相互擾動(dòng)影響區(qū)
（8） 、工作面來(lái)壓與見方區(qū)域
2.3、采掘應(yīng)力集中區(qū)
2、沖擊礦壓的主控因素
（1）、區(qū)段煤柱應(yīng)力集中區(qū)
備注：46
時(shí)間：沈陽(yáng)紅陽(yáng)三礦2017年11月11日2時(shí)26分39秒。
位置：紅陽(yáng)三礦西山上采區(qū)702綜采工作面回風(fēng)順槽巷道。
能量：里氏震級(jí)：ML 2.4級(jí)。
沖擊造成702工作面前方回風(fēng)順槽約220m巷道出現(xiàn)大面積底鼓、冒頂，且煤幫位移明顯，造成作業(yè)人員傷亡和被困。
沖擊時(shí)工作面中部處于正斷層Fh2(Fy2)、正斷層Fh3~4附近。
17.11.11沖擊
沖擊區(qū)200m
（1）、區(qū)段煤柱應(yīng)力集中區(qū)
 區(qū)段煤柱應(yīng)力集中區(qū)。
興安礦四水平南17層一四區(qū)一段采深500m ；工作面上部為隔段煤柱，寬15-18m。鄰層上覆11層已開采，層間距138~155m
11.2.14
沖擊
11.4.13
沖擊5E6

11.2.28
沖擊
11.3.8
沖擊

（1）、區(qū)段煤柱應(yīng)力集中區(qū)
華亭250102面誘發(fā)強(qiáng)礦壓震源位置平面分布圖 
華亭250103面誘發(fā)強(qiáng)礦壓震源位置平面分布圖 
華亭250102面誘發(fā)強(qiáng)礦壓
（1）、區(qū)段煤柱應(yīng)力集中區(qū)
9202面采深達(dá)900m ；上覆有7煤殘留的大煤柱，120m×90m。
7煤所留的煤柱處于9202工作面軌道巷上部。
7煤的護(hù)巷煤柱距9202工作面軌道巷13m。
三河尖9202工作面
（2）、上覆遺留煤柱區(qū)
備注：50
（2）、上覆遺留煤柱區(qū)
備注：51
興安煤礦沖擊案例
四水平南17層一四區(qū)一段
（2）、上覆遺留煤柱區(qū)
龐莊煤礦張小樓井9煤埋深大，采深>1000m，局部采深達(dá)1200m，屬于典型的深部開采煤層。
7、9煤間距30m；
7煤的停采線對(duì)9煤影響大；
9煤回采通過(guò)7煤的停采線。
（3）、停采線的應(yīng)力集中區(qū)
備注：53
張小樓井95202工作面回采應(yīng)力分布
能量103-104J的礦震平面分布
（2011.5.4～2011.5.30）
（3）、停采線的應(yīng)力集中區(qū)
硯北礦250204工作面礦震震源平面分布。
（4）、切眼外錯(cuò)應(yīng)力集中區(qū)
（4）、切眼外錯(cuò)應(yīng)力集中區(qū)
山東朝陽(yáng)煤礦3018工作面回順應(yīng)力分布預(yù)計(jì)。
（5）、向采空區(qū)采掘應(yīng)力疊加
備注：57
兗州東灘煤礦沖擊
東灘礦主要沖擊區(qū)域
（5）、向采空區(qū)采掘應(yīng)力疊加
備注：58
“1.3”4205切眼導(dǎo)峒沖擊礦壓
（5）、向采空區(qū)采掘應(yīng)力疊加
備注：59
（6）、煤層群巷道應(yīng)力疊加

山西擔(dān)水溝礦17.01.17沖擊礦壓頂板事故，造成10人死亡。
擔(dān)水溝煤礦屬于寧武礦區(qū)；
4#煤層埋藏深度400m。
開采4#煤4203工作面與9#煤9202工作面，層間距50m；
（6）、煤層群巷道應(yīng)力疊加
9202面超前4203面 195m，距離4202面停采線 70m。
9#煤，16m
4#煤，5.6m
17.01.17沖擊
冒頂區(qū)105m
（6）、煤層群巷道應(yīng)力疊加
沖擊嚴(yán)重
冒頂區(qū)
（6）、煤層群巷道應(yīng)力疊加
（7）、采掘相互擾動(dòng)影響區(qū)
備注：64
山寨礦1104、11051工作面相向采掘擾動(dòng)，11051工作面掘進(jìn)630m時(shí)，強(qiáng)礦壓顯現(xiàn)嚴(yán)重，停止掘進(jìn)。
（7）、采掘相互擾動(dòng)影響區(qū)
備注：65
硯北煤礦——采掘相互影響
工作面采動(dòng)影響區(qū)域超前工作面286m左右，掘進(jìn)頭影響區(qū)域超前130m左右，安全距離約為420m。
（7）、采掘相互擾動(dòng)影響區(qū)
回采
沖擊
（7）、采掘相互擾動(dòng)影響區(qū)
北徐樓煤礦—朝陽(yáng)煤礦——相互影響
備注：67
隨著采空區(qū)范圍加大，上覆巖層空間結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)形成見方效應(yīng)；
三次見方區(qū)域均具有密集的高能量礦震出現(xiàn)（已采375m）；
一方：2次E5以上；二方：4次E5以上；三方：3次E5以上
（8）、工作面來(lái)壓與見方區(qū)域

本工作面老頂斷裂
本工作面見方
雙工作面見方
三工作面見方
結(jié)論:每一次見方的破裂高度不同，作用的范圍、強(qiáng)度也不同

兩個(gè)放頂煤工作面第二次見方
新汶華豐煤礦
峻德礦頂板“四次見方”
頂板的初次來(lái)壓。
8.30沖擊，影響范圍49m，能量2.2E+4J
（8）、工作面來(lái)壓與見方區(qū)域
工作面一次“見方”。
礦震能量2.2E+4J。
（8）、工作面來(lái)壓與見方區(qū)域
峻德礦頂板“四次見方”
工作面二次“見方”。
11.24沖擊，影響范圍44.5m，能量1.98E+5J
（8）、工作面來(lái)壓與見方區(qū)域
峻德礦頂板“四次見方”
工作面三次“見方”。
1.9沖擊，范圍45m能量1.26E+05J。
1.21沖擊，范圍72m能量.21E+06J。
（8）、工作面來(lái)壓與見方區(qū)域
峻德礦頂板“四次見方”
工作面四次“見方”。
3.15沖擊，范圍,回風(fēng)巷90m，機(jī)道60m,能量4.6E+06J。
（8）、工作面來(lái)壓與見方區(qū)域
峻德礦頂板“四次見方”
1、沖擊礦壓力源及其類型
2、沖擊礦壓的主控因素
3、沖擊礦壓的控制對(duì)策
目           錄
監(jiān)測(cè)：應(yīng)力分布狀態(tài)，監(jiān)測(cè)煤體應(yīng)力，鉆屑法和彈性波CT透視法監(jiān)測(cè)等；
卸壓：降低應(yīng)力集中，將應(yīng)力高峰往煤體深部轉(zhuǎn)移等。
靜載-監(jiān)測(cè)與防治
監(jiān)測(cè)：煤巖體破斷運(yùn)動(dòng)規(guī)律，微震法、聲發(fā)射、電磁輻射等；
控制：破壞煤巖體的結(jié)構(gòu)，減小煤巖體的運(yùn)動(dòng)程度的措施。即，降低震源的震動(dòng)能量，加大震源距采掘工作面的距離，增加震動(dòng)波的衰減程度等。
動(dòng)載-監(jiān)測(cè)與防治
3、沖擊礦壓的控制對(duì)策
1、沖擊礦壓的危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)
  （綜合指數(shù)法、多因素耦合分析、模擬分析）
2、開采設(shè)計(jì)方案優(yōu)化
  （開采解放層、煤柱寬度，工作面長(zhǎng)度、開采順序、切眼位置、推進(jìn)速度等）
3、沖擊危險(xiǎn)的監(jiān)測(cè)與預(yù)警
  （微震監(jiān)測(cè)方法、電磁輻射法、鉆屑法）
4、沖擊危險(xiǎn)區(qū)域的解危與處理
  （卸壓爆破、鉆孔卸壓、注水、水力致裂等）
5、解危效果檢驗(yàn)（同監(jiān)測(cè)預(yù)警）     
四強(qiáng)原則——強(qiáng)監(jiān)測(cè)、強(qiáng)卸壓、強(qiáng)支護(hù)、強(qiáng)防護(hù)
3、沖擊礦壓的控制對(duì)策
目標(biāo)：靜載荷+動(dòng)載荷——應(yīng)力場(chǎng)+震動(dòng)場(chǎng)
應(yīng)力解除法測(cè)試原巖應(yīng)力
鉆屑法
在線應(yīng)力法
礦壓觀測(cè)法
彈性波、震動(dòng)波CT法
靜動(dòng)載分析
應(yīng)力場(chǎng)監(jiān)測(cè)
震動(dòng)場(chǎng)監(jiān)測(cè)
綜合指數(shù)法
應(yīng)力分析法
數(shù)值模擬分析法
微震法
地音法
電磁輻射法
3、沖擊礦壓的控制對(duì)策
雙震源一體化CT應(yīng)力探測(cè)技術(shù)及裝備研發(fā)
Integrated Dual-Source CT Technology &amp;amp; Equipment
3、沖擊礦壓的控制對(duì)策
備注：79
備注：80
 不同沖擊礦壓類型的指標(biāo)體系
3、沖擊礦壓的控制對(duì)策
備注：81
沖擊礦壓智能綜合監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)
備注：82
聚類分析
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
樣本訓(xùn)練
自主學(xué)習(xí)
權(quán)重調(diào)整
綜合判別
沖擊地壓風(fēng)險(xiǎn)判識(shí)
監(jiān)測(cè)預(yù)警指標(biāo)體系
智能評(píng)價(jià)危險(xiǎn)等級(jí)
預(yù)測(cè)結(jié)果發(fā)布
遠(yuǎn)程在線管理

沖擊礦壓風(fēng)險(xiǎn)判識(shí)與綜合監(jiān)測(cè)預(yù)警
備注：83
云平臺(tái)

沖擊地壓遠(yuǎn)程在線風(fēng)險(xiǎn)智能判識(shí)與多參量綜合監(jiān)測(cè)預(yù)警

云平臺(tái)
沖擊地壓遠(yuǎn)程在線風(fēng)險(xiǎn)智能判識(shí)與多參量綜合監(jiān)測(cè)預(yù)警
強(qiáng)度弱化減沖原理
區(qū)域防范措施
局部主動(dòng)解危
支護(hù)與防護(hù)
保護(hù)層開采
錯(cuò)層布置
關(guān)鍵層控制
煤柱留設(shè)
采掘相互擾動(dòng)
鉆孔卸壓
煤體爆破
頂板爆破
定向水力致裂
強(qiáng)弱強(qiáng)結(jié)構(gòu)
掘進(jìn)面卸壓
底煤卸壓
加強(qiáng)支護(hù)
防護(hù)避讓
3、沖擊礦壓的控制對(duì)策
一是采取松散煤巖體的方式，降低煤巖體的強(qiáng)度 沖擊傾向性，使得沖擊危險(xiǎn)性降低；
二是對(duì)煤巖體的強(qiáng)度進(jìn)行弱化后，使得應(yīng)力高峰向巖體深部轉(zhuǎn)移，并降低應(yīng)力集中程度；
三是采取一定的減沖解危措施后，使得發(fā)生沖擊壓時(shí)，降低沖擊的強(qiáng)度。
強(qiáng)度弱化減沖原理
3、沖擊礦壓的控制對(duì)策
 “區(qū)域先行、局部跟進(jìn)、分區(qū)管理、分類防治”的防沖原則
3、沖擊礦壓的控制對(duì)策
從礦井整體開拓布局入手，基于防沖提出分區(qū)開采、優(yōu)化大巷布置方式、采區(qū)布置，煤柱留設(shè)等區(qū)域卸壓降載減沖技術(shù)。
在區(qū)域放沖措施基礎(chǔ)上，針對(duì)性設(shè)計(jì)局部卸壓措施，主要包括煤層注水、大直徑鉆孔卸壓、鉆孔爆破卸壓、斷頂斷底卸壓降載減沖等。
針對(duì)不同沖擊礦壓危險(xiǎn)區(qū)域，采取不同的管理措施，包括措施管理、人員管理、產(chǎn)量管理、設(shè)備管理等。
針對(duì)不同區(qū)域不同沖擊類型、沖擊動(dòng)靜載力源、能量釋放主體等方面的差異，采取不同的針對(duì)性卸壓降載減沖措施。
防沖優(yōu)化設(shè)計(jì)原則與內(nèi)容
優(yōu)先合理開采解放層
煤層群開采順序——由上往下開采
工作面開采順序——順序開采，不留孤島煤柱
工作面長(zhǎng)度——避免采動(dòng)應(yīng)力的影響，大于100m
工作面開切眼位置——形成一條線，避免外錯(cuò)
工作面停采線位置——形成一條線，避免交錯(cuò)
區(qū)段煤柱寬度——3-5m小煤柱，或50m以上大煤柱
工作面推進(jìn)速度——?jiǎng)蛩偻七M(jìn)，<5m/d（有危險(xiǎn)）
接近采空區(qū)、煤柱、斷層——重點(diǎn)防范區(qū)域
（1）、區(qū)域防范
優(yōu)先開采保護(hù)層
保護(hù)層作用：降壓、減震、吸能
（1）、區(qū)域防范
巷道外錯(cuò)—上區(qū)段采空區(qū)下方布置順槽
錯(cuò)層布置降壓作用
（1）、區(qū)域防范
錯(cuò)層布置——孟巴煤礦
（1）、區(qū)域防范
（1）、區(qū)域防范
卸壓開采——義馬常村礦
（1）、區(qū)域防范
采空區(qū)注漿加大條帶煤柱控制上覆厚層堅(jiān)硬關(guān)鍵層的破斷
開采兩個(gè)工作面，留一個(gè)大煤柱。
上覆厚層堅(jiān)硬關(guān)鍵層的控制對(duì)策
（1）、區(qū)域防范
備注：95
備注：我國(guó)是世界上煤巖動(dòng)力災(zāi)害最嚴(yán)重的國(guó)家，30%以上的國(guó)有重點(diǎn)煤礦有動(dòng)力災(zāi)害危險(xiǎn)。煤巖動(dòng)力災(zāi)害破壞生產(chǎn)系統(tǒng)，造成大量礦工傷亡，經(jīng)濟(jì)損失巨大。隨開采深度增加，動(dòng)力災(zāi)害將更為嚴(yán)重。
但目前預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率低、安全性差、操作復(fù)雜、受人為因素影響大，迫切需要開發(fā)技術(shù)先進(jìn)、預(yù)測(cè)準(zhǔn)確、安全高效的預(yù)測(cè)技術(shù)及裝備。 
煤柱寬度的確定
（1）、區(qū)域防范
開采沖擊地壓煤層時(shí)，在應(yīng)力集中區(qū)內(nèi)不得布置2個(gè)工作面同時(shí)進(jìn)行采掘作業(yè)。
2個(gè)掘進(jìn)工作面之間的距離小于150m時(shí)，采煤工作面與掘進(jìn)工作面之間的距離小于350m時(shí)，2個(gè)采煤工作面之間的距離小于500m時(shí)，必須停止其中一個(gè)工作面。
相鄰礦井、相鄰采區(qū)之間應(yīng)避免開采相互影響。
（1）、區(qū)域防范
推進(jìn)速度對(duì)沖擊危險(xiǎn)性的影響
回采速度對(duì)支承壓力與煤體能量聚集的作用
回采速度對(duì)覆巖懸頂及破斷運(yùn)動(dòng)的作用
構(gòu)造應(yīng)力對(duì)工作面的回采速度作用強(qiáng)烈
胡家河煤礦
低速推進(jìn)
高速推進(jìn)
峻德煤礦
（1）、區(qū)域防范
巷道掘進(jìn)頭、兩幫及底板的大直徑鉆孔卸壓
煤體的鉆孔、爆破卸壓
（2）、局部主動(dòng)解危
淺孔爆破斷頂卸壓；
深孔爆破斷頂卸壓。
（2）、局部主動(dòng)解危
煤體高壓射流鉆割卸壓技術(shù)（2012）
（2）、局部主動(dòng)解危
頂板定向水力致裂
（2）、局部主動(dòng)解危
備注：102
防沖抗震巷道圍巖呈現(xiàn)出強(qiáng)、弱、強(qiáng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
強(qiáng)弱強(qiáng)結(jié)構(gòu)對(duì)沖擊應(yīng)力波起到一個(gè)衰減吸收效應(yīng)
巷道圍巖變形呈現(xiàn)出小、大、小的特點(diǎn)
巷道圍巖呈現(xiàn)出小、大、小的能量耗散特點(diǎn)
巷道圍巖的強(qiáng)弱強(qiáng)結(jié)構(gòu)效應(yīng)
（3）、支護(hù)與防護(hù)
減少外界震源擾動(dòng)載荷
設(shè)置弱結(jié)構(gòu)，使得波傳播的能量衰減指數(shù)增加 
提高支護(hù)強(qiáng)度
沖擊危險(xiǎn)巷道的控制原理
（3）、支護(hù)與防護(hù)
巷道圍巖柔性蓄能支護(hù)控制體系
錨網(wǎng)索+“O”型棚聯(lián)合支護(hù)+門式支架
（3）、支護(hù)與防護(hù)
巷道支護(hù)防沖系統(tǒng)
 
 
工作面巷道支護(hù)防沖系統(tǒng)的形成過(guò)程
  一級(jí)錨網(wǎng)索支護(hù)
  二級(jí)錨網(wǎng)索+充填結(jié)構(gòu)+“O”型棚支護(hù)
  三級(jí)錨網(wǎng)索+充填結(jié)構(gòu)及“O”型棚+門式支架支護(hù) 
一級(jí)支護(hù)現(xiàn)場(chǎng)效果
二級(jí)支護(hù)現(xiàn)場(chǎng)效果
三級(jí)支護(hù)現(xiàn)場(chǎng)效果
（3）、支護(hù)與防護(hù)
備注：106
備注：106
工作面回采期間，撤出沖擊危險(xiǎn)其余的人員。進(jìn)入沖擊地壓危險(xiǎn)區(qū)域的人員必須采取特殊的個(gè)體防護(hù)措施。
有沖擊地壓危險(xiǎn)的采掘工作面，供電供液等設(shè)備應(yīng)放置在采動(dòng)應(yīng)力集中影響區(qū)外。危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的其他設(shè)備、管線、物品等應(yīng)采取固定措施，管路應(yīng)吊掛在巷道腰線以下。
沖擊地壓危險(xiǎn)區(qū)域的巷道必須加強(qiáng)支護(hù)，采煤工作面必須加大上下出口和巷道超前支護(hù)范圍和強(qiáng)度，并采取防崩措施。嚴(yán)重沖擊地壓危險(xiǎn)區(qū)域，必須采取防底鼓措施。
（3）、支護(hù)與防護(hù)
中國(guó)礦大主要研究成果
沖擊礦壓機(jī)理研究：提出了 “動(dòng)靜疊加誘發(fā)沖擊原理”、煤巖體沖擊破壞的沖能原理、巷道圍巖的強(qiáng)弱強(qiáng)結(jié)構(gòu)效應(yīng)、煤巖體的強(qiáng)度弱化減沖原理，研究了斷層褶皺構(gòu)造附近的沖擊規(guī)律。
沖擊礦壓監(jiān)測(cè)預(yù)警：研究了礦震及聲電規(guī)律，形成了以綜合指數(shù)法、彈性波CT法、微震法、電磁輻射法和鉆屑法為一體的沖擊礦壓分區(qū)分級(jí)監(jiān)測(cè)預(yù)警理論與技術(shù)。
沖擊礦壓防治技術(shù)：發(fā)展了以柔性蓄能為主的防沖支架和以松散煤巖體為主的煤體鉆孔、爆破、深孔斷頂、定向水力致裂防沖理論與技術(shù)體系。
承擔(dān)國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、“973”、科技支撐計(jì)劃、自然基金重點(diǎn)項(xiàng)目、江蘇省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃。
成果獲國(guó)家二等獎(jiǎng)2項(xiàng)，省部級(jí)一等獎(jiǎng)4項(xiàng)、二等獎(jiǎng)勵(lì)12項(xiàng)；
獲全國(guó)百篇優(yōu)秀博士論文1篇，江蘇省優(yōu)博4篇，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)優(yōu)博10篇；
出版沖擊礦壓方面專著12部，論文220余篇，SCI收錄77篇、EI收錄140余篇，專利33項(xiàng)，軟件著作權(quán)14項(xiàng)。
全國(guó)70多個(gè)礦安裝SOS微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，60個(gè)礦聯(lián)網(wǎng)形成了微震遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)平臺(tái)，應(yīng)用效果良好。
中國(guó)礦大沖擊礦壓研究團(tuán)隊(duì)
《煤礦安全規(guī)程》，2016年執(zhí)行；《煤礦安全規(guī)程執(zhí)行說(shuō)明》；《煤礦安全規(guī)程》解讀
《煤礦防治沖擊地壓細(xì)則》，2018年08月01日?qǐng)?zhí)行
《測(cè)試、監(jiān)測(cè)、防治標(biāo)準(zhǔn)》，共14項(xiàng)；
3項(xiàng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)、5項(xiàng)監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、6項(xiàng)治理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
規(guī)程、細(xì)則、標(biāo)準(zhǔn)
主 要 著 作
1、《煤礦沖擊礦壓防治》竇林名，牟宗龍等：科學(xué)出版社，2017
2、《采礦地球物理學(xué)-礦山震動(dòng)》竇林名，曹安業(yè)等：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2016年
3、《采礦地球物理理論與技術(shù)》竇林名，牟宗龍等：科學(xué)出版社，2014
4、《頂板巖層誘發(fā)沖擊礦壓的機(jī)理》牟宗龍，竇林名等：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2013
5、《煤礦沖擊礦壓強(qiáng)度的弱化控制原理》陸菜平、竇林名：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2012
6、《煤礦沖擊礦壓震動(dòng)波CT預(yù)測(cè)原理與技術(shù)》鞏思園，竇林名：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2013
7、《沖擊礦壓防治理論與技術(shù)》竇林名，何學(xué)秋：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2001
8、《采礦地球物理學(xué)》竇林名，何學(xué)秋：中國(guó)科學(xué)文化出版社，2002
9、《煤礦開采沖擊礦壓災(zāi)害防治》竇林名，趙從國(guó)等：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2006
研究足跡—26個(gè)集團(tuán)
龍煤集團(tuán)：
峻德、興安、富力、南山、益新、桃山
同煤集團(tuán)：
忻州窯、
同忻、塔山
韓礦集團(tuán)：
下峪口、桑樹坪
華亭集團(tuán)：
華亭、山寨硯北、陳家溝
兗礦集團(tuán)：
鮑店、東灘、濟(jì)三、南屯、濟(jì)二、興隆莊、趙樓、
臨礦集團(tuán)：
古城、王樓礦

天安：星村
新礦：華豐

棗莊區(qū)：金莊、金源、朝陽(yáng)礦
徐礦集團(tuán)：張小樓、三河尖、夾河、張集、張雙樓、旗山
淮北礦業(yè)：
海孜、楊柳礦

義煤集團(tuán)：
常村、躍進(jìn)、千秋
平煤集團(tuán)：
十、十一礦
大屯煤電：
孔莊、姚橋、徐莊礦
昊華集團(tuán)：
木城澗、大臺(tái)
焦煤集團(tuán)：
1890、2130、阜康、1930、
神新集團(tuán)：
寬溝、鐵廠溝
靖遠(yuǎn)集團(tuán)：
寶積山、王家山
彬長(zhǎng)集團(tuán)：
胡家河、孟村
滇東礦業(yè)：
白龍山
窯街煤電：
三礦、海石灣、金河
中泰集團(tuán)：
雨田、博斯坦
內(nèi)蒙：
門克慶、紅慶河
備注：112
敬請(qǐng)指正!
謝 謝!
Thanks!

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