分析冲击地压防治关键理论与技术论文_王健

一、冲击地压防治理论冲击地压的发生机理至今没有一套成熟完善的理论研究机理，导致了冲击地压防治难度的增大，防治过程中存在一定的盲目性。矿井在对于冲击地压灾害的认识上存在两种极端：第一种是不重视冲击地压的防治，对其采取不治理态度。第二种是全面治理，建立多种防治体系，管理混乱，没有针对性，资金投入增大却效率低下。结合最新的理论研究及实际的防治效果，本文总结出如下几个冲击地压防治理论。1.1确定冲击地压与矿震之间的关系矿震主要是指受到矿区内岩层断裂、构造活化与矿柱破碎以及采动塌陷等的影响，使得矿区内出现震动的现象。而冲击低压则主要是指巷道四周与采场承压变形、破坏而产生的一种灾害。而冲击低压与矿震之间互为因果关系，冲击低压可能会引发矿震，而矿震也可能会导致冲击低压，因此，二者之间的关系需要人们注意。还有一种微震现象是受到金属矿开采作业的影响而导致围岩被破坏而出现位移的现象。由此可知，对于防治原发性矿震的难度极大，而防治巷道与采场等的冲击低压灾害则相对较为容易。因此，工作人员必须能够明确区分冲击低压与矿震之间的关系，只有这样才能够制定合理的工作方案。1.2应用“上盘岩层空间结构理论”对动力灾害区域进行划定、预判矿井进行深部开采时，影响采场应力分布的岩层范围超出了基本顶和直接顶的范围，此时需要用到上覆岩层的空间结构理论来对采场周围的应力分布进行分析研究。岩层的多层结构往往诱发多次的矿震和冲击。1.3采用“水平应力突变理论”预测矿震及其诱发型冲击地压当顶板中存在坚硬厚岩层时，容易发生矿震及其诱发的冲击地压灾害，而这类灾害的预测是比较困难的。基于厚层坚硬岩层中水平应力突变、水平应力超过岩层强度作为判据，可以估计矿震发生的位置。通过在兖矿集团南屯、鲍店等金属矿进行试验，具有较好的实用价值。矿震诱发冲击地压的主要原因是关键岩层中水平应力突变引起围岩中垂直应力突变。根据矿震诱发冲击地压的力学机理，可以对矿震发生的位置和强度进行预测，并圈定动力灾害危险区，采用关键部位断顶和在金属层中打大直径卸压孔等措施，防止“震—冲”型动力灾害的发生。1.4采动应力与构造应力耦合理论工作人员还应运用这一理论来对区域性动力灾害进行预测。这是由于采动应力会导致断层、相变构造的出现，而断层与相变构造又与大量的动力灾害有着直接关系，因此，只有确保地质勘查工作的质量才能够保证防治冲击地压工作的效果。1.5应用“静-动应力场理论”来评价预测危险区及对工作面巷道进行合理布置相邻采空区上部的高应力位岩层可将地压传导到远处的侧向金属体，且所形成的应力场不会受到工作面的开采影响，即该应力场不随工作面的变化而变化，该应力场成为静应力场。若巷道口所在位置的应力到了冲击临界值，则在该区域中的巷道将存在冲击地压发生的危险。工作面长度及矿柱的宽度决定了冲击地压发生的概率。二、冲击地压的预测方法2.1钻屑率指标法该方法又称作钻孔检验法,用小孔径钻头打孔,根据不同钻进深度出屑量的变化规律来判断金属岩体内部应力的分布集中状态,判断冲击地压可能发生的地点和可能性。2.2工程地震探测法用人工制造的方法造成地震,检测地震波传播的速率,绘制速率与时间的关联图,根据地震波传播速率的变化来判断金素矿体内应力的分布状态和发生冲击的可能性。2.3地音、微震监测法使用微震仪间断或连续监测金属岩体受到破坏释放弹性能时产生的声发射现象,根据这些现象的变化规律判断金属岩体发生冲击的可能性。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆2.4综合测定法为了能够精准地预测判定冲击地压可能发生的时间、地点,可将上述几种监测方法根据实际的情况综合利用。三、冲击地压防治关键技术3.1金属层卸压爆破技术工作人员应合理应用金属层卸压爆破技术来预防自重应力型的冲击地压灾害。这是由于巷帮高应力与能量主要积聚在两帮金属体或其中一侧，工作人员可以利用爆破技术来对帮部金属体进行卸压操作，进而实现对冲击地压灾害威胁的降低。而卸压完成的两帮浅部金属体的受压情况明显减轻，而压力的峰值逐渐转向金属体深处，同时上覆岩层的自重应力也逐渐转向深处，由具有更高强度的金属体来承担。3.2超前深孔断顶预裂爆破技术工作人员还应利用超前深孔断顶预裂爆破技术来对冲击低压进行有效防治。这种爆破技术是在顶板岩层内部使用的且不具备爆破自由面的一种方式，其应用原理在于通过爆炸活动产生的动压震裂与静压爆生气体的气楔来让向顶板施加作用力，破坏顶板结构的整体性，让顶板能够产生预裂隙，并随着工作面推进，让顶板能够在超前支承压力与支架初撑力作用下垮落，实现应力集中程度的降低。需要工作人员注意的是，具体施工位置应布置在工作面两巷超前支承压力影响范围内，并应将峰指出作为重点进行爆破卸压。3.3断底爆破技术工作人员还应合理运用断底爆破技术来对构造应力型冲击地压进行防治。这是由于巷道底板在受到水平构造应力作用下，极易出现压缩弯曲变形的问题，甚至会在达到一定条件下，出现屈曲破坏问题，导致发生冲击地压危害。因此，工作人员应将爆破重点放在弹性能积聚层位，进而降低弹性能大小，并对其再次积聚弹性能造成一定阻碍。同时，巷道底脚受到两帮垂直应力与底板水平构造应力的共同作用，其应力集中程度较高。而通过爆破而产生的松动区域不仅能够为底板内水平应力提供垫层起到缓冲作用，还能够让上覆层高应力向底板岩层进行连续性的传递，进而达到阻隔的目标。此外，工作人员还需注意的是，在对底板冲击较为严重的巷道，应将断底爆破技术与巷帮金属层爆破卸压技术结合使用，效果更好。3.4水压致裂技术工作人员还应使用水压致裂技术来对金属体空间进行高压水的注入，以便岩体中存在的裂纹能够张开并扩展。这种技术的应用主要有两个优势：①能够对金属岩体裂隙的扩大而对其整体强度造成破坏。②通过利用水能够对金属体进行软化，以达到改变金属岩体物理力学的性质，降低金属层发生冲击低压灾害的概率。其本质就在于通过在金属岩体中打孔并将水注入其中来改变其受力状态。结语综上所述,冲击低压与矿震是当前我国金属矿开采事业中较为常见的地质灾害,极易引发次生灾害进而造成较大规模的安全事故等。因此,为了实现金属矿开采事业的不断发展,必须积极研究冲击低压灾害的有效防治技术。本文主要针对冲击低压的防治理论与技术进行分析,以期实现对冲击地压灾害的有效控制,以提高金属矿开采作业的安全性。参考文献[1]张治高,刘金海,徐波,谭文峰.金属矿冲击地压防治的“双低”模式及其实践[J].金属矿开采,2018,23(02):82-85+67.[2]齐庆新,刘天泉,史元伟.冲击地压的摩擦滑动失稳机理[J].矿山压力与顶板管理,2012,12(1):174-177．

论文作者:王健

论文发表刊物:《中国建筑知识仓库》2019年02期

论文发表时间:2019/8/13

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