一、沖擊地壓
沖擊地壓是指在開(kāi)采過(guò)程中,積聚在煤炭體中的能量,瞬間釋放出來(lái),產(chǎn)生一種以突然、急劇、猛烈破壞為特征的動(dòng)力現(xiàn)象。特征:常伴隨有很大的聲響、巖體震動(dòng)和沖擊波,在一定范圍內(nèi)可以感到地震;有時(shí)向采掘空間拋出大量的碎煤或巖塊,形成很多煤塵,釋放出大量的瓦斯。
根據(jù)原巖(煤)體應(yīng)力狀態(tài)不同,沖擊地壓可分為3類(lèi):重力型沖擊地壓、構(gòu)造應(yīng)力型沖擊地壓、中間型或重力一構(gòu)造型沖擊地壓。重力應(yīng)力型沖擊地壓:主要受重力作用,沒(méi)有或只有極小構(gòu)造應(yīng)力影響的條件下引起的沖擊地壓。??? 構(gòu)造應(yīng)力型沖擊地壓:主要受構(gòu)造應(yīng)力(構(gòu)造應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)巖層自重應(yīng)力)的作用引起的沖擊地壓 。中間型或重力~構(gòu)造型沖擊地壓:主要受重力和構(gòu)造應(yīng)力的共同作用引起的沖擊地壓。
根據(jù)沖擊的顯現(xiàn)強(qiáng)度分類(lèi):(1)彈射:一些單個(gè)碎塊從處于高應(yīng)力狀態(tài)下的煤或巖體上射落,并伴有強(qiáng)烈聲響,屬于微沖擊現(xiàn)象。 (2)礦震:它是煤、巖內(nèi)部的沖擊地壓,即深部的煤或巖體發(fā)生破壞,煤、巖并不向已采空間拋出,只有片帶或塌落現(xiàn)象,但煤或巖體產(chǎn)生明顯震動(dòng),伴有巨大聲響,有時(shí)產(chǎn)生礦塵。較弱的礦震稱(chēng)為微震。 (3)弱沖擊。煤或巖石向已采空間拋出,但破壞性不很大,對(duì)支架、機(jī)器和設(shè)備基本上沒(méi)有損壞;圍巖產(chǎn)生震動(dòng),一般震級(jí)在2.2級(jí)以下,伴有很大聲響;產(chǎn)生煤塵,在瓦斯煤層中可能有大量瓦斯涌出。 (4)強(qiáng)沖擊。部分煤或巖石急劇破碎,大量向已采空間拋出,出現(xiàn)支架折損、設(shè)備移動(dòng)和圍巖震動(dòng),震級(jí)在2.3級(jí)以上,伴有巨大聲響,形成大量煤塵和產(chǎn)生沖擊波。?
根據(jù)震級(jí)強(qiáng)度和拋出的煤量分類(lèi):(1)輕微沖擊:拋出煤量在10t以下,震級(jí)在1級(jí)以下的沖擊地壓。 (2)中等沖擊:拋出煤量在10t~50t以下,震級(jí)在1級(jí)~ 2級(jí)的沖擊地壓。 (3)強(qiáng)烈沖擊:拋出煤量在50t以上,震級(jí)在2級(jí)以上的沖擊地壓。 一般面波震級(jí)Ms=1時(shí),礦區(qū)附近部分居民有震感;Ms=2時(shí),對(duì)井上下有不同程度的破壞;Ms>2時(shí),地面建筑物將出現(xiàn)明顯裂縫破壞。
根據(jù)發(fā)生的地點(diǎn)和位置分類(lèi): (1)煤體沖擊。發(fā)生在煤體內(nèi),根據(jù)沖擊深度和強(qiáng)度又分為表面、淺部和深部沖擊。 (2)圍巖沖擊。發(fā)生在頂?shù)装鍘r層內(nèi),根據(jù)位置有頂板沖擊和底板沖擊。
二、沖擊地壓機(jī)理
沖擊地壓成因的機(jī)理:對(duì)沖擊地壓成因和機(jī)理的解釋主要有強(qiáng)度理論、能量理論、沖擊傾向理論和失穩(wěn)理論。
1、強(qiáng)度理論
該理論認(rèn)為,沖擊地壓發(fā)生的條件是礦山壓力大于煤體--圍巖力學(xué)系統(tǒng)的綜合強(qiáng)度。其機(jī)理為:較堅(jiān)硬的頂?shù)装蹇蓪⒚后w夾緊,阻礙了深部煤體自身或煤體--圍巖交界處的變形(見(jiàn)下圖)。由于平行于層面的摩擦阻力和側(cè)向阻力阻礙了煤體沿層面的移動(dòng),使煤體更加壓實(shí),承受更高的壓力,積蓄較多的彈性能。
從極限平衡和彈性能釋放的意義上來(lái)看,夾持起了閉鎖作用。在煤體夾持帶內(nèi),壓力高、并儲(chǔ)存有相當(dāng)高的彈性能,高壓帶和彈性能積聚區(qū)可位于煤壁附近。一旦高應(yīng)力突然加大或系統(tǒng)阻力突然減小時(shí),煤體可產(chǎn)生突然破壞和運(yùn)動(dòng),拋向已采空間,形成沖擊地壓。