新兴煤矿冲击危险性影响因素分析.docx

新兴煤矿冲击危险性影响因素分析
 
   
 
 
 
 
 
 
 
     
 
 
 
 
 
0 前沿
冲击地压是一种岩体中聚积的弹性变形势能在一定条件下突然猛烈释放，导致岩石爆裂并弹射出来的现象。它具有突发性、部位集中性、时间集中性与延续性、弹射性等特征，在发生的过程中经常造成开挖工作面的严重破坏、设备损坏和人员伤亡，并诱发其他次生灾害（例如***突出等），，烈度达7-8度。
黑龙江龙煤七台河矿业有限责任公司七台河分公司新兴煤矿位于七台河矿区西部，，矿井划分为三个水平分别为-25m水平、-300m水平、-600m水平，其中-25m水平已开采结束，-300m水平正在开采，-600m水平正在开拓作业。68#煤层为具有弱冲击倾向性的煤层，针对新兴煤矿68#煤层进行冲击危险性影响因素分析，为冲击地压煤层管理提供依据，并以此为基础进行防冲设计编制、冲击危险区域预测、防冲制度和规划编制等，最终实现正常采掘作业。
2 冲击地压影响因素分析
地质因素分析
影响煤矿冲击地压发生的地质因素主要有开采深度、煤岩体的自身物理力学特性以及开采煤层的地质构造。原岩应力主要由岩体的自重应力和残余构造应力组成，其决定了煤岩体中存储弹性能的能力，是对冲击地压影响最大、最基本的因素。
开采深度影响分析
根据国内外矿山开采实践，在开采深度H达到200m以上时就有发生冲击地压的可能（例如，门头沟），随着开采深度的增加，煤层中的自重应力随之增加，煤岩体中聚集的弹性能也随之增加，发生冲击地压的可能性也越大。根据已有生产经验和研究成果，当开采深度
H≤350m时，发生冲击地压的可能性较小；350m＜H≤500m时冲击地压发生可能性逐步增加；H＞500m时，随开采深度增加，发生冲击地压的次数和危险性急剧加大，见图2-1。
W/t
H/m
图2-1 采深与冲击地压关系图
新兴煤矿68#煤层是新兴煤矿重要的可采煤层，开采范围主要集中在五采区，根据地质地形图，新兴煤矿生产接续图，新兴煤矿地表井口标高约190m，目前，左二片正在开采，最深的开采标高为-361m，根据新兴煤矿生产接续图，三水平左二片对应地表标高约+203m，由采深与冲击地压关系可知，现阶段该矿68#煤层开采深度为564m，冲击指数（Wt）。
煤岩体物理力学性质影响分析
煤岩体的物理力学性质对冲击地压的发生具有显著影响，煤（岩）介质产生动力破坏的固有属性，是发生冲击地压的必要因素之一。根据相关国家标准，煤样的动态破坏时间DT、弹性能量指数WET、冲击能量指数KE、单轴抗压强度DC四项指标是综合判别煤的冲击倾向的实验方法。
以往研究结果显示，随着煤体单轴抗压强度的增加，煤样发生冲击破坏的最小应力呈降低趋势，在应力降△σ=：
（1）：煤的单向抗压强度RC>20MPa时，煤体发生冲击破坏的最小应力水平为50MPa；
（2）煤的单向抗压强度RC<16MPa时，煤体发生冲击破坏的最小应力水平为70MPa；
（3）煤的单向抗压强度RC＝16～20MPa时，发生冲击破坏的最小应力水平为50～70MPa。
由《新兴煤矿三水平68#煤岩冲击倾向性鉴定报告》结果可知：新兴煤矿68#煤层煤样平均单轴抗压强度Rc=。
顶板条件影响分析
根据煤矿安全规程第二百三十四条，以砂岩为标准的顶板岩层厚度特征参数Lst作为顶板岩层对煤体冲击危险性影响的判别系数，即对煤层上方100m范围内的不同分层按照相对若面系数进行累加，可得到顶板岩层厚度特征参数。
式中hi为顶板在100m范围内第i种岩层的厚度；
ri为岩层的弱面递减系数。
，则煤系地层各岩层的强度比和弱面递减系数见表2-1。
表2-1 煤系地层岩层的强度比和弱面系数
岩层
砂岩
泥岩
页岩
煤
采空区冒矸
强度比





弱面递减系数比





从统计分析结果看，冲击矿压经常发生在具有坚硬顶板岩层的顶板条件下，且其顶板岩层厚度参数值为Lst≥50。根据地质报告提供的柱状图和工程实际揭露情况，新兴煤矿68#煤层上覆100m范围内多为砂岩，较坚硬，是影响该煤层冲击地压危险性的主要影响因素。
地质构造影响分析
煤岩体中的应力条件是影响冲击地压的最主要因素，而煤岩体中的应力状态与煤岩物理力学性质有关，而且直接受煤岩体中地质构造的影