煤矿冲击 地压理论与工 程应用研究的进展.PDF

1998年1月 重庆大学学报 (自然科学版) V0L 21，N9．1 第2l卷第l期 Journal ot Chongqing University(Natural Science Edition) Jan．1998 · 综述’ ， 一l铲 ＼ ／ 煤矿冲击地压理论与工程应用研究的进展 旦堕星 壁兰塑 ≥ (重庆大学资穰及环境工程学院，重庆．44)0044-第一作者28岁，男．博士生) 摘 要 总结和论进了近几十年来国内外在研究煤岩体系发生冲击地压理论方面的进 展，探讨了在冲击机理方面研究的趋势，并对国内外现夸所采用的预测和防治措施进行了分 析，展望了夸后在预测预报工作和防治措施研究及实践方面的发展方向。 关键词苎壁 ； 壁蛰坌 坌 婆堕垫 芏；预测预报 中国图书资料分类法分类号 TD324 磷乏亨 0 引 言 煤矿冲击地压(Rockburst，Pressure bump in collieries)是指在一定条件的高地应力作用 下，井巷或回采工作面周围的煤岩体由于弹性能的瞬时释放而产生破坏的矿井动力现象，常 伴随有巨大的声响、煤岩体被抛向采掘空间和气浪等现象。它往往造成采掘空间中支护设备 的破坏以及采掘空间的变形，严重时造成人员伤亡和井巷的毁坏，甚至引起地表塌陷而造成 局部地震[ 。 1 对国内外煤矿冲击地压灾害及其理论研究现状的评述 1．1 国内外煤矿冲击地压灾害评述 煤矿冲击地压和岩爆是一个世界性的灾害现象。从1738年英国的南史塔福煤田发生世 界上第一次冲击地压以来，已有260年的历史了。其阍在世界上发生冲击地压的国家除我 国外，还有英国、波兰、法国、德国、债罗斯、乌克兰 南非、美国、日本等23个国家和地 区 ，‘ 。 我国最早记录的冲击地压是1933年在抚顺胜利矿发生的。从1933~1996年的6O多年 同，全国共有36个矿井累计发生过4 000余次破坏性的冲击地压，造成400多人死亡，200 多人受重伤，破坏巷道20 km之多，其经济损失十分严重。 1．2 冲击地压理论研究现状的评述 南非于1915年就建立了南非矿山冲击委员会，对煤和金属矿的冲击地压进行研 究 。西甚于2O世纪5O年代初就开始冲击地压的研究工作，并且成功地采用了钻孔卸压 ·收文日期 1997-03-17 j某炭工业部、四川省科委共同资助唾目 第21卷第1期 周晓军等： 煤矿冲击地压理论与工程应用研究的进展 1 27 措施来防治煤矿井下发生的冲击地压【 一 。前苏联的全苏矿山测量科学研究院也制定了《有 冲击地压危险煤层的矿井的采矿工程施工安全规程》 。在美国主要采用的方法有煤层掏 槽、钻孔卸压、卸压爆破和煤层注水等 。 我国对冲击地压的研究是从6O年代才开始的，主要是由一些有严重冲击地压的局矿在 生产实践中加以探索。第一次比较系统地进行煤矿冲击地压的研究工作是由重庆大学和煤 科总院重庆分院于1978年在天弛煤矿进行的[ 。全国性的煤矿冲击地压调研工作于1985 年完成。此后，煤炭部于1987年颁布实施由煤科院北京开采所和阜新矿业学院联合起草的 我国第一部《冲击地压煤层安全开采暂行规定》 “：。通过广大科技工作者和研究人员的共同 努力，已使我国对冲击地压机理和防治措施的研究有了较大的进展，其中煤体注水与深孔松 动爆破方法相结合的综合防治措施以及冲击地压的非线性有限元数值模拟、煤岩体地应力 场的测试和有限元计算分析、声发射技术、微震监测系统在防治冲击地压的研究与应用方面 已达到国际先进水平 对煤、岩体冲击地压和岩爆机理的研究，国内外曾提出了多种理论。按现代力学观点来 看，主要有以下几种。 1．2．1 刚度理论 Cook和Hod~im于6O年代提出当煤岩体受力屈服后的刚度l陆 l大于顶底板和支架的 刚度l蜀：l时，便发生冲击地压 n]。而当l陆ll墨：l时，煤岩体处于稳定状态，不发生任何冲 击动力现象。 1．2．2