铜川焦坪矿区矿井动力灾害浅析.pdf

第 34卷 第35期 山 西 建 筑 V01．34No．35 2008年 12月 SHANXI ARCHITECTURE Dec． 2008 ·111 · 文章编号：1009．6825(2008)35—0111—03 铜川焦坪矿 区矿井动力灾害浅析 张海龙 唐利君 王战锋 摘 要：在分析铜川焦坪矿区地质概况与矿井动力灾害现状的基础上，对该区主要矿井动力灾害——冲击矿压的成因和 机理进行 了分析 ，提出了辅以采取钻屑法和数值模拟法进行有益补充的建议，同时，对 目前冲击矿压的防治原理和措施 进行了介绍。 关键词：动力灾害，冲击矿压，发生机理 中图分类号：TD163．1 文献标识码：A 0 引言 416工作区的矿压监测数据显示 ，陈家山矿来压频率有增强趋势。 铜川是我国的重要煤炭生产基地，蕴藏着丰富的煤炭资源， 因此对冲击矿压的成因和机理很有必要进行分析、探讨。 且开采时间较早。但是，随着我国国民经济的迅速发展，对煤炭 3 冲击矿压成因及其机理 资源需求量日益增加，使得该矿区地下煤炭资源开采由原来的浅 3．1 冲击矿压成 因 部开采发展到深部开采 ，其平均开采深度已经超过 400ITI。这使 影响冲击矿压发生的因素是多方面的，且具有复杂性。因 得煤炭开采深度不断增加 ，地下深部形成大面积的采空区，从而 此，目前考虑其影响因素主要从地质、采矿和人为因素三大方面 引起覆岩 自重应力的增大和构造应力的增强，导致该区顶板动力 进行分析。 灾害多发性。主要有顶板垮落、矿震、冲击矿压等突发现象，甚至 1)地质方面因素。主要包括围岩体的构造形态、构造应力、 会引起地面的突然塌陷，最终导致矿井地质灾害，影响矿区人民 构造介质等，这些因素对煤矿灾害起着控制作用_2]，其中构造形 的正常生活、工作，破坏矿区地质生态环境等。因此，对铜川矿区 态主要指上覆岩体的地质结构、构造。在地质构造带中存在一部 矿井动力灾害形成原因的分析、发生机理的研究十分必要，为实 分地壳运动遗留下来的残余应力，这些残余应力形成构造应力 现 “绿色矿区”目标 ，进行科学采矿、保护地表环境、提高矿区经济 场。在煤矿中常有断层 、褶皱和局部异常(如底板 凸起、顶板下 效益，尤其对保持矿区稳定具有十分重要的意义。 陷、煤层分岔、变薄或变厚等现象)等构造带。冲击矿压常常发生 1 矿区地质概况 在构造应力集中的区域。根据以往的经验，向、背斜构造的轴部 ， 铜川焦坪矿区(北区)，现主要以陈家山、下石节、玉华三矿为 特别是向斜轴心部 ，此处构造应力表现为挤压应力，促使 向斜轴 主采矿区。焦坪区位于陕甘宁盆地东南缘的陕北斜坡上，呈波状 部积聚了大量弹性能量 ，大量实地资料表明，一般向斜轴心区域 起伏、北北东走向、倾向北西表现的单倾斜构造。在此单倾斜构 要比背斜轴心区域发生冲击矿压的危险性高。 造基础上，有次一级走 向北东的宽缓褶皱。区内地层倾角较小， 构造介质指围岩体(顶、底板)及煤的物理力学性质。岩性坚 一 般为0。～18。，无大的构造发育，断层稀少，水文地质条件简单。 硬的顶板通常不易发生冒落，使岩体的能量大量聚积。苏联阿维 地表地形为沟壑形地貌 ，矿井上覆岩层为砂岩、夹泥岩、黄土等。 尔申教授认为，煤层内的弹性能由弹性能 u 、形变能 uT和顶板 主采煤层为4—2煤层，煤层厚度一般约 10m，煤层结构复杂，煤层 弯曲弹性能uⅣ三部分组成，即： 顶板多为砂质泥岩和粉砂岩…1。 U= + +Uw (1) 由此可得 ：顶板初垮落时： 2 焦坪矿区动力灾害发生的基本情况和现状 L