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礦山地壓

2006-11-23   來源:安全文化網(wǎng)    熱度:   收藏   發(fā)表評(píng)論 0
  指礦床開采引起的一種地層壓力現(xiàn)象,顯現(xiàn)為井巷變形或破壞。
  地下采礦,最基本的生產(chǎn)過程就是破碎巖石和礦石;維護(hù)頂板和圍巖。開挖掘進(jìn)井筒、巷道、硐室、采場(chǎng)(工作面),并加以支撐維護(hù)(支護(hù))以防頂板和圍巖垮落。
  開井送道,如果不加以支撐維護(hù),井巷則發(fā)生變形或破壞。這種變形或破壞現(xiàn)象稱為地壓現(xiàn)象。采動(dòng)影響區(qū)域內(nèi)的巖體,稱為圍巖;區(qū)域外的巖體稱為原巖。原巖作用于圍巖上的壓力,稱為廣義地壓。
  圍巖位移與所冒(落脫)離原巖的板(巖)塊作用于支架上的壓力,稱為狹義地壓。
  礦山開采,既要采掘破碎出礦石,又要防止圍巖破碎,是巖石破碎與圍護(hù)的矛盾統(tǒng)一體。
  由地壓造成的災(zāi)害,對(duì)礦井來說,主要是冒頂片幫;對(duì)采空區(qū)處理不當(dāng)而引起的大規(guī)模地壓活動(dòng)來說,地壓災(zāi)害表現(xiàn)為地表開裂、地面下沉、建筑物倒塌、切斷水源等;對(duì)露天礦,地壓災(zāi)害顯現(xiàn)于邊坡滑落、巖礦坍塌。
  對(duì)煤礦而言,礦山地壓顯現(xiàn)為:頂板(主要指煤層直接頂)下沉和垮落、底板隆起、煤壁片幫、支架變形破壞、煤與瓦斯突然噴出及礦壓沖擊等。還有頂板沿工作面煤壁切落的大冒頂。
  金屬礦床地質(zhì)賦存條件多變,采礦方法不盡相同,采場(chǎng)體積大,空區(qū)范圍廣,地壓顯現(xiàn)特征不一,主要有:空區(qū)坍塌、頂?shù)椎V柱或間柱垮落、采準(zhǔn)坑道下沉、采場(chǎng)冒落、巖層錯(cuò)動(dòng)及沖擊地壓等。
  防止沖擊地壓的措施
  1.減低煤、巖層礦壓,防止應(yīng)力集中
  開采煤層時(shí),首先開采無沖擊地壓或一般沖擊地壓的煤層,作為解放壓力層。回采時(shí),要用全面陷落法管理頂板,不要留煤柱;對(duì)不易冒落的頂板要強(qiáng)制放頂,采用的方法是深孔爆破放頂或強(qiáng)力高壓注水放頂。
  長(zhǎng)壁式采煤的采區(qū)內(nèi),配合使用無煤柱開采或無煤柱護(hù)巷。
  在同一煤層、同一區(qū)段內(nèi),相鄰的兩工作面要避免同時(shí)相向或同時(shí)相背回采,以免應(yīng)力集中。
  主要巷道及永久性硐室,要盡可能布置在巖層內(nèi)或無沖擊地壓危險(xiǎn)的煤層中。
  2.改變煤巖的物理力學(xué)性質(zhì),釋放積聚的彈性能量
  采用注水方法增加煤、巖層中的水分,減少其硬度,提高其塑性,使彈性能量逐漸釋放;在煤層內(nèi)打大直徑鉆孔(150~300mm),以減弱煤層的支撐力,使頂板下沉,解釋能量;在工作面打長(zhǎng)孔,進(jìn)行松動(dòng)爆破,釋放彈性能量。
  防護(hù)沖擊能量的措施
  1.做防護(hù)巷道,在有沖擊地壓的危險(xiǎn)煤層內(nèi),加寬巷道到5m左右;
  2.采用可塑性支架,提高支架可塑性、穩(wěn)定性;
  3.制訂專門工作制度,如機(jī)械化采煤的遠(yuǎn)距離控制等。
  地壓檢測(cè)的方法
  地壓檢測(cè)方法有聲測(cè)法、裂隙法、簡(jiǎn)易儀器法、光彈法及紅外法:
  1.聲測(cè)法
  利用聲學(xué)原理來判斷巖石的完整性和破壞程度的方法,其中有:
  (1)聲撞擊法。即礦山常用的“敲幫問頂”法,工人利用手錘或撬棍敲擊巖石,以判斷巖體的完整性。它所根據(jù)的原理是巖石受到外來撞擊時(shí)由于振動(dòng)而發(fā)聲。脫離母體的松石,其振動(dòng)頻率較低,發(fā)出的聲音比較沙啞、低沉;整體巖石則發(fā)出清脆響亮的聲音,由此可檢查發(fā)現(xiàn)浮石。
  (2)聲發(fā)射法。巖體內(nèi)部發(fā)生破壞時(shí),同時(shí)會(huì)發(fā)出聲響,通常稱為“地音”。注意監(jiān)聽所發(fā)出的聲響,可以了解地壓情況。
  監(jiān)聽有以下兩種方法:
  人工聽聲。響聲由疏到密,頻率逐漸增加并夾雜零星掉碴,這是大規(guī)模地壓顯現(xiàn)的前奏期響聲頻度劇增,且由清脆炮聲到悶雷聲,掉碴頻繁,這是劇烈的大規(guī)模地壓顯現(xiàn)即將發(fā)生的高潮期;響聲由密到疏,逐漸減小,這是地壓活動(dòng)逐漸穩(wěn)定的尾聲。
  地音儀監(jiān)聽。由主放大器、探頭和耳機(jī)組成。這是人工聽聲的儀器化,它的靈敏度高,能聽到用耳朵聽不到的聲音。利用地音儀還可判斷巖層破壞的發(fā)展趨勢(shì)和波及范圍,預(yù)報(bào)巖體崩落的可能性和時(shí)間,以便及時(shí)采取預(yù)防措施。
  這種監(jiān)聽需先布置一系列監(jiān)聽鉆孔。孔深1.5~2m,將探頭放人孔中。孔內(nèi)應(yīng)注水、油,以使探頭與巖壁之間無孔隙,并將孔口封閉。當(dāng)巖石破壞聲傳到探頭并沖擊探頭振動(dòng)時(shí),探頭內(nèi)的換能器把振動(dòng)信號(hào)換成電訊號(hào),由電纜經(jīng)放大器就可用耳機(jī)聽到響聲。
  2.裂縫調(diào)查法
  這是我國(guó)金屬礦山當(dāng)前對(duì)地壓顯現(xiàn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)觀察的一種主要方法。
  巖體發(fā)生破壞時(shí),必然在其中產(chǎn)生一些裂隙,觀察這些裂隙的變化情況,便可圈定大規(guī)模地壓顯現(xiàn)的范圍及判斷地壓發(fā)展的趨勢(shì)。
  3.簡(jiǎn)易直觀儀器觀察圍巖的相對(duì)移動(dòng)
  這些儀器有滑尺、滑尺移動(dòng)量警報(bào)器等。
  4.用光彈性應(yīng)力計(jì)和應(yīng)變計(jì)進(jìn)行檢測(cè)
  5.紅外線探測(cè)浮石
  
  ——摘自《安全科學(xué)技術(shù)百科全書》(中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社,2003年6月出版)

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