分析煤矿深井采矿压显现及其控制特性.pdf
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1、中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期:2024 年 01 月 05 日 作者简介:周战涛(1984),男,汉族,河南宜阳人,中级职称,本科,研究方向为采矿专业。-42-分析煤矿深井采矿压显现及其控制特性 周战涛 河南大有能源股份有限公司常村煤矿,河南 义马 472300 摘要:摘要:矿井深井采矿压显现是指在深部矿井开采过程中,由于各种因素的综合影响,造成地质条件、矿压水平、采矿方式等导致矿井岩层变化和煤体压裂破碎的地压灾害。了解矿井深井采矿压的显现及其控制特性对制订合理的采矿方案和支护设计有着重要意义。煤矿深井采矿压显现及其控制特性是一个复杂的问题,必须从多个方面加以综合分析与管理。唯有充分
2、了解矿井深井压力的显现机理与特点,并采取科学合理的控制措施,才能保证矿井的安全运作和高效生产。在实际煤矿生产中,必须针对情况进行合理的工艺设计与保护措施,以减少煤矿深井采矿压对安全与生产的影响。关键词:关键词:煤矿;深井采矿;矿压显现;控制特性 中图分类号:中图分类号:TD823 矿井深井采矿压是矿井开发过程中不可避免的现象,同时对矿井的安全与稳定性产生了很大影响。了解矿井深井采矿压的显现特征及其相应的管理方式,对保证矿井的安全运营有着重要意义。本文将介绍煤矿深井采矿压显现原因及其控制特点。矿井深井采矿压显现及其控制特点,必须综合考虑地质条件、采矿工艺、矿井构造和支撑系统等几个因素,并采取相应
3、的技术措施加以管理。唯有利用综合治理、动态调节和安全预测等手段,才能有效控制煤矿深井采矿压的显现,以保证煤矿的安全性。1 煤矿深井采矿压显现原因 1.1 煤层地质条件不稳定 在矿井深井采矿中,煤层地质条件的不平衡是矿压显现的主要因素之一。煤层的构造、应力分布等各种因素,都会影响到矿压的形成与传递。部分煤矿所在区域可能出现地质构造活动,如断裂、褶皱、滑动等,导致煤层形成应力集中,使之变得不稳定。地下水的存在会对煤层和岩石的稳定性产生影响,尤其是在矿井开采过程中,一旦处理不当,就会造成水压增加、涌水等现象,进而造成矿井深井采矿压显现。煤层顶板与底板之间的物理性质差异、地质构造和地应力的影响,都会对
4、煤层的稳定性产生影响。如果煤层的顶部或底部出现硬度差异,不平整或脆性岩体等情况,就很容易造成煤矿深井采矿压显现1。矿山深部开采过程中,爆破震动、震荡、冲击等会对煤层和岩体产生动力效应,从而造成应力的集中与变化,进而增加了矿井深井采矿压显现的风险。必须注意的是,煤矿深井采矿压显现是一个综合性的问题,可能受到许多因素影响。为减少压显现风险,煤矿公司在设计与开发过程中应充分考虑煤层地质条件,并采取适当的保护措施和安全管理措施。1.2 采场开采活动引发 采场的开采活动也是煤矿深井采矿压显现的主要原因。包括采煤机的切割、支架的移动等过程都会对煤层产生影响,进而造成矿压的显现。在矿井深井采矿中,采场开采活
5、动是造成矿井压力显现的主要原因之一。当矿井进行采场开采时,采矿工作面产生的巨大压力会传递到周围的岩石和煤体中,从而导致地质构造出现破坏和煤层变形。这个过程可能会造成岩石的压力释放,挤出或滑动,进而造成矿井的压力显现。采场开采活动导致煤矿深井采矿压显现的具体因素有许多,比如:矿井内采矿工作面不合理布置,造成应力集中;开采方式选用不当,如采用局部短壁开采易引起冒顶;采矿面工作面长度过长,超过了破碎区和自重冒落区范围;煤柱支撑不足,煤层失稳或坍塌;采空区和封闭等。煤矿深井采矿压力显现是一个复杂的问题,受到各种因素的综合影响。矿井管理人员必须针对情况制中国科技期刊数据库 工业 A-43-订合理的采矿方
6、案、采矿工艺和保护措施,做好安全监控与预警,以减少矿井压力显现的风险。1.3 煤岩层面滑移 煤岩层面滑移也是矿压显现的一个主要因素。当煤层内部出现断层、节理等现象时,煤岩层就易发生滑移现象,从而导致矿压的显现。煤矿地质中,往往存在着一些滑动面,它们可能是断层、层理面和煤层内部的节理面等。当地应力作用于滑动面上时,由于滑动面的出现,会造成应力的集中与改变,进而增加了深井采矿压显现的风险。煤岩中存在着一定的水份,当水份利用孔隙流动和煤体的吸湿效应等机制造用于滑动面上时,会降低滑动面的摩擦阻力,进而增加了滑动的可能性,从而导致深井采矿压显现的风险增加2。地震活动会导致地下岩体的震动与移动,进而对滑动
7、面上的煤岩产生影响,从而提高了滑动的可能性。尤其是对于已出现一定位移的滑动面,地震活动可能会进一步增加深井采矿压显现的风险。必须注意的是,滑动面在矿井深井采矿压显现中起到了关键的作用,但并非所有矿井都出现了这种问题。煤矿公司在设计与开发过程中应充分考虑滑动面的存在,并采取适当的支撑与控制措施,以减少深井采矿压显现的风险。1.4 瓦斯突出与煤和瓦斯共同作用 瓦斯突出和煤和瓦斯共同作用,也是矿压显现的主要因素之一。瓦斯的释放和煤和瓦斯共同作用会改变煤层的物理特征和力学行为,进而造成矿压的增大和显现。在深井采矿过程中,采矿工作面上的煤层将会产生塑性变形和断裂破坏,在这个过程中会产生出大量的应力能量,
8、进而导致周围的岩石变形和压实。因此,当开采煤层时,煤层内部的应力就会被破坏,并向周围的岩石传播,从而导致岩体产生变化和破裂,进而产生采空区和裂隙带。煤层有一定的可压缩性和塑性,在采矿过程中会产生煤层变形和收缩,这将导致煤和岩石间的相互作用,从而提高了矿井深井压力的显现程度。不同的采矿工艺和采矿工艺会对矿井深井压力产生影响。因此,长壁采煤与综放采煤比较,前者煤和岩石产生的相互作用更强烈,从而造成了更大的地下压力。矿井的构造与支撑力度也会影响矿井深井压力的显现。因此,矿井的布置、矿柱的尺寸、瓦斯抽采等各种因素都会对矿井深井压力产生影响。2 煤矿深井采矿压控制特点 2.1 预测与监测 煤矿深井采矿压
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