内容简介
冲击地压是威胁我国煤矿安全生产的重大灾害之一，其中巷道冲击地压占80%以上。特别是近年来，冲击地压及其引发的大范围巷道垮落等次生灾害造成了重大伤亡，成为目前煤矿开采领域面临的主要难题。
《巷道冲击地压控制理论与技术》以巷道冲击地压防治为出发点，分析巷道冲击地压发生特点和矿压显现特征，提出巷道冲击地压应力控制理论，阐释冲击地压巷道锚杆支护原理、锚固承载结构抗冲原理等，开发了抗冲击锚杆支护系统及能量校核设计方法、高冲击韧性锚网索吸能减冲技术、“卸-支”协同防控技术等，介绍了我国部分典型矿井巷道冲击地压防治实例。《巷道冲击地压控制理论与技术》成果对我国煤矿开采巷道冲击地压防治和围岩控制具有一定的借鉴意义。
目录
目录
**篇 巷道冲击地压防控理论
第1章 巷道冲击地压概述 3
1.1 冲击地压发生机理及防治技术的发展 4
1.2 巷道支护技术的发展 10
1.3 冲击地压巷道支护技术的发展 17
参考文献 18
第2章 巷道冲击地压应力控制理论与技术 22
2.1 巷道冲击地压应力控制的概念 22
2.2 巷道围岩应力源分析 23
2.3 巷道冲击地压致灾力学分析 26
2.4 巷道冲击地压应力控制技术途径 32
参考文献 40
第3章 冲击地压巷道锚固承载结构理论 42
3.1 冲击地压巷道锚固承载结构及特征 42
3.2 动载扰动下巷道锚固承载结构的力学响应 46
3.3 巷道锚固承载结构冲击破坏演化 56
3.4 锚固承载结构冲击破坏准则 63
3.5 锚固承载结构冲击破坏力学判据 66
参考文献 71
第二篇 巷道冲击地压防治技术
第4章 冲击地压巷道锚杆支护技术 75
4.1 冲击地压巷道破坏特征及其支护特性 75
4.2 锚杆支护对冲击地压的适应性 76
4.3 冲击地压巷道锚杆支护作用原理 78
4.4 冲击地压巷道锚杆支护理念与原则 80
4.5 抗冲击锚杆支护系统的构成 82
4.6 冲击地压巷道锚杆支护能量校核设计方法 87
4.7 冲击地压巷道支护技术展望 98
参考文献 99
第5章 冲击地压巷道支护材料 101
5.1 冲击地压巷道支护材料的特性分析 101
5.2 高冲击韧性锚杆的抗冲击性能试验研究 102
5.3 不同结构金属网和高强锚索抗冲击性能研究 140
参考文献 156
第6章 冲击地压巷道“卸？支”协同防控技术 157
6.1 解危卸压对巷道围岩支护系统的损伤 157
6.2 巷道围岩支护系统的损伤评估 163
6.3 损伤巷道承载结构重塑技术 164
6.4 巷道冲击地压“卸-支”协同防控技术 167
参考文献 170
第7章 巷道冲击地压监测与预警技术 172
7.1 冲击地压监测预警技术发展状况 172
7.2 冲击地压主要监测技术及应用 177
7.3 冲击地压综合监测预警平台 209
参考文献 215
第三篇 巷道冲击地压防治工程案例
第8章 华亭矿区巷道冲击地压防治实践 219
8.1 矿井条件及巷道冲击地压概况 219
8.2 急倾斜特厚煤层水平分层开采矿压特征 226
8.3 冲击地压成因分析 246
8.4 冲击地压防治技术 249
8.5 冲击地压巷道支护设计与校核 253
参考文献 258
第9章 义马矿区巷道冲击地压防治实践 260
9.1 义马矿区巷道冲击破坏情况 260
9.2 千秋煤矿巷道冲击地压防治 261
9.3 常村煤矿冲击地压巷道高冲击韧性锚杆防冲技术 279
参考文献 294
第10章 高瓦斯多巷布置冲击地压防治实践 296
10.1 多巷布置工作面冲击地压显现特点 296
10.2 多巷布置工作面冲击地压载荷源演化全过程 298
10.3 多巷布置工作面冲击地压发生机制 307
10.4 多巷布置工作面冲击地压分步防治技术 312
参考文献 315
第11章 西部矿区巷道冲击地压防治实践 316
11.1 蒙陕矿区典型深部巷道冲击地压防治 316
11.2 新疆地区近直立煤层巷道冲击地压防治 324
参考文献 335
试读
**篇巷道冲击地压防控理论
第1 章 巷道冲击地压概述
冲击地压是指井巷或回采工作面周围煤岩体，由于弹性变形能的瞬时释放而产生突然、剧烈破坏的动力现象，常伴有煤岩体抛出、巨响及气浪等，具有很强的破坏性，是煤矿重大灾害之一。
自1933年抚顺胜利煤矿发生冲击地压以来，我国有统计的冲击地压矿井数量超过200座，还在生产的冲击地压矿井数量140多座，冲击地压矿井分布遍及全国20个省及自治区［1］。随着近年来我国煤矿开采深度和开采强度的不断增大，动力灾害的发生频次和破坏程度显著增加，越来越多的矿井将面临冲击地压等动力灾害威胁。对全国数十个典型矿区的冲击地压事故情况统计分析表明，煤矿发生的冲击地压85%以上发生在回采巷道，尤其是回采巷道迎头70m范围内，在强冲击载荷作用下，支护结构突然失稳破坏，造成了大量的人员伤亡和财产损失［2-4］。
冲击地压危害巨大，并且具有越来越严重的趋势，世界范围内针对冲击地压的研究不断深入，如今已形成了比较系统的理论技术体系，总体来说可分为三个方面：发生机制、预警方法和防治技术。
在冲击地压发生机制方面，相关研究工作非常活跃，取得了诸多理论成果，如强度理论［5］、刚度理论［6］、能量理论［7］、冲击倾向理论［8］、“三准则”理论［9］、“三因素”理论［10］、变形系统失稳理论［11，12］、冲击地压启动理论［13］和扰动响应理论［14］等，进而衍生出诸如弱化减冲理论［15］与应力控制理论［16］等防控型理论成果。这些理论从不同角度揭示了冲击地压发生机理，对指导巷道冲击破坏灾害防治发挥了积极作用。
在冲击地压巷道的预警方面，一些新兴测试手段和预测技术被引入到冲击地压监测预警中来，形成较完整的监测预警系统［17-19］。冲击地压监测方法主要有直接监测法和地球物理方法两类。直接监测法包括钻屑法、钻孔应力法、矿压观测法等，主要以监测冲击地压发生前围岩变形、受力等特征为主［20-22］；地球物理方法主要包括电磁辐射法、微震法、地音法、震波CT（计算机断层扫描）探测技术、电荷感应监测等［23-28］。地音和微震都是通过接收煤岩体破坏时发出的能量信号来确定破坏的位置和能量级别，区别在于接收震动事件的频率范围不同，地音接收高频低能事件，而微震接收低频高能事件。电荷感应监测和电磁辐射监测法均用以测定煤岩内应力集中的程度。震波CT探测技术是利用震动波反演煤岩体内应力分布情况。上述各方法中，钻屑法、微震法和地音法是较常用的冲击地压监测手段，目前广泛应用于我国冲击地压矿井冲击灾害的监测预警中。
在冲击地压防治技术方面，控制高应力产生和加强巷道抗冲击能力是*根本的策略，近年来冲击地压巷道支护理念的创新、巷道支护技术的发展和岩石水力压裂技术的运用对冲击地压防治技术起到重要推动作用。巷道冲击地压主要防治方法可概括为三类：一是通过优化开采布局避免冲击地压，包括无煤柱开采、合理布置巷道、宽巷掘进、解放层开采、预掘卸压巷、充填开采等［29-31］；二是对具有煤岩冲击突出危险的区域进行卸压解危，包括顶板区域水力压裂、坚硬顶板深孔爆破、大钻孔卸压法、煤层卸载爆破、煤层高压注水、底板切槽法等［32-37］；三是主动、被动支护相结合，刚性、柔性支护相搭配的支护方法，即增大支护强度或改善支护方式提高支护体抵抗冲击能力，如高强度高冲击韧性锚杆支护法、刚柔蓄能支护法、门式（或垛式）液压支架法、恒阻大变形锚杆（索）支护法等［38-43］。对于冲击地压巷道支护，国外主要采用巷帮充填和架后充填配套技术和工艺，国内主要采用高强锚杆支护、架棚、注浆和大吨位支架进行联合支护。
新中国成立75年来，特别是改革开放46年来，尽管我国在冲击地压理论与技术上取得了很多成果，但还存在诸多问题需要解决。冲击地压发生机理研究深入程度不够，对许多冲击现象解释不清，无法有效支撑冲击地压防治技术的需要；冲击地压监测技术需要进一步完善，在微震、应力、应变等传感器的精度、灵敏度及可靠性等方面尚不能完全满足工程的需要，监测信息的可视化、智能化与综合预警方面还有很长的路要走；冲击地压防治措施的针对性、有效性有待进一步提高。
1.1 冲击地压发生机理及防治技术的发展
有记载的冲击地压，以英国*早，发生于1738年，此后南非、苏联、德国、英国等20多个国家相继发生冲击地压事故。中国记载*早的冲击地压1933年发生在抚顺胜利煤矿，改革开放以前只有为数不多的几个煤矿发生过冲击地压事故，20世纪80年代前后，因开采深度的增加和“三硬（硬煤、硬顶、硬底）”条件煤层开采，冲击地压成为当时煤矿安全生产的主要灾害之一，冲击地压防治问题引起政府、企业和研究单位的重视。进入21世纪以后，煤矿开采深度不断增加，机械化水平大幅提高，煤矿开采强度显著加大，这些因素导致冲击地压灾害大幅增加，国家和企业加大对冲击地压治理的投入，冲击地
