地应力与矿井动力现象的关系
任何地区现代构造运动的性质和强度,均取决于该地区地应力状态和岩体的力学性质。从采矿工程的观点来看,矿井动力现象是各类现代构造运动中在煤矿中显现的最重要一类。
冲击地压、煤与瓦斯突出和矿震统称为矿井动力现象,是煤矿的重大突发灾害之一。随着矿井采深加大,灾害程度逐渐严重。研究表明,影响矿井动力现象的动力因素是区域应力场及其空间分布的非均匀性。因此,通过地应力测量和数值计算,确定井田区域内的应力集中区和应力分布状态是预测预防矿井动力现象的前提。矿井动力现象可分为重力型和构造型两种,二种类型的动力现象的防治途径是不同的,而地应力测量是确定应力场性质以及动力现象类型的有力判据。
由于矿井动力现象问题的复杂性和我国生产地质条件的多样性,矿井动力现象预测预防任务极为艰巨。对矿井动力现象预测和治理方面的研究应包括三个相互联系的内容,即区域预测、局部检测和解危。目前国内外在解危措施方面的研究已近成熟,开采解放层、卸压方法和注水等措施对于不同的地质和开采条件都会产生作用;局部检测又分为接触式(钻屑法等)和非接触式(电磁辐射监测等),无论何种检测方法,在预测不发生动力现象时都是准确的,预测发生动力现象时则不理想。究其原因是由于局部检测无法考虑区域岩体应力状态,在使用上有一定的盲目性,致使检测的准确性下降;在区域预测方面国内外的研究还处于起步阶段。
根据对现有地应力测量资料的分析可知,地应力方向常常在很大的区域内是基本一致的。许多地区的最大水平主压应力方向一般与板块运动方向相同。通过了解构造应力场可揭示板块运动的规律性,而对矿井动力现象区域预测的研究正是以板块学说为基础的,利用构造应力场和活动断裂来研究板内动力现象活动性。例如,俄罗斯国家岩石力学与矿山测量研究院提出的基于板块学说的地质动力区划方法,经在俄罗斯塔什塔戈尔铁矿、库兹巴斯煤矿等多个具有冲击和突出矿区的实际应用,取得了良好的效果;辽宁工程技术大学在北票、平顶山等矿区也成功地利用地质动力区划方法研究了矿区的冲击地压及煤与瓦斯突出等现象。区域预测是从战略性角度提出矿井动力现象预测预防技术措施,它对局部检测使用和解危措施的选择具有指导意义。
1.地应力是存在于地壳中的未受工程扰动的天然应力,也称岩体初始应力、绝对应力或原岩应力,广义上地应力是指地球体内的应力。
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