CN110984988B - 一种含块状夹矸软煤冲击地压防控方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及煤矿开采技术领域，涉及一种含块状夹矸软煤冲击地压防控方法，所述方法包括两大步骤，一是识别出含块状夹矸软煤巷道冲击危险区域，确定需要进行冲击地压防控区域，二是根据现场条件采取延缓冲击措施或根治措施。所述识别含块状夹矸软煤巷道冲击危险区域，首先根据夹矸块体参数圈定潜在冲击危险区，然后在煤体内不同深度布置应力测点，并在巷帮布置位移监测点进行同步监测，根据监测预警指标判断评价区域是否存在冲击危险。本发明所述的防控方法是基于软煤冲击具有隐蔽性导致防冲易迷失目标的难题，提出的“潜在冲击危险区识别→煤体应力和巷道变形同步监测→防冲措施实施”的防控方法，有效控制了含块状夹矸软煤冲击地压的发生。

Description

一种含块状夹矸软煤冲击地压防控方法

技术领域

本发明涉及煤矿开采技术领域，特别是涉及一种含块状夹矸软煤冲击地压防控方法。

背景技术

软煤是一种煤质软(单轴抗压强度≤5MPa)、易形变、低弹模量、无冲击性煤体，一般不易发生冲击地压，但含夹矸块软煤往往存在冲击危险。含夹矸块软煤冲击的实质为形成“夹矸块体蓄能结构”，该结构的形成是与软煤的煤质软、承载能力差密切联系的。高应力下软煤形成大范围松动区，松动区内软煤在顶板压缩下向巷道内滑移，带动夹矸块体不断运移，相互之间距离逐渐减小最终嵌挤接触形成承载结构。根据夹矸块体运移过程可大致分为分散悬浮、滑移运动、嵌挤接触三个阶段。下面以单侧巷帮软煤矸石块结构形成过程为例进行分析。

(1)分散悬浮阶段

巷道开挖后，打破了原岩应力场平衡，导致围岩应力重新分布，巷道从外向里依次形成松动区、弹性区和原岩区。松动区靠近开挖面，处于单向受压状态，在顶板压力下易产生向巷道内的横向变形，是夹矸块体随煤体运移最活跃区域；位于深部的弹性区和原岩区，处于三向受压状态，属于稳定区域，在该区域，软煤变形滑移受限导致夹矸块体运移停滞。巷道形成之初，围岩应力峰值尚未向深部转移，仅靠近巷帮区域煤体在高应力下发生应变软化进入松动状态，因此松动区范围较小，使得软煤不能大面积变形、滑移，赋存在软煤中的众多夹矸块体彼此被隔离，好似悬浮于煤体中一样，因此称这个阶段为分散悬浮阶段，如图1(a)所示。

(2)滑移运动阶段

当巷道受到采空区侧向支承压力或其它冲击危险因素应力叠加后，围岩应力集中程度进一步增大，煤体进入峰值强度后变形的区域加大，应变软化程度加剧，松动区范围和应力峰值向深部发展，此时众多矸石块体得以解放而随煤体滑移运动，如图1(b)所示。

(3)嵌挤接触阶段

随着软煤内矸石块体不断滑移运动，彼此之间距离逐渐减小，最终在巷道松动区某一深度嵌挤接触形成具有一定空间排列的结构，在该结构内夹矸块体为结构的“骨架”，软煤类似“肌肉”，对夹矸块体具有稳固、束缚的作用，因此具有强大的承载能力。承载结构的形成使得转移到深部的支承压力峰值发生回迁，如图1(c)所示。

综上所述，软煤的煤质软、承载能力差促进了大范围松动区的形成，使得众多矸石块体由分散悬浮态转化为滑移运动态，最终嵌挤接触形成承载结构。软煤结构的形成是软煤、高应力和夹矸块体综合作用的结果。软煤结构是赋存在软煤内的夹矸块体之间相互接触嵌挤形成的。除了软煤和高应力对软煤结构形成有影响外，软煤内夹矸块的含量、块度大小、强度等也有影响。软煤内夹矸块含量越多，块度越大，则夹矸之间的有效运移距离越短，越利于结构形成；组成结构的夹矸块体强度越大，夹矸块体在挤压接触中越不易破碎，相应形成的结构承载能力越大。基于对软煤结构形成有影响的因素，可宏观评判软煤评价区域的潜在冲击危险性，即如软煤评价区域夹矸块体含量、块度和强度较大，则评价区域易形成软煤结构，因此具有潜在冲击危险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含块状夹矸软煤冲击地压防控方法，主要用于防控软煤存在冲击危险的问题。

本发明的实现过程如下：

一种含块状夹矸软煤冲击地压防控方法，包括如下步骤：

(1)快速识别软煤巷道某一区域是否存在潜在冲击危险，识别的依据是软煤夹矸块体指标参数；

(2)根据步骤(1)识别的结果，如果没有潜在冲击危险，则取消关注，如果是潜在冲击危险区，则在煤体内不同深度布置应力测点，并在巷帮布置位移监测点进行同步监测，根据监测结果进一步评价研究区域是否存在冲击危险性；

(3)计算形成夹矸块结构区域软煤巷道是否满足发生冲击的力学条件：

式中，σ为作用在结构上的应力；[σ]为软煤结构的极限承载强度；U为结构积聚的能量；[U]为结构发生冲击所需的最小能量；

(4)进一步地，根据步骤(2)的监测结果，结合步骤(3)的计算结果判断研究区域是否存在冲击危险性；如果监测区域存在冲击危险性则采取防治措施，所述防治措施分为迟滞冲击措施或根治措施；如果监测区域不存在冲击危险性，则继续监测。

进一步，步骤(1)所述软煤夹矸块体指标参数包括夹矸块含量、夹矸块的块度大小、夹矸块的强度；所述夹矸块含量≤30％，所述夹矸块的块度≤60mm，所述夹矸块的强度≤10MPa，如果三个条件同时满足，则研究区域为潜在冲击危险区；如果没有同时满足三个条件，则研究区域为非潜在冲击危险区。

进一步，步骤(2)中，在潜在危险区的煤体内布置应力测点深度为8～15m，位移测点布置在巷帮表面；在潜在危险区的煤体内产生冲击危险的监测预警指标为：应力预警指标为≥15MPa，巷帮位移指标为≤10mm/月，如果两者同时满足则判断研究区域形成了夹矸块结构，具有发生冲击的危险，如果两者不是同时满足，研究区域就不具有冲击危险，继续监测。

进一步，步骤(3)中，软煤结构极限承载强度[σ]的估算具体过程为：

软煤结构是由形成“骨架”的矸石块体和填充在块体空隙内的软煤组成的，因此可看作复合材料，根据复合材料强度理论，软煤结构极限承载强度[σ]取决于结构内各相材料的强度和所占的体积分数，因此[σ]可表示为：

[σ]＝σ_K(1-V_K)+σ_SCV_K (式2)

式中，[σ]为软煤结构的极限承载强度；σ_K为夹矸块体强度；V_K为夹矸块体的孔隙率；σ_sc为软煤强度；

软煤结构中软煤仅起到稳固、束缚夹矸块体的作用，承载能力较弱，可认为等于零，因此(式2)变为：

[σ]＝σ_K(1-V_K) (式3)

式中，[σ]为软煤结构的极限承载强度；σ_K为夹矸块体强度；V_K为夹矸块体的孔隙率；

软煤结构极限承载强度[σ]是结构内夹矸块体之间通过嵌挤实现的，[σ]由发生嵌挤的每个夹矸块承担，假设结构内夹矸块体总数为N，考虑到接触点接触程度对应力传递的影响，设相邻夹矸块体之间的嵌挤接触点传递强度因子系数为K_j，则每个夹矸块体分担的强度为：

式中，σ_j为夹矸块体分担的强度；K_j为相邻夹矸块体之间的嵌挤接触点传递强度因子系数；N为结构内夹矸块体总数；[σ]为软煤结构的极限承载强度；

软煤结构内夹矸块体数量N与单位体积内矸石块体的配位数相关；假设夹矸块为等粒且物理力学性质相同的球体，结合材料学中晶体知识建立夹矸块体空间配位模型，微单元体积主要由处于非中心位置的球体决定，设球半径为r，采用几何知识计算得到微单元体积为64r³，设软煤结构的体积为V_j，则软煤结构内夹矸块体总数N的表达式为：

将(式3)，(式5)代入(式4)得：

由(式6)可知，软煤结构整体强度通过夹矸块体之间的嵌挤点由每个矸石块体分担，因此软煤结构具有强大的承载能力；夹矸块体强度和粒度越大，夹矸块体之间的空隙率越小，软煤结构承载能力越大，这为软煤结构积聚冲击所需的应力和能量进而发生软煤冲击创造了条件。

进一步，步骤(3)中，结构发生冲击所需的最小能量[U]由三部分组成；

(I)结构内局部夹矸块体碎裂使得整体结构发生雪崩式崩塌需要消耗的能量；(II)松动区煤岩被推出克服顶底板摩擦阻力需要消耗的能量；(III)松动区煤岩被抛出产生灾害所需的最小动能。

进一步，(I)结构内局部夹矸块体碎裂使得整体结构发生雪崩式崩塌需要消耗的能量的计算过程为：

现场的夹矸块体非均质，形状各异，块体大小不均，单一夹矸块体的碎裂很难导致软煤结构整体失稳，只有同时碎裂的夹矸块体满足一定数量才能实现；假设需要有d个夹矸块体同时破碎才能使得结构整体崩塌，根据第三破碎理论，这些夹矸块碎裂需要消耗的能量U_s为：

式中，W_i为夹矸块体的抗碎性系数；G_q为夹矸块体破碎前粒度；G_h为夹矸块体破碎后的粒度。

(II)松动区煤岩被推出克服顶底板摩擦阻力需要消耗的能量

为了估算松动区煤岩被推出需要消耗的能量，根据建立力学模型，对模型作了如下简化：挤入巷道内的松动区煤岩因其边界形状复杂，很难用数学知识进行描述，另外，其量对于整体松动区煤岩来说较少，因此忽略，于是松动区外部边界仍认为是在原巷帮位置；

采用物理学知识进行计算，得到塑性区煤岩被推出克服顶底板摩擦阻力和巷道支护需要消耗的弹性能U_c为：

U_C＝{P[h-(L+W)tanα]+f₁+f₂}ΔS (式8)

其中，

式中，ΔS为松动区煤岩被推出的距离；P为巷帮支护强度；h为巷道高度；α为弯曲下沉后的顶板与水平方向的夹角；L为软煤结构致灾体距巷帮水平距离；W为软煤结构致灾体宽度；f₁、f₂分别为顶、底板对松动区煤岩的摩擦阻力；σ_y为松动区煤岩支承压力；μ为松动区煤岩与顶底板间的滑动摩擦系数；ζ为松动区煤岩被抛出过程中由于α的原因与顶板发生挤压影响系数；

松动区煤岩支承压力σ_y呈指数递增分布，为了简化计算过程，假设σ_y呈线性递增分布；则σ_y表达式为：

将(式9)带入(式8)得：

式中，σ_max为松动区煤岩支承压力峰值；

(III)松动区煤岩被抛出产生灾害所需的最小动能

假设被抛出煤岩产生灾害的最小速度为v，则；松动区煤岩被抛出产生灾害所需的最小动能为：

式中，ρ为松动区煤岩密度；

将(式3)～(式5)、(式7)、(式10)～(式11)代入式为(式1)得到软煤结构发生冲击需要满足的力学条件为：

(式12)中[σ]有两种表达形式，前者是基于形成结构的夹矸块空间配位数为7推导的，不同的配位数下[σ]表达形式不同，需具体条件具体分析，实际应用中选择前者还是后者进行计算根据工程需要的精度进行选择。

进一步，步骤(4)中，所述迟滞冲击措施应用条件为：冲击危险区域围岩条件较差，巷道支护困难，实施爆破可能人为诱发冲击地压，造成严重损失；所述根治措施应用条件为：冲击危险区域围岩条件较好，不会给巷道支护带来困难，实施爆破不会人为诱发冲击地压灾害。

进一步，所述迟滞冲击措施具体过程为：对具有冲击危险区域巷帮沿巷道走向实施大直径钻孔卸压措施，所述钻孔的孔径范围为100～150mm、间距范围为1～3m、孔深范围为15～25m。

进一步，所述根治措施具体过程为：对具有冲击危险区域巷帮沿巷道走向实施爆破钻孔，所述钻孔的孔径范围为钻孔的直径为80～100mm、间距范围为1～2m、孔深范围为15～25m，具体要覆盖软煤夹矸块含量≥30％以深区域。

本发明的积极效果：

本发明所述的防控方法是基于软煤冲击具有隐蔽性导致防冲易迷失目标的难题，提出的“潜在冲击危险区识别→煤体应力和巷道变形同步监测→防冲措施实施”的防控方法，有效控制了含块状夹矸软煤冲击地压的发生。

附图说明

图1为软煤巷道不同阶段夹矸分布状态示意图，(a)软煤块状夹矸悬浮分布状态，(b)软煤松动区块状夹矸运移状态，(c)软煤松动区块状夹矸形成嵌挤结构状态；

图2为1202工作面开采情况平面图；

图3为12煤顶底板钻孔综合柱状图；

图4为1202工作面巷帮变形实照；

图5为冲击危险区域钻屑量及应力实测数据；

图6为现场夹矸块平面分布及配位模型；

图7为软煤结构冲击力学模型；

图8为不同块度夹矸结构冲击的力学条件；

图9为刷帮后的巷帮及应力监测点布置实照；

图10为刷帮后应力监测图；

图11为实施例2进行根治措施的钻孔覆盖区域示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

本发明所述煤矿含块状夹矸软煤冲击地压防控方法，包括两大步骤，一是识别出含块状夹矸软煤巷道冲击危险区域，确定需要进行冲击地压防控区域，二是根据现场条件采取延缓冲击措施或根治措施。所述识别含块状夹矸软煤巷道冲击危险区域，首先根据夹矸块体参数圈定潜在冲击危险区，然后在煤体内不同深度布置应力测点，并在巷帮布置位移监测点进行同步监测，根据监测预警指标判断评价区域是否存在冲击危险。所述含块状夹矸软煤冲击地压迟滞冲击措施，为在冲击危险区域巷帮沿巷道走向施工若干大直径卸压钻孔延迟“软煤夹矸块结构”致灾体形成；所述根治措施为在冲击危险区域沿巷道走向布置爆破钻孔，在含夹矸块段内装炸药进行爆破碎裂夹矸块，彻底消除致灾源。本发明方法实质上是一种消除软煤隐蔽性冲击地压的方法，提高了软煤冲击地压的防治效果。

实施例1

1、实施例工程概况

某矿1202工作面三维内开采情况和参数如图1所示。工作面东部32～162m为同层煤北二、北三采空区；西部10m为倾向宽度200m的1204采空区；上方平均64m为7煤采空区；工作面倾向宽度195m，采深1000m，开采煤层12煤，倾角3°～10°，普氏硬度0.26，无冲击倾向。根据1202工作面综合柱状图(见图2)，12煤分两层，均厚分别为1.9m、1.37m，两层煤之间为0.3～1.62m泥岩夹矸，经现场勘查，未受地质构造影响区域，泥岩夹矸呈层状分布，与煤层界限分明，但受地质构造影响区域夹矸碎裂，不规则分散在煤体内，本文研究区域属于后者情况(图1中椭圆标注区域)；12煤直接顶虽为泥岩，但致密、单轴抗压强度40MPa，直接底为0.93m细砂岩，再向下为7.4m粘土岩，硬度也较大。

1202工作面受周围采空区和上方7煤采空区侧向支承压力叠加影响，局部区域出现冲击地压显现。图4为图2中椭圆标注区域的巷帮大变形实照，从图中可以看出，夹矸碎块随软煤向巷道内大面积鼓出导致巷帮锚杆托盘深陷。图5为巷帮大变形区域的钻屑量和煤体应力监测数据，从图中可以看出，9～14m以深区域钻屑量和煤体应力严重超标(单点应力实测约为22.5MPa)，临场验证监测区域存在软煤冲击危险。

2、1202工作面研究区域发生冲击的力学条件估算

根据1202软煤工作面研究区域地质条件，σk＝40MPa，d＝700(根据图3)，Wi＝1.5，P＝0.125MPa，h＝3.2m，α＝10°，L＝9m和W＝5m(根据图4)，μ＝0.3，ζ＝1.2，ρ＝1430Kg/m3，Gq＝0.120m，v＝3.0m/s，ΔS＝0.02m，σ_max＝22.5MPa；Gh取值区间(0,1)，Vk取值区间(0.05,0.97)，单位m。为计算简便，(式12)中[σ]的计算公式选用后者，将上述数据代入(式12)得到不同块度夹矸结构冲击所需的力学条件如图8所示。从图中可以看出结构冲击极限强度曲线和能量曲线在A点相交，这说明1202工作面研究区域存在结构失稳冲击的危险。

3、1202工作面含块状夹矸软煤冲击危险区域冲击地压防控措施

第一步，研究区域冲击危险性识别。1202工作面研究区域巷道变形较大(现场巷帮鼓出和顶板整体下沉最大超过了1m)、夹矸块含量、块度和强度较大、表面棱角多、粗糙度较差，因此评价该区域具有潜在冲击危险。

第二步，监测系统的布置。因巷道变形速率较大，目测可达5～10mm/天，因此未布置巷道变形监测系统进行准确监测，仅布置了煤体应力监测系统，实测应力值为22.5MPa，存在结构冲击的危险。

第三步，防冲措施的实施。为避免对巷帮造成过度破坏影响巷道支护，采取了大直径钻孔卸压和加强支护的迟滞结构形成措施。首先对巷帮实施了孔径113mm、间距1m、孔深20m的大直径钻孔卸压措施；然后对巷帮进行刷帮，并补打锚索(锚索采用大托盘)进行补强支护，如图9所示。为了再产生冲击危险后提前采取措施，新布置单点应力测站(测站内应力计埋深分别9m、15m)进行实时在线监测。图10为一个月后的监测图，从图中可以看出，9m应力计读数约10MPa，15m应力计读数约8MPa，云图显示9～14m区域应力较周边区域大，但均在允许范围内。通过实施上述措施，实现了1202工作面研究区域的防冲安全。

实施例2

当冲击危险区域围岩条件较好，不会给巷道支护带来困难，实施爆破不会人为诱发冲击地压灾害，则采用根治措施，其具体过程为：对具有冲击危险区域巷帮沿巷道走向实施爆破钻孔，所述钻孔的孔径范围为钻孔的直径为80～100mm、间距范围为1～2m、孔深范围为15～25m，具体要覆盖软煤夹矸块含量≥30％以深区域(见图11)。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作出的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施仅限于这些说明。对于本发明所属领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干简单推演或替换，都应该视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种含块状夹矸软煤冲击地压防控方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)快速识别软煤巷道某一区域是否存在潜在冲击危险，识别的依据是软煤夹矸块体指标参数；步骤(1)所述软煤夹矸块体指标参数包括夹矸块含量、夹矸块的块度大小、夹矸块的强度；所述夹矸块含量≤30％，所述夹矸块的块度≤60mm，所述夹矸块的强度≤10MPa，如果三个条件同时满足，则研究区域为潜在冲击危险区；如果没有同时满足三个条件，则研究区域为非潜在冲击危险区；

(2)根据步骤(1)识别的结果，如果没有潜在冲击危险，则取消关注，如果是潜在冲击危险区，则在煤体内不同深度布置应力测点，并在巷帮布置位移监测点进行同步监测，根据监测结果进一步评价研究区域是否存在冲击危险性；

(3)计算形成夹矸块结构区域软煤巷道是否满足发生冲击的力学条件：

式中，σ为作用在结构上的应力；[σ]为软煤结构的极限承载强度；U为结构积聚的能量；[U]为结构发生冲击所需的最小能量；

(4)进一步地，根据步骤(2)的监测结果，结合步骤(3)的计算结果判断研究区域是否存在冲击危险性；如果监测区域存在冲击危险性则采取防治措施，所述防治措施分为迟滞冲击措施或根治措施；如果监测区域不存在冲击危险性，则继续监测。

2.根据权利要求1所述含块状夹矸软煤冲击地压防控方法，其特征在于：步骤(2)中，在潜在危险区的煤体内布置应力测点深度为8～15m，位移测点布置在巷帮表面；在潜在危险区的煤体内产生冲击危险的监测预警指标为：应力预警指标为≥15MPa，巷帮位移指标为≤10mm/月，如果两者同时满足则判断研究区域形成了夹矸块结构，具有发生冲击的危险，如果两者不是同时满足，研究区域就不具有冲击危险，继续监测。

3.根据权利要求1所述含块状夹矸软煤冲击地压防控方法，其特征在于，步骤(3)中，软煤结构极限承载强度[σ]的估算具体过程为：

软煤结构是由形成“骨架”的矸石块体和填充在块体空隙内的软煤组成的，因此可看作复合材料，根据复合材料强度理论，软煤结构极限承载强度[σ]取决于结构内各相材料的强度和所占的体积分数，因此[σ]可表示为：

[σ]＝σ_K(1-V_K)+σ_SCV_K(式2)

式中，[σ]为软煤结构的极限承载强度；σ_K为夹矸块体强度；V_K为夹矸块体的孔隙率；σ_sc为软煤强度；

软煤结构中软煤仅起到稳固、束缚夹矸块体的作用，承载能力较弱，可认为等于零，因此(式2)变为：

[σ]＝σ_K(1-V_K)(式3)

式中，[σ]为软煤结构的极限承载强度；σ_K为夹矸块体强度；V_K为夹矸块体的孔隙率；

软煤结构极限承载强度[σ]是结构内夹矸块体之间通过嵌挤实现的，[σ]由发生嵌挤的每个夹矸块承担，假设结构内夹矸块体总数为N，考虑到接触点接触程度对应力传递的影响，设相邻夹矸块体之间的嵌挤接触点传递强度因子系数为K_j，则每个夹矸块体分担的强度为：

式中，σ_j为夹矸块体分担的强度；K_j为相邻夹矸块体之间的嵌挤接触点传递强度因子系数；N为结构内夹矸块体总数；[σ]为软煤结构的极限承载强度；

软煤结构内夹矸块体数量N与单位体积内矸石块体的配位数相关；假设夹矸块为等粒且物理力学性质相同的球体，结合材料学中晶体知识建立夹矸块体空间配位模型，微单元体积主要由处于非中心位置的球体决定，设球半径为r，采用几何知识计算得到微单元体积为64r³，设软煤结构的体积为V_j，则软煤结构内夹矸块体总数N的表达式为：

将(式3)，(式5)代入(式4)得：

由(式6)可知，软煤结构整体强度通过夹矸块体之间的嵌挤点由每个矸石块体分担，因此软煤结构具有强大的承载能力；夹矸块体强度和粒度越大，夹矸块体之间的空隙率越小，软煤结构承载能力越大，这为软煤结构积聚冲击所需的应力和能量进而发生软煤冲击创造了条件。

4.根据权利要求3所述含块状夹矸软煤冲击地压防控方法，其特征在于，步骤(3)中，结构发生冲击所需的最小能量[U]由三部分组成；(I)结构内局部夹矸块体碎裂使得整体结构发生雪崩式崩塌需要消耗的能量；(II)松动区煤岩被推出克服顶底板摩擦阻力需要消耗的能量；(III)松动区煤岩被抛出产生灾害所需的最小动能。

5.根据权利要求4所述含块状夹矸软煤冲击地压防控方法，其特征在于：

(I)结构内局部夹矸块体碎裂使得整体结构发生雪崩式崩塌需要消耗的能量的计算过程为：

现场的夹矸块体非均质，形状各异，块体大小不均，单一夹矸块体的碎裂很难导致软煤结构整体失稳，只有同时碎裂的夹矸块体满足一定数量才能实现；假设需要有d个夹矸块体同时破碎才能使得结构整体崩塌，根据第三破碎理论，这些夹矸块碎裂需要消耗的能量U_s为：

式中，W_i为夹矸块体的抗碎性系数；G_q为夹矸块体破碎前粒度；G_h为夹矸块体破碎后的粒度；

(II)松动区煤岩被推出克服顶底板摩擦阻力需要消耗的能量

为了估算松动区煤岩被推出需要消耗的能量，根据建立力学模型，对模型作了如下简化：挤入巷道内的松动区煤岩因其边界形状复杂，很难用数学知识进行描述，另外，其量对于整体松动区煤岩来说较少，因此忽略，于是松动区外部边界仍认为是在原巷帮位置；

采用物理学知识进行计算，得到塑性区煤岩被推出克服顶底板摩擦阻力和巷道支护需要消耗的弹性能U_c为：

U_C＝{P[h-(L+W)tanα]+f₁+f₂}ΔS(式8)

其中，

式中，ΔS为松动区煤岩被推出的距离；P为巷帮支护强度；h为巷道高度；α为弯曲下沉后的顶板与水平方向的夹角；L为软煤结构致灾体距巷帮水平距离；W为软煤结构致灾体宽度；f₁、f₂分别为顶、底板对松动区煤岩的摩擦阻力；σ_y为松动区煤岩支承压力；μ为松动区煤岩与顶底板间的滑动摩擦系数；ζ为松动区煤岩被抛出过程中由于α的原因与顶板发生挤压影响系数；

松动区煤岩支承压力σ_y呈指数递增分布，为了简化计算过程，假设σ_y呈线性递增分布；则σ_y表达式为：

将(式9)带入(式8)得：

式中，σ_max为松动区煤岩支承压力峰值；

(III)松动区煤岩被抛出产生灾害所需的最小动能

假设被抛出煤岩产生灾害的最小速度为v，则；松动区煤岩被抛出产生灾害所需的最小动能为：

式中，ρ为松动区煤岩密度；

将(式3)～(式5)、(式7)、(式10)～(式11)代入(式1)得到软煤结构发生冲击需要满足的力学条件为：

(式12)中[σ]有两种表达形式，前者是基于形成结构的夹矸块空间配位数为7推导的，不同的配位数下[σ]表达形式不同，需具体条件具体分析，实际应用中选择前者还是后者进行计算根据工程需要的精度进行选择。

6.根据权利要求1所述含块状夹矸软煤冲击地压防控方法，其特征在于，步骤(4)中，所述迟滞冲击措施应用条件为：冲击危险区域围岩条件较差，巷道支护困难，实施爆破可能人为诱发冲击地压，造成严重损失；所述根治措施应用条件为：冲击危险区域围岩条件较好，不会给巷道支护带来困难，实施爆破不会人为诱发冲击地压灾害。

7.根据权利要求6所述含块状夹矸软煤冲击地压防控方法，其特征在于，所述迟滞冲击措施具体过程为：对具有冲击危险区域巷帮沿巷道走向实施大直径钻孔卸压措施，所述钻孔的孔径范围为100～150mm、间距范围为1～3m、孔深范围为15～25m。

8.根据权利要求6所述含块状夹矸软煤冲击地压防控方法，其特征在于，所述根治措施具体过程为：对具有冲击危险区域巷帮沿巷道走向实施爆破钻孔，所述钻孔的孔径范围为钻孔的直径为80～100mm、间距范围为1～2m、孔深范围为15～25m，具体要覆盖软煤夹矸块含量≥30％的区域。

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