CN111046595A - 一种典型与非典型冲击地压矿井类型划分方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种典型与非典型冲击地压矿井类型划分方法，具体步骤：步骤一：构建目标矿井的地质动力环境评价指标体系；步骤二：将地质动力环境评价指标体系中各项评价指标值a_i划分为四个等级，根据每项评价指标对矿井地质动力环境的影响程度逐一评判；步骤三：将步骤三中得的到各项评价指标值a_i进行加和；步骤四：将步骤三中综合评价指数进行归一化处理；步骤五：根据步骤四中的标矿井地质动力环境综合评价指标值N划分目标矿井的类型。本发明通过建立地质动力环境条件的评价指标体系，对矿井冲击地压发生的地质动力环境进行分析和量化评价，划分出冲击地压矿井类型，对矿井冲击地压的理论研究和防治工作具有重要意义。

Description

一种典型与非典型冲击地压矿井类型划分方法

技术领域

本发明属于煤炭开采技术领域，尤其涉及一种典型与非典型冲击地压矿井类型划分方法。

背景技术

在开采技术因素基本相同的条件下，有些矿井开采时发生冲击地压，而有些矿井开采时不发生冲击地压，冲击地压在空间上的不均匀分布及其显现强度的差异取决于矿井的地质动力环境。根据地质动力环境在冲击地压发生过程中的作用，可将冲击地压矿井分为典型冲击地压矿井、非典型冲击地压矿井和无冲击地压矿井三类。无冲击地压矿井表明矿井不具备产生冲击地压的地质动力环境，可正常进行回采；非典型冲击地压矿井表明矿井具有弱的冲击地压的地质动力环境，产生冲击地压的可能性较小，在采掘过程中应采取适当的局部解危措施保障安全生产；典型冲击地压矿井表明矿井具有中等或强的冲击地压的地质动力环境，产生冲击地压的可能性较大。典型冲击地压矿井采掘过程中应执行“四位一体”冲击地压防治措施，采取区域性监测预警、检测、局部性解危措施和防护措施保障安全生产。但目前关于冲击地压矿井的类型尚未提出明确的划分方法，导致冲击地压的形成机理不明确，在开采前不能有针对性地采取相应的措施。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种典型与非典型冲击地压矿井类型划分方法。

一种典型与非典型冲击地压矿井类型划分方法，包括以下步骤：

步骤一：构建目标矿井的地质动力环境评价指标体系；

步骤二：将地质动力环境评价指标体系中各项评价指标值a_i划分为四个等级，根据每项评价指标对矿井地质动力环境的影响程度逐一评判，具体为：对矿井地质动力环境无影响的评价指标a_i的评价指数为0、影响程度弱时a_i的评价指数为1、中等影响时a_i的评价指数为2、有强烈影响时a_i的评价指数为3；

步骤三：将步骤三中得的到各项评价指标值a_i进行加和得到综合评价指数

步骤四：将步骤三中综合评价指数进行归一化处理，得到目标矿井地质动力环境综合评价指标值

步骤五：根据步骤四中的标矿井地质动力环境综合评价指标值N划分目标矿井的类型，具体为：当0.5＜N≤1时，将目标矿井定义为典型冲击地压矿井，其中0.5＜N≤0.75时，目标矿井为具有中等冲击地压的地质动力环境，0.75＜N≤1时，目标矿井为具有强冲击地压的地质动力环境；当0.25＜N≤0.5时，将目标矿井定义为非典型冲击地压矿井，目标矿井为具有弱冲击地压的地质动力环境；当0≤N≤0.25时，将目标矿井定义为无冲击地压矿井，目标矿井为具有无冲击地压的地质动力环境。

所述步骤一中的目标矿井的地质动力环境评价指标体系由目标矿井的构造凹地地貌条件、断块构造垂直运动条件、断块构造水平运动条件、断裂构造影响范围、构造应力、煤层开采深度、上覆坚硬岩层条件、本区及邻区冲击地压判据条件八个因素构成，分别选取这八个因素作为评价指标，即步骤三中的m值为8。

所述步骤二中目标矿井的地质动力环境评价指标体系中各项评价指标值划a_i的确定方法如下：

(1)井田构造凹地地貌特征：

其中，C—构造凹地的反差强度；

△h—构造凹地最高与最低高程的差值，km；

△l—构造凹地的宽度，km；

A、B—权重系数；山地地貌：A＝0.25，B＝0.75，丘陵地貌：A＝0.5，B＝0.5，平原地貌：A＝0.75，B＝0.25；

当C≥0.75时，评价指数a₁为3；当0.5≤C0.75时，评价指数a₁为2；当0.25≤C＜0.5时，评价指数a₁为1；当C＜0.25时，评价指数a₁为0；

(2)断块构造垂直运动条件：

目标矿井的断块垂直运动速度为V₁，当垂直运动速率V₁≥8mm/yr时，评价指数a₂为3；当垂直运动速率V₁＞5mm/yr时，评价指数a₂为2；当垂直运动速率V₁＜-3mm/yr时，评价指数a₂为1；当垂直运动速率-3mm/yr≤V₁≤5mm/yr时，评价指数a₂为0。

(3)断块构造水平运动条件：

目标矿井的断块垂直运动速度为V₂，当水平运动速率V₂＞10mm/yr时，评价指数a₃为3；当垂直运动速率5mm/yr≤V₂≤10mm/yr时，评价指数a₃为2；当垂直运动速率2mm/yr≤V₂＜5mm/yr时，评价指数a₃为1；当垂直运动速率V₂＜2mm/yr时，评价指数a₃为0；

(4)断裂构造影响范围条件

b＝±(K·10h)

式中：b—断裂构造影响范围宽度，km，当断裂影响范围边界在井田边界外时，b取正值，当断裂影响范围边界跨入井田边界内部时，b取负值；

K—活动性系数(K＝1，2，3)，断裂活动性强时K＝3、断裂活动性中等时K＝2、断裂活动性弱时K＝1；

h—断裂垂直落差，m；

当b≤0.5时，评价指数a₄为3，当0.5＜b≤2时，评价指数a₄为2，当2＜b≤5时，评价指数a₄为1，当b＞5时，评价指数a₄为0；

(5)构造应力条件

构造应力对冲击地压危险性评价指标用应力集中系数K表示，当K＞2时，评价指数a₅为3，当1.2＜K≤2时，评价指数a₅为2，当0.8＜K≤1.2时，评价指数a₅为1，当K≤0.8时，评价指数a₅为0；

(6)开采深度条件

当开采深度h＞800m时，评价指数a₆为3，当600m＜h≤800m时，评价指数a₆为2，当400m＜h≤600m时，评价指数a₆为1，当开采深度h≤400m时，评价指数a₆为0；

(7)上覆坚硬岩层条件

覆坚硬厚岩层距煤层距离为d，当覆坚硬厚岩层距煤层距离d≤20m，评价指数a₇为3；当覆坚硬厚岩层距煤层距离20m＜d≤50m，评价指数a₇为2；当覆坚硬厚岩层距煤层距离50m＜d≤100m，评价指数a₇为1；当覆坚硬厚岩层距煤层距离d＞100m，评价指数a₇为0；

(8)本区及邻区判据的评价

本区及邻区同一煤层冲击地压发生次数为n，当n≥3时，评价指数a₈为3，当2≤n＜3时，评价指数a₈为2，当n＝1时，评价指数a₈为1，当n＝0时，评价指数a₈为0。

所述目标矿井的类型与冲击地压产生可能性的对应关系为：所述目标矿井的类型与冲击地压产生可能性的对应关系为：无冲击地压矿井表明矿井不具备产生冲击地压的地质动力环境，可正常进行回采；非典型冲击地压矿井表明矿井具有弱的冲击地压的地质动力环境，产生冲击地压的可能性概率在0.25～0.5之间，在采掘过程中应采取适当的局部解危措施保障安全生产；典型冲击地压矿井表明矿井具有中等或强的冲击地压的地质动力环境，产生冲击地压的可能性概率在0.5以上，开采这类矿井应提前设计合理的采掘开拓巷道布置，鉴定煤层冲击倾向性，掌握地应力分布特征，在具备开采保护层区域性防冲条件的应开采保护层，采掘过程中应执行“四位一体”冲击地压防治措施，采取区域性监测预警、检测、局部性解危措施和防护措施。

本发明的有益效果是：本发明通过建立地质动力环境条件的评价指标体系，对矿井冲击地压发生的地质动力环境进行分析和量化评价，划分出冲击地压矿井类型，判断出不同类型的冲击地压矿井发生冲击地压可可能性大小，并在采掘过程中采取相应的措施，对矿井冲击地压的理论研究和防治工作具有重要意义。

附图说明

图1为实施例提供的一种典型与非典型冲击地压矿井类型划分方法流程图；

图2为实施例提供的目标矿井的构造凹地地貌条件示意图；

图3为实施例提供的目标矿井的断块构造垂直运动条件示意图；

图4为实施例提供的目标矿井的断块构造水平运动条件示意图；

图5为实施例提供的目标矿井的断裂构造影响范围示意图；

图6为目标矿井的构造应力条件示意图(断裂影响范围边界在井田边界外)；

其中，

1—断裂构造，2—构造断裂影响范围，3—井田边界，H—直线距离。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明的技术方案和效果作详细描述。

冲击地压的地质动力环境是指发生冲击地压所需能量的动力学条件，大量开采实践表明，在开采技术因素基本相同的条件下，有些矿井开采时发生冲击地压，而有些矿井开采时不发生冲击地压，冲击地压在空间上的不均匀分布及其显现强度的差异取决于矿井的地质动力环境。地质动力环境是矿井开采工程区域客观存在的，不同矿区不同矿井不同煤层地质动力环境不同，不同的地质动力环境中冲击地压的影响因素和主控条件也不同，导致冲击地压矿井的类型也不同。地质动力区划理论认为，冲击地压发生必须具备相应的地质动力环境，是自然地质动力条件和工程扰动条件共同作用的结果，只有具备冲击地压发生的地质动力环境，在开采工程扰动下，冲击地压才有可能发生。根据地质动力环境在冲击地压发生过程中的作用，可将冲击地压矿井分为典型冲击地压矿井、非典型冲击地压矿井和无冲击地压矿井三类，具体为：

(1)典型冲击地压矿井：地质动力环境为主导，当地质动力环境提供的能量超过冲击地压发生的临界能量时，发生的冲击地压的矿井为典型冲击地压矿井；

(2)非典型冲击地压矿井：当地质动力环境提供的能量未超过冲击地压发生的临界能量，由于存在包括开采扰动、巷道掘进、顶板垮落、断层活动在内的这些因素提供能量补充，总能量超过临界能量时，发生的冲击地压的矿井为非典型冲击地压矿井；

(3)无冲击地压矿井：当地质动力环境提供的能量和采动能量的总能量未达到冲击地压的临界能量时，将不会发生冲击地压，这种类型矿井为无冲击地压矿井。

所述目标矿井的类型与冲击地压产生可能性的对应关系为：无冲击地压矿井表明矿井不具备产生冲击地压的地质动力环境，可正常进行回采；非典型冲击地压矿井表明矿井具有弱的冲击地压的地质动力环境，产生冲击地压的可能性概率在0.25～0.5之间，在采掘过程中应采取适当的局部解危措施保障安全生产；典型冲击地压矿井表明矿井具有中等或强的冲击地压的地质动力环境，产生冲击地压的可能性概率在0.5以上，开采这类矿井应提前设计合理的采掘开拓巷道布置，鉴定煤层冲击倾向性，掌握地应力分布特征，在具备开采保护层区域性防冲条件的应开采保护层，采掘过程中应执行“四位一体”冲击地压防治措施，采取区域性监测预警、检测、局部性解危措施和防护措施。

本实施例中以某目标矿井为例，采用本发明提供的一种典型与非典型冲击地压矿井类型划分方法对其类型进行划分，如图1所示，具体包括以下步骤：

步骤一：构建目标矿井的地质动力环境评价指标体系；通过对我国部分冲击地压矿井的地质动力环境进行分析，冲击地压矿井普遍处于地壳块体活动(垂直运动和水平运动)强烈区域，具有典型构造凹地地貌特征，且受一些大型地质构造断裂或矿井断层的控制，从矿井开采工程区域的地质动力环境分析，普遍处于构造应力场条件下具有应力集中程度高的特征，且具有随煤层开采深度冲击地压频次和强度增大的趋势，顶板岩层性质和厚度特征对冲击地压具有重要影响，同时矿井邻区同一煤层具有已发生过冲击地压的特点。因此，选取目标矿井的构造凹地地貌条件、断块构造垂直运动条件、断块构造水平运动条件、断裂构造影响范围、构造应力、煤层开采深度、上覆坚硬岩层条件、本区及邻区冲击地压判据条件八个因素构成标矿井的地质动力环境评价指标体系，分别选取这八个因素作为评价指标。

步骤二：将地质动力环境评价指标体系中各项评价指标值a_i划分为四个等级，根据每项评价指标对矿井地质动力环境的影响程度逐一评判，具体为：对矿井地质动力环境无影响的评价指标a_i的评价指数为0、影响程度弱时a_i的评价指数为1、中等影响时a_i的评价指数为2、有强烈影响时a_i的评价指数为3；各项评价指标a_i的评价指数确定方法如下：

(1)井田构造凹地地貌特征：

构造凹地是区域地壳构造运动活动强弱的一种具体表现形式，具有构造应力显著的特点。构造凹地的显著特点之一就是凹地两侧隆起区相对凹地有较高的高程。利用构造反差强度来对构造凹地的地质动力环境进行评估。采用如下计算式：

式中，C—构造凹地的反差强度；

△h—构造凹地最高与最低高程的差值，km；

△l—构造凹地的宽度，km；

A、B—权重系数；A和B分别代表了构造凹地高程差值△h和构造凹地宽度△l对于反差强度C的重要性，即权重，考虑到不同的地形特征，其地形对与反差强度的贡献不同，不同的地形地貌权重不同，山地地貌：A＝0.25，B＝0.75，丘陵地貌：A＝0.5，B＝0.5，平原地貌：A＝0.75，B＝0.25；

当C≥0.75时，影响程度强，评价指数a₁为3；当0.5≤C＜0.75时，影响程度中等，评价指数a₁为2；当0.25≤C0.5时，影响程度弱，评价指数a₁为1；当C＜0.25时，无影响，评价指数a₁为0；由于△h和△l的单位和量值不同，在这里采用相对归一方法进行处理，即对所研究的几个地区，择其中△h和△l的最大值作为归一因子，所有地区所测量得到的具体数值均除以各自的归一因子。经归一化处理后，所有的参数都成为无量纲的数值。由上述归一化定量计算方法得知，C∈[0，1]。通常情况下，当构造反差强度大于0.50时，表明生产矿井具有发生冲击地压等动力灾害的地质动力环境条件。

如图2所示，本实施例中提供的目标矿井的地形地貌为山地，故A＝0.25，B＝0.75；构造凹地高程差值△h为951m(归一化后的结果为1.00)、构造凹地宽度△l为300km(归一化后的结果为0.60)，将以上数值带入式(1)中，得到C的值为0.70，属于0.5≤C＜0.75范围，因此该项评价指数a₁为2，即该矿井的构造凹地地貌特征条件的危险程度为中等影响。

(2)断块构造垂直运动条件：

冲击地压发生区域往往发生在板块上升区与下降区的断块相对运动剧烈区和断块上升的绝对运动上升区，处于断块绝对运动下降区的冲击地压矿井一般下降速度大于3mm/yr。依此建立冲击地压发生的断块构造运动评价指标，对矿井冲击地压进行评估，确定矿井冲击地压危险性。目标矿井的断块垂直运动速度为V₁，当垂直运动速率V₁≥8mm/yr时，影响程度强，评价指数a₂为3；当垂直运动速率V₁＞5mm/yr时，影响程度中等，评价指数a₂为2；当垂直运动速率V₁＜-3mm/yr时，影响程度弱，评价指数a₂为1；当垂直运动速率-3mm/yr≤V₁≤5mm/yr时，无影响，评价指数a₂为0。

如图3所示，本实施例中目标矿井断块的垂直运动速度V₁为1mm/yr＜V₁＜3mm/yr，属于-3mm/yr≤V₁≤5mm/yr范围，因此该项评价指数a₂为0，即该矿井的断块构造垂直运动条件的危险程度为无影响。

(3)断块构造水平运动条件：

目标矿井的断块水平运动速度为V₂，当水平运动速率V₂＞10mm/yr时，影响程度强，评价指数a₃为3；当垂直运动速率5mm/yr≤V₂≤10mm/yr时，影响程度中等，评价指数a₃为2；当垂直运动速率2mm/yr≤V₂＜5mm/yr时，影响程度弱，评价指数a₃为1；当垂直运动速率V₂＜2mm/yr时，无影响，评价指数a₃为0。

如图4所示，本实施例中目标矿井断块的水平运动速度V₂为3mm/yr＜V₂＜5mm/yr，属于2mm/yr≤V₂＜5mm/yr范围，因此该项评价指数a₃为1，即该矿井的断块构造水平运动条件的危险程度为弱影响。

(4)断裂构造影响范围2条件

根据俄罗斯学者对断裂影响宽度研究得到的经验公式，结合我国冲击地压矿井的断裂影响宽度统计结果，对原有经验公式进行改进，当井田边界3与活动断裂影响范围边界的直线距离H小于断裂构造影响范围宽度b时，矿井即为冲击地压危险区域，如图5所示为断裂影响范围边界在井田边界3外的情况。b的计算方法如下：

b＝±(K·10h) (2)

式中：b—断裂构造影响范围宽度，km，当断裂影响范围边界在井田边界3外时，b取正值，当断裂影响范围边界跨入井田边界3内部时，b取负值；

K—活动性系数(K＝1，2，3)，断裂活动性强时K＝3、断裂活动性中等时K＝2、断裂活动性弱时K＝1；

h—断裂垂直落差，m；

根据《岩土工程勘察规范》规定，中晚更新世以来有活动且全新世活动强烈，断裂构造1垂直落差h相同，断裂平均活动速率V＞1mm/yr，历史地震震级M＞7，属于强活动断裂；中晚更新世以来有活动且全新世活动较强烈，0.1mm/yr≤V≤1mm/yr，5≤M＜7时，属于中等活动断裂；中晚更新世以来有活动且全新世活动较强烈，V＜mm/yr时，M＜5，属于弱活动断裂。可见，在断裂构造1垂直落差h相同的条件下，断裂构造1活动性越强，那么断裂活动性系数K值越大，断裂带越宽，断裂构造影响范围宽度b值也越大，井田边界3与活动断裂的直线距离H越小，当井田边界3与活动断裂的直线距离H小于断裂构造影响范围宽度b时，说明矿井具备冲击地压发生的动力条件。当断裂构造影响范围宽度b≤0.5时，影响程度强，评价指数a₄为3，当0.5＜b≤2时，影响程度中等，评价指数a₄为2，当2＜b≤5时，影响程度弱，评价指数a₄为1，当b＞5时，无影响，评价指数a₄为0。

本实施例中目标矿井的活动性系数是1，断裂垂直落差是700m～1000m，断裂影响范围边界跨入井田边界3内部，将上述数值带入式(2)中，得到断裂构造影响范围宽度b为-10～-7，属于b≤0.5范围，因此该项评价指数a₄为3，即该矿井的断裂构造1影响范围条件的危险程度为强影响。

(5)构造应力条件

根据对我国部分冲击地压矿井地应力实测结果，冲击地压矿井大多处于构造应力场条件下，且最大主应力以水平挤压类型为主。依据地质动力区划法，冲击地压矿井的岩体应力大小可以用应力集中系数K表示，可根据应力集中系数划分岩体构造应力区，当K＞2，冲击地压危险指数为3，具有强冲击地压危险；当1.2＜K≤2，冲击地压危险指数为2，具有中等冲击地压危险；0.8＜K≤1.2，冲击地压危险指数为1，具有弱冲击地压危险；K≤0.8，冲击地压危险指数为0，无冲击地压危险。即构造应力对冲击地压危险性评价指标用应力集中系数K表示，当K＞2时，影响程度强，评价指数a₅为3，当1.2＜K≤2时，影响程度中等，评价指数a₅为2，当0.8＜K≤1.2时，影响程度弱，评价指数a₅为1，当K≤0.8时，无影响，评价指数a₅为0。

如图6所示，本实施例中目标矿井的应力集中系数K为1.70，属于1.2＜K≤2范围，因此该项评价指数a₅为2，即该矿井的构造应力条件的危险程度为中等影响。

(6)开采深度条件

通过对我国部分冲击地压矿井的地质动力环境进行分析，当开采深度h＞800m，具有强冲击地压危险；当600m＜h≤800m，具有中等冲击地压危险；当400m＜h≤600m，具有弱冲击地压危险；当h≤400m，无冲击地压危险。开采深度对冲击地压危险性评价指标及评价指数为：当开采深度h＞800m时，影响程度强，评价指数a₆为3，当600m＜h≤800m时，影响程度中等，评价指数a₆为2，当400m＜h≤600m时，影响程度弱，评价指数a₆为1，当开采深度h≤400m时，无影响，评价指数a₆为0。

本实施例中目标矿井的最大开采深度h接近800m，属于600m＜h≤800m范围，因此该项评价指数a₆为2，即该矿井的开采深度条件的危险程度为中等影响。

(7)上覆坚硬岩层条件

综合指数法对采掘工作面冲击地压危险性进行评价中，上覆裂隙坚硬厚岩层距煤层距离是综合指数法地质因素评价指标之一，同样上覆坚硬岩层距煤层距离作为对冲击地压危险性评价指标，覆坚硬厚岩层距煤层距离为d，当覆坚硬厚岩层距煤层距离d≤20m，影响程度强，评价指数a₇为3；当覆坚硬厚岩层距煤层距离20m＜d≤50m，影响程度中等，评价指数a₇为2；当覆坚硬厚岩层距煤层距离50m＜d≤100m，影响程度弱，评价指数a₇为1；当覆坚硬厚岩层距煤层距离d＞100m，无影响，评价指数a₇为0。

本实施例中目标矿井顶板上方100m范围内岩层以粉砂岩、中砂岩和细砂岩为主，其中厚度超过10m的粉砂岩有6层，最近覆坚硬厚岩层距煤层距离d为17m，属于d≤20m范围，因此该项评价指数a₇为3，即该矿井的上覆坚硬岩层条件的危险程度为强影响。

(8)本区及邻区判据的评价

根据《煤矿安全规程》(2016版)冲击地压防治一般规定中，第二百二十六条“相邻矿井开采的同一煤层发生过冲击地压的”应当进行煤岩冲击倾向性鉴定。本矿区开采井田或邻近开采井田已发生冲击地压，具备发生冲击地压的本区及邻区判据条件。

可见，矿井发生冲击地压必须具备相应的地质动力条件，包括开采、掘进活动、顶板垮落在内的这些工程活动仅是诱发因素。本区及邻区冲击地压判据的危险性评价指标及具体评价指数为：本区及邻区同一煤层冲击地压发生次数为n，当n≥3时，影响程度强，评价指数a₈为3，当2≤＜3时，影响程度中等，评价指数a₈为2，当n＝1时，影响程度弱，评价指数a₈为1，当n＝0时，无影响，评价指数a₈为0。

本实施例中目标矿井开采过程中已发生多次冲击地压现象，而邻区的矿井也有冲击地压等动力灾害，属于n≥3范围，因此该项评价指数a₈为3，即该矿井的本区及邻区判据的评价的危险程度为强影响。

步骤三：将步骤三中得的到各项评价指标值a_i进行加和得到综合评价指数A，即

其中m＝8，得到A＝16；

步骤四：将步骤三中综合评价指数进行归一化处理，得到目标矿井地质动力环境综合评价指标值N，

其中m＝8、A＝16，得到N＝0.67；

步骤五：根据步骤四中的标矿井地质动力环境综合评价指标值N划分目标矿井的类型，具体为：当0.5＜N≤1时，将目标矿井定义为典型冲击地压矿井，其中0.5＜N≤0.75时，目标矿井为具有中等冲击地压的地质动力环境，0.75＜N≤1时，目标矿井为具有强冲击地压的地质动力环境；当0.25＜N≤0.5时，将目标矿井定义为非典型冲击地压矿井，目标矿井为具有弱冲击地压的地质动力环境；当0≤N≤0.25时，将目标矿井定义为无冲击地压矿井，目标矿井为具有无冲击地压的地质动力环境。

本实施例中目标矿井的地质动力环境综合评价指标值N为0.67，属于0.5＜N≤0.75范围，因此将其定义为典型冲击地压矿井，具有中等冲击地压的地质动力环境，产生冲击地压的可能性概率在0.5以上，开采这类矿井应提前设计合理的采掘开拓巷道布置，鉴定煤层冲击倾向性，掌握地应力分布特征，在具备开采保护层区域性防冲条件的应开采保护层，采掘过程中应执行“四位一体”冲击地压防治措施，采取区域性监测预警、检测、局部性解危措施和防护措施。

Claims (4)

1.一种典型与非典型冲击地压矿井类型划分方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：构建目标矿井的地质动力环境评价指标体系；

步骤二：将地质动力环境评价指标体系中各项评价指标值a_i划分为四个等级，根据每项评价指标对矿井地质动力环境的影响程度逐一评判，具体为：对矿井地质动力环境无影响的评价指标a_i的评价指数为0、影响程度弱时a_i的评价指数为1、中等影响时a_i的评价指数为2、有强烈影响时a_i的评价指数为3；

步骤三：将步骤三中得的到各项评价指标值a_i进行加和得到综合评价指数

步骤四：将步骤三中综合评价指数进行归一化处理，得到目标矿井地质动力环境综合评价指标值

步骤五：根据步骤四中的标矿井地质动力环境综合评价指标值N划分目标矿井的类型，具体为：当0.5＜N≤1时，将目标矿井定义为典型冲击地压矿井，其中0.5＜N≤0.75时，目标矿井为具有中等冲击地压的地质动力环境，0.75＜N≤1时，目标矿井为具有强冲击地压的地质动力环境；当0.25＜N≤0.5时，将目标矿井定义为非典型冲击地压矿井，目标矿井为具有弱冲击地压的地质动力环境；当0≤N≤0.25时，将目标矿井定义为无冲击地压矿井，目标矿井为具有无冲击地压的地质动力环境。

2.根据权利要求1所述的一种典型与非典型冲击地压矿井类型划分方法，其特征在于：所述步骤一中的目标矿井的地质动力环境评价指标体系由目标矿井的构造凹地地貌条件、断块构造垂直运动条件、断块构造水平运动条件、断裂构造影响范围、构造应力、煤层开采深度、上覆坚硬岩层条件、本区及邻区冲击地压判据条件八个因素构成，分别选取这八个因素作为评价指标，即步骤三中的m值为8。

3.根据权利要求2所述的一种典型与非典型冲击地压矿井类型划分方法，其特征在于：所述步骤二中目标矿井的地质动力环境评价指标体系中各项评价指标值划a_i的确定方法如下：

(1)井田构造凹地地貌特征：

其中，C—构造凹地的反差强度；

△h—构造凹地最高与最低高程的差值，km；

△l—构造凹地的宽度，km；

A、B—权重系数；山地地貌：A＝0.25，B＝0.75，丘陵地貌：A＝0.5，B＝0.5，平原地貌：A＝0.75，B＝0.25；

当C≥0.75时，评价指数a₁为3；当0.5≤C0.75时，评价指数a₁为2；当0.25≤C＜0.5时，评价指数a₁为1；当C＜0.25时，评价指数a₁为0；

(2)断块构造垂直运动条件：

目标矿井的断块垂直运动速度为V₁，当垂直运动速率V₁≥8mm/yr时，评价指数a₂为3；当垂直运动速率V₁＞5mm/yr时，评价指数a₂为2；当垂直运动速率V₁＜-3mm/yr时，评价指数a₂为1；当垂直运动速率-3mm/yr≤V₁≤5mm/yr时，评价指数a₂为0；

(3)断块构造水平运动条件：

目标矿井的断块垂直运动速度为V₂，当水平运动速率V₂＞10mm/yr时，评价指数a₃为3；当垂直运动速率5mm/yr≤V₂≤10mm/yr时，评价指数a₃为2；当垂直运动速率2mm/yr≤V₂＜5mm/yr时，评价指数a₃为1；当垂直运动速率V₂＜2mm/yr时，评价指数a₃为0；

(4)断裂构造影响范围条件

b＝±(K·10h)

式中：b—断裂构造影响范围宽度，km，当断裂影响范围边界在井田边界外时，b取正值，当断裂影响范围边界跨入井田边界内部时，b取负值；

K—活动性系数(K＝1，2，3)，断裂活动性强时K＝3、断裂活动性中等时K＝2、断裂活动性弱时K＝1；

h—断裂垂直落差，m；

当b≤0.5时，评价指数a₄为3，当0.5＜b≤2时，评价指数a₄为2，当2＜b≤5时，评价指数a₄为1，当b＞5时，评价指数a₄为0；

(5)构造应力条件

构造应力对冲击地压危险性评价指标用应力集中系数K表示，当K＞2时，评价指数a₅为3，当1.2＜K≤2时，评价指数a₅为2，当0.8＜K≤1.2时，评价指数a₅为1，当K≤0.8时，评价指数a₅为0；

(6)开采深度条件

当开采深度h＞800m时，评价指数a₆为3，当600m＜h≤800m时，评价指数a₆为2，当400m＜h≤600m时，评价指数a₆为1，当开采深度h≤400m时，评价指数a₆为0；

(7)上覆坚硬岩层条件

覆坚硬厚岩层距煤层距离为d，当覆坚硬厚岩层距煤层距离d≤20m，评价指数a₇为3；当覆坚硬厚岩层距煤层距离20m＜d≤50m，评价指数a₇为2；当覆坚硬厚岩层距煤层距离50m＜d≤100m，评价指数a₇为1；当覆坚硬厚岩层距煤层距离d＞100m，评价指数a₇为0；

(8)本区及邻区判据的评价

本区及邻区同一煤层冲击地压发生次数为n，当n≥3时，评价指数a₈为3，当2≤n＜3时，评价指数a₈为2，当n＝1时，评价指数a₈为1，当n＝0时，评价指数a₈为0。

4.根据权利要求1所述的一种典型与非典型冲击地压矿井类型划分方法，其特征在于：所述目标矿井的类型与冲击地压产生可能性的对应关系为：所述目标矿井的类型与冲击地压产生可能性的对应关系为：无冲击地压矿井表明矿井不具备产生冲击地压的地质动力环境，可正常进行回采；非典型冲击地压矿井表明矿井具有弱的冲击地压的地质动力环境，产生冲击地压的可能性概率在0.25～0.5之间，在采掘过程中应采取适当的局部解危措施保障安全生产；典型冲击地压矿井表明矿井具有中等或强的冲击地压的地质动力环境，产生冲击地压的可能性概率在0.5以上，开采这类矿井应提前设计合理的采掘开拓巷道布置，鉴定煤层冲击倾向性，掌握地应力分布特征，在具备开采保护层区域性防冲条件的应开采保护层，采掘过程中应执行“四位一体”冲击地压防治措施，采取区域性监测预警、检测、局部性解危措施和防护措施。

Images