沖擊地壓和瓦斯突出復合災害發生機理研究

李忠華，張 瑩，梁 影

(遼寧工程技術大學 力學與工程學院，遼寧 阜新 123000)

0 引 言

我國地下煤礦沖擊地壓和煤與瓦斯突出災害十分嚴重[1-3]。淺部開采時，通常表現為2種災害單一發生，具有沖擊危險性的礦井為沖擊地壓礦井，具有突出危險性的礦井為煤與瓦斯突出礦井[4-6]。隨著開采深度增大，高瓦斯礦井、煤與瓦斯突出礦井動力災害表現形式發生了顯著變化，既表現出沖擊地壓的部分特征[7-10]，又表現出煤與瓦斯突出的部分特征，不能界定為單一災害類型，稱為沖擊地壓-瓦斯突出復合災害[11-12]。

平頂山十礦2007年“11·12”事故，噸煤瓦斯涌出量僅為20 m3，遠小于通常煤與瓦斯突出事故的80～150 m3，2 h后回風巷瓦斯體積分數最高為8.37%，遠低于通常煤與瓦斯突出事故的80%～100%，事故點附近區域礦壓顯現明顯，支柱斷折，巷道底板出現大量裂縫，為應力主導的煤與瓦斯突出事故，即沖擊地壓-瓦斯突出復合災害事故。鶴崗峻德煤礦、阜新恒大煤礦、撫順老虎臺煤礦等均發生過類似動力顯現。

佩圖霍夫[13]指出既有沖擊危險又有突出危險的煤層非常常見，需要考慮其安全開采問題，將沖擊地壓和煤與瓦斯突出2種現象進行統一研究。章夢濤等[14]認為沖擊地壓是無瓦斯作用的突出，突出是瓦斯作用不可忽略的沖擊地壓，提出了沖擊地壓、煤與瓦斯突出統一失穩理論，建立了統一發生判據。梁冰等[15]采用內時理論建立了煤與瓦斯耦合作用的本構關系和固流耦合失穩理論的數學模型。李鐵等[16]提出煤炭深部開采沖擊地壓的發生與瓦斯密切相關，沖擊地壓孕育過程中有高壓瓦斯參與，存在一種開挖卸荷和瓦斯解吸膨脹耦合作用的沖擊地壓。……