煤矿冲击地压及其防治

煤矿冲击地压及其防治（共8篇）

煤矿冲击地压及其防治 篇1

我国有重点煤矿开采深度越来越大, 有的高达1000m~1300m, 开滦、鸡西、七台河、鹤岗、双鸭山等煤矿矿井向深部延续时却出现了冲击地压现象。井巷或工作面周围煤岩体, 因弹性变形能的瞬时释放而产生突然剧烈破坏的动力现象就是冲击地压。冲击地压是煤矿开采过程中, 在高应力状态下积聚有大量弹性能的煤岩体突然发生破坏、冒落或抛出, 使能量突然释放, 并伴随有声响、震动和冲击波的矿山压力动力现象, 即煤爆、岩爆或冲击矿压。

1 煤矿发生的冲击地压显现的特征

1) 发生前通常没有明显前兆, 冲击过程短暂, 持续时间几秒到几十秒。2) 通常表现为煤爆、浅部冲击和深部冲击。发生煤爆时, 煤壁爆裂, 并伴随有小块煤体抛射现象;浅部冲击发生在煤壁2~6m范围内;深部冲击发生在煤体深处, 声如闷雷, 破坏程度不同。常见有煤层冲击, 也有岩层的顶底板冲击。在煤层冲击中, 一般表现为煤块抛出, 还有的是十平方米的煤体整体移动, 并伴随有巨大声响、岩体震动和冲击波。3) 冲击地压的危害严重, 既破坏正常生产, 还严重威胁井下人员的安全, 发生时可造成煤壁片帮、顶板下沉和底鼓、支架折损、设备移动、巷道堵塞和人员伤亡。4) 在自然地质条件上, 各种煤种都有冲击地压记录, 开采深度从200m到1056m, 地质构造从简单到复杂, 煤层从薄到特厚, 倾角从水平到急斜, 顶板包括砂岩、石灰岩, 油母页岩都爆发过冲击地压。

在生产技术条件上, 炮采、普采和综采, 等各种采煤工艺, 长壁、短壁、巷柱、倾斜分层等各种采煤方法, 都过冲击地压。我国煤矿发生冲击地压的典型条件是煤的强度较高, 性脆, 顶板一般为厚度和强度均较大的砂岩。根据应力来源, 冲击地压可分为重力型、构造应力型和二者并有的重力构造型。

2 冲击地压的类型

2.1 厚层难冒坚硬顶板条件下的冲击地压

在直接顶较薄, 采高又较大的长壁垮落工作面, 初次来压前, 基本顶可视为两端固定的梁, 初次来压后可视为一端固定的悬臂梁。由材料力学可知, 两种梁的弯曲变形能与梁的跨度或悬伸长度的五次方成正比, 即跨度或悬伸长度越长, 积聚的能量越多。厚度越大的坚硬顶板越不容易垮落, 跨度或悬伸长度也越长。因而, 厚层难冒坚硬顶板发生冲击地压的可能性较大。

2.2 构造应力型冲击地压

煤系地层中程度不同地存在着断层、褶曲和局部异常, 如底板凸起、顶板下陷、煤层分岔、变厚、变薄或尖灭、倾角急剧变化等构造带, 这些构造带中存在着残余应力, 形成构造应力场, 构造应力型冲击地压发生在构造应力比较集中的区域。

2.3 柱式体系开采条件下的冲击地压

柱式体系采煤法包括房柱式、巷柱式、刀柱式、短壁小阶段、漏斗式 (水采) 等采煤法, 这些采煤法开掘巷道多, 巷道交岔多, 发生冲击地压的可能性要高于长壁采煤法。

2.4 深矿井重力型冲击地压

深矿井重力型冲击地压主要受开采深度影响, 从我国新坟、开滦和徐州等矿区深矿井中发生的冲击地压情况来看, 深矿井重力型冲击地压有如下特点。多数冲击地压发生在采煤工作面的回采巷道中, 一部分发生在采煤工作面。由于侧支承压力作用, 采煤工作面回风平巷中发生的次数多于运输平巷中发生的次数, 这类冲击地压多与前支承压力有关, 在前支承压力和侧支承压力峰值叠加区内最容易发生。

回收多侧采空的煤柱或在煤柱下方开掘巷道易发生冲击地压。煤柱是产生应力集中的地点, 多侧采空的煤柱受多个方向集中应力的叠加, 煤柱内的集中应力不仅对本煤层开采有影响, 而且也使下部煤层形成冲击条件。

在逐渐加深和增多的深矿井中, 有冲击地压的深矿井将呈增加趋势, 厚层坚硬顶板、发育的地质构造和柱式体系采煤法, 这些因素中的其中一项存在或同时存在, 将使深矿井冲击地压的频次和强度加剧;根据我国几十年来防治冲击地压的实践, 已发生冲击地压的矿井采取一定措施后, 冲击次数已有明显减少。

3 防范冲击地压的根本措施

对有冲击倾向的煤层, 避免冲击地压要应用综合技术手段, 降低应力集中程度或使应力峰值向煤体深部转移;改变煤岩的力学性能, 削弱其积蓄和骤然释放弹性能的能力;避免冲击地压的危害。

3.1 合理开采部署

深矿井新采区或新区段的投产要保证合理的开采顺序, 防止形成多侧采空的煤柱后再回收。深矿井采煤工作面的回风平巷应力求完全沿空掘巷。在采煤过程中如果回风平巷不能满足生产时, 重新掘巷的位置要选在煤体边缘, 杜绝在前支承压力和侧支承压力峰值叠加区中补掘巷道。首采煤层或上部煤层应尽量多采, 不留或少留煤柱。在未进行有效的处理前, 避免在侧支承压力峰值区中开掘本煤层的巷道或在同组底部煤层中开掘巷道。在深部开采过程中, 要尽可能布置岩石上下山, 对这些上下山进行跨采, 防止留设两侧采空甚至三侧采空的上下山保护煤柱;在上下山附近杜绝两侧同时开采。

深矿井中不适合采用柱式体系采煤法, 杜绝采用房柱式采煤法回收已留的煤柱。

3.2 煤层注水

煤层注水可以改变煤体的结构, 软化煤层, 增加塑性变形, 使煤体的强度和积蓄弹性能的能力下降, 使冲击倾向减弱。多数煤层注水后, 冲击倾向要降低一个等级。注水能使支承压力峰值降低, 使峰值位置向煤体深部转移, 达到改变煤体 (或局部煤体) 应力状态的目的。

3.3 开采保护层

《规程》规定:“开采煤层群时, 首先开采无冲击地压或弱冲击地压煤层作为保护层。”开采保护层是为消除或减轻邻近煤层发生冲击的危险, 煤层开采后在开采区间附近的顶板和底板中形成应力降低区, 位于应力降低区内的被保护层所承受的应力下降, 发生冲击地压的危险程度也相应减小。

摘要：煤矿发生的冲击地压显现有其特定的特征, 冲击地压有厚层难冒坚硬顶板条件下的冲击地压、构造应力型冲击地压、柱式体系开采条件下的冲击地压、深矿井重力型冲击地压等类型。防范冲击地压, 要采取合理开采部署、煤层注水、开采保护层等措施。

关键词：煤矿,冲击地压,防治

参考文献

[1]孙学会.复杂开采条件下冲击地压及其防治技术, 北京:冶金工业出版社, 2009.

[2]徐永圻.采矿学, 徐州:中国矿业大学出版社, 2005.

[3]孙先尘, 钱鸣高等.中国采煤学, 北京:煤炭工业出版社, 2003.

[4]刘卫方, 张荣玉.冲击地压发生机理综述, 矿业工程, 2006.

[5]赵斌, 李秋, 李新元.矿井深部开采冲击地压发生的规律及影响因素, 煤炭工程, 2005.

煤矿冲击地压及其防治 篇2

为建立健全防冲系统安全事故隐患排查治理制度，进一步加强防冲系统事故隐患排查治理工作，构建防冲系统事故隐患排查治理长效机制，防范冲击地压事故发生，根据《常村煤矿安全生产事故隐患排查治理制度》等相关法律法规及规章，结合矿井实际，制定本制度。

一、防冲系统事故隐患排查治理机构及职责划分

（一）为确保防冲系统事故隐患排查治理工作，成立常村煤矿防冲系统事故隐患排查治理工作领导小组

组

长：防冲矿长

总工程师 副组长：防冲副总

防冲科长

成员：防冲科副科长、防冲科技术员及基层单位负责人 领导小组办公室设在防冲科，防冲科长兼任办公室主任。办公室职责：主要负责矿井冲击地压防治方面的防冲设计、冲击地压危险性评价、防冲专项措施的编制及井下冲击地压工作面的隐患排查治理工作。负责协助领导小组推动全矿防冲系统隐患排查治理工作的有序开展，组织制定防冲系统事故隐患排查计划、防冲系统旬度事故隐患排查治理工作方案，每旬定期组织实施全矿井防冲系统的事故隐患排查治理，建立防冲系统事故隐患治理信息档案，对全矿的防冲系统事故隐患排查治理工作进行监督管理。

防冲矿长为防冲系统隐患排查第一责任人，对本系统事故隐患排查治理工作全面负责。

防冲副总、防冲科长、基层单位负责人负责本系统每旬、每日的隐患排查治理工作，负责整改落实隐患。

①建立健全防冲系统事故隐患排查治理台账;②制定本系统事故隐患排查、辨识、治理、验收等具体工作标准;③制订事故隐患治理安全技术措施，组织开展专项安全检查,排查治理事故隐患;④按时报告本系统事故隐患排查治理情况和需要提交治理的事故隐患。

（二）事故隐患排查治理责任制

1、防冲矿长事故隐患排查治理责任制

①是防冲专业事故隐患排查治理工作第一责任人。②参加矿井月度事故隐患排查，并对防冲系统的重大事故隐患治理提出主导意见。

③组织防冲系统事故隐患排查，组织有关人员按“五定”原则制定并落实重大事故隐患治理方案。

④负责监督检查各施工现场对上级有关规定和安全技术措施的执行情况，不具备安全生产的作业地点责令其停产整顿。

⑤监督防冲系统各级安全生产责任制落实情况。⑥监督防冲系统安全技术措施及资金的落实情况，督促矿保证安全投入，不断改善安全生产环境。

⑦发生事故后必须迅速赶到现场组织抢救，事后要按照“四不放过”的原则,认真分析,总结经验教训,制定防范措施。

⑧参与全矿各类事故的追查，分析、处理工作。⑨根据矿长安排协查举报的事故隐患。

2、总工程师事故隐患排查治理责任制

①认真贯彻执行上级有关防冲系统事故隐患排查治理的指示精神，加强对防冲科及防冲队的领导，落实好安全生产事故隐患排查治理工作。

②对防冲系统安全生产事故隐患排查与整改工作负领导责任。③协助防冲矿长组织防冲系统事故隐患排查，监督隐患整改落实，提高防冲系统安全管理水平。

④参加矿井月度事故隐患排查治理工作会议，并对防冲系统排查出的安全生产事故隐患的治理整改提出主导意见。

⑤督促落实防冲系统重大危险源安全管理措施，督促相关单位按照防冲设计、防冲专项安全技术措施等施工。

⑥协助矿长进行防冲系统重大危险源的安全评估和安全现状评价工作。

⑦负责根据矿长、党委书记及防冲矿长的安排协助查证各级人员上报和举报的安全生产事故隐患，并对防冲系统安全生产事故隐患进行整改治理。⑧参与防冲系统各类事故的追查、分析、处理工作。

3、防冲副总工程师事故隐患排查治理责任制

①认真贯彻执行上级有关防冲系统事故隐患排查治理的指示精神，加强对防冲科、防冲队及冲击地压区域施工单位的领导，落实好防冲系统事故隐患排查治理工作。

②对防冲系统事故隐患排查与整改工作负领导责任。

③协助防冲矿长、总工程师组织防冲系统事故隐患排查，监督隐患整改落实，提高防冲系统安全管理水平。

④参加矿井月度事故隐患排查治理工作会议，并排查出的防冲系统事故隐患的治理整改提出主导意见。

⑤督促落实防冲系统重大危险源安全管理措施，督促相关单位按照防冲设计、防冲专项安全技术措施等施工。

⑥协助矿长进行防冲系统重大危险源的安全评估和安全现状评价工作。

⑦负责根据矿长、党委书记及防冲矿长的安排协助查证各级人员上报和举报的防冲系统事故隐患，并对防冲系统事故隐患进行整改治理。

⑧参与防冲系统各类事故的追查、分析、处理工作。

4、防冲科事故隐患排查治理责任制

①是矿井防冲系统事故隐患排查治理工作责任部门。②负责防冲系统事故隐患排查治理及监督管理工作。③配合防冲副总组织防冲事故隐患排查，并形成纪要。④制定落实防冲系统重大隐患治理方案。

⑤及时将防冲事故隐患排查、治理和督办、验收过程中形成的电子信息、纸质信息归档立卷，并及时上报。

⑥按规定贯彻执行安全第一方针和国家安全生产的法律、法规。⑦深入现场了解现场情况,掌握安全动态,对防冲系统的安全情况做到心中有数,对事故隐患提出处理意见,对较大及以上事故隐患提出停止生产,并向矿报告事故隐患情况。

⑧按规定向相关领导、单位及上级部门上报专业事故隐患。⑨配合矿相关部门参加安全事故的抢救、分析、处理工作。

5、防冲科科长（副科长）事故隐患排查治理责任制

①认真贯彻执行上级有关防冲事故隐患排查治理的指示精神。②协助防冲矿长、总工程师、防冲副总抓好防冲事故隐患排查与整改工作。

③认真做好防冲事故隐患排查治理的具体组织开展工作，及时向相关矿领导汇报。

④负责具体组织落实防冲事故隐患检查治理工作。

⑤监督落实防冲系统检查排查出的事故隐患，实现闭合管理。⑥按时组织参加矿及防冲系统的事故隐患排查治理工作会议，并根据会议纪要，督促相关区队认真落实整改。

⑦按规定向安检科、相关领导及上级部门上报防冲事故隐患。⑧按职责划分落实防冲事故隐患报告和举报奖励制度中的责任。

6、防冲科技术员事故隐患排查治理责任制 防冲科技术员是防冲系统隐患排查的直接参与者，对防冲事故隐患的排查、治理、验收负责，履行事故隐患排查治理职责。事故隐患排查治理职责如下：

①防冲科技术员必须严格执行防冲事故隐患排查相关规章制度，熟练掌握冲击地压防治知识，严格遵守上级安全指示、指令和各类规章制度。

②参与制定防冲事故隐患排查治理责任制、责任范围和考核标准。

③坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的原则，坚守“红线”和“底线”意识，做到不安全不生产，不形成事故隐患，并重点排查作业场所设备、设施、环境是否存在危险源，确保工作环境始终处于安全状态。

④严格执行“三大规程”中有关规定和各项安全条例指令，做好重大危险源和重大隐患的排查工作，发现问题及时安排处理，抵制“三违”等现象，监督区队不安全不生产行为。

⑤协助科长（副科长）抓好防冲系统隐患排查工作。做好防冲事故隐患排查问题的整改及落实，确保隐患排查的问题均能够按照“五定”原则进行整改。

⑥积极参加防冲事故隐患排查会，并对生产过程中防冲事故隐患排查治理情况提出意见和建议。对防冲事故隐患排查治理工作进行总结，编制防冲事故隐患排查工作方案、治理方案措施。

⑦做好井下施工过程中可能存在的防冲事故隐患及新工艺、新方法实施过程中存在问题的收集和汇报，便于区队总结经验，弥补安全生产管理漏洞。⑧对井下冲击地压区域进行巡检，对作业区域开展事故隐患排查。升井后对排查的隐患及时录入主动预防型安全管理系统，做好事故隐患的整改跟踪落实工作。

⑨积极接受事故隐患排查教育和培训，掌握事故隐患排查治理知识，提高事故隐患排查技能，增强事故预防和应急处理能力。

7、防冲队事故隐患排查治理责任制 ①建立健全区队防冲系统事故隐患排查治理台账;②制定防冲系统事故隐患排查、辨识、治理、验收等具体工作标准;③制订本单位防冲系统事故隐患治理安全技术措施，组织开展专项安全检查,排查治理事故隐患;④按时报告本单位防冲系统事故隐患排查治理情况和需要提交治理的事故隐患。

⑤完成部门领导及相关领导安排的事故隐患排查治理相关工作，并及时反馈落实情况；

⑥加强现场事故隐患排查，对排查出的事故隐患及时上报并落实整改到位。

二、防冲系统事故隐患分级及认定

（一）事故隐患分级 按照隐患的影响范围、整改难易程度和危害程度分为重大事故隐患和一般事故隐患。

1.重大事故隐患，是指危害和整改难度较大，应当全部或者局部停产停业，并经过一定时间整改治理方能排除的隐患，或者因外部因素影响致使生产经营单位自身难以排除的隐患。

2.较大事故隐患，是指整改治理难度较大，需要安排工程进行治理的一般事故隐患。

3.一般事故隐患，是指有一定整改治理难度，需要延期整改的一般事故隐患，一般事故隐患中当班就能排除的属于低风险事故隐患。

（二）事故隐患认定（1）重大事故隐患

1.国家安全生产监督管理总局令（„2015‟第85号令）《煤矿重大生产安全事故隐患判定标准》认定的重大隐患； 2.《河南省人民政府关于印发河南省重大事故隐患排查治理责任追究规定的通知》（豫政„2011‟41号）认定的重大隐患； 3.《煤矿生产安全事故隐患排查治理制度建设指南（试行）》和《煤矿重大事故隐患治理督办制度建设指南（试行）》安监总厅煤行„2015‟116号认定的重大隐患；

4.河南能源化工集团煤矿重大隐患认定标准清单（试行办法）》河南能源„2016‟660号认定的重大隐患；

5.《关于印发义马煤业集团股份有限公司煤矿重大隐患认定标准清单（试行办法）的通知》（义煤发„2016‟560号）认定的重大隐患

三、事故隐患分级管控标准

1.重大事故隐患，由矿长负责组织制定和落实治理方案。方案的内容包括：隐患部位、隐患的现状及其产生原因、隐患的危害程度和整改难易程度分析、负责治理的责任单位和责任人、治理时限和要求、安全措施和应急预案，事故隐患治理责任单位按期完成治理。

2.非重大事故隐患，由事故隐患治理责任单位在采取措施确保安全的前提下及时治理。

3.制定的隐患治理方案必须做到责任、措施、资金、时限 和预案“五落实”。

四、事故隐患分级管控机制

事故隐患必须按照“五定”原则和“闭环”管理要求，按责任、措施、资金、时限和预案“五落实”组织整改，实行分级治理、分级督办、分级验收。

（一）重大隐患的管理

各区队的重大隐患及时汇报，防冲科对重大隐患建档管理。重大事故隐患由矿长组织制定专项治理方案，并组织实施治理，煤矿安全监管部门挂牌督办，义煤公司或煤矿安全监管部门验收，并按规定及时上报。

1、排查出的重大隐患，矿井、防冲科、区队三级部门跟踪落实，区队每月25日前要将整改落实情况和工程进度报防冲科。整改完成后矿组织相关业务科室现场验收，并报防冲技术处。

2、重大安全隐患一经发现必须制定安全技术措施进行隐患治理，隐患治理前或治理过程中无法保证安全的，应当从危险区域撤出作业人员。

3、矿井对所有重大隐患都要定隐患项目、定整改方案、定资金、定整改时间、定责任人，实现“五定”管理。隐患整改落实要有记录，整改结束要有复查人、复查结果和复查日期，并要给出结论性意见，做到闭环管理。

（二）较大隐患的管理

区队的较大隐患及时汇报，防冲科对较大隐患建档管理。较大事故隐患督办人为防冲矿长，防冲矿长组织防冲科制定较大隐患治理方案，落实责任单位、责任人，下发《治理通知单》，并组织实施治理，隐患整改完成后，由督办人牵头，督办单位参加，安检科进行验收销号，并按规定及时上报。

1、较大安全隐患一经发现必须制定安全技术措施进行隐患治理，隐患治理期间，现场安排专人指挥，并设臵警示标识牌，安检员现场监督，日常填写事故隐患治理记录。

3、较大安全隐患要定隐患项目、定整改方案、定资金、定整改时间、定责任人，实现“五定”管理。隐患整改验收要有记录，整改结束要有复查人、复查结果和复查日期，并要给出结论性意见，及时销号，做到闭环管理。

（三）一般隐患的管理

防冲科要建立隐患管理台帐，对隐患实行跟踪管理，矿井建档备查。

一般隐患：区队整改，防冲科督办，防冲矿长（总工程师）组织（可委托防冲科科长）验收，一般事故隐患中的低风险事故隐患由当班岗位人员负责采取措施，立即治理消除，并做好记录，由当班班组长负责督办，当班跟班队长验收。

隐患能现场整改的，要在现场安排整改，不能现场整改的，要按“五定”原则管理。隐患整改落实要有记录，整改结束后，矿防冲科科长（副科长）进行验收，并要给出结论性意见，及时销号，做到闭环管理。

五、隐患排查治理机制

（一）防冲系统事故隐患排查的重点内容

1、矿井要建立健全防冲专业机构，人员配备要满足需要；建立并落实各级冲击地压防治安全生产责任制和冲击地压防治管理制度，由防冲科负责。

2、冲击地压矿井建立防冲机构并配备相应的专业人员；采取健全机构、安全培训、预测预警、防治措施、防治措施的效果检验、安全防护“六位一体”的综合防冲管理体系；编制专项防冲设计、冲击地压危险性评价报告、防冲专项措施，按防冲设计（措施）施工，消冲后进行采掘；按规定配备防冲装备和仪器，由防冲科负责。

3、按照规定建立健全冲击地压防治监测预警平台并运转正常，各类防冲监测设备安设要符合规定、管理维护到位由防冲科负责。

（二）事故隐患排查流程

事故隐患排查治理要按照规定流程进行，事故隐患排查治理流程主要包括排查发现—通报信息（录入主动预防信息管理系统告知责任单位）—实施治理（责任单位）—治理结果反馈（责任单位）—验收闭合上报等环节。

参加隐患排查验收的人员要具备相应的业务技术水平，并事先做好技术资料、检查资料收集整理工作。隐患排查内容要包括基础管理和生产现场管理两方面的内容，涉及各个系统和人、机、环、管各个方面，做到纵向到底、横向到边、不留死角。

（三）事故隐患排查治理和记录报告

1.事故隐患排查治理实行“自查、自报、主治”的排查治理工作机制。

2、由防冲矿长（总工程师）每旬组织防冲科、防冲队、冲击地压区域施工单位召开一次覆盖冲击地压区域的事故隐患排查治理分析会，根据《防冲系统事故隐患排查清单》，对防冲事故隐患排查治理工作进行总结，研究制定下旬事故隐患排查工作方案，提出治理方案措施。

根据对防冲系统排查的事故隐患，由防冲科按照“五定”原则，实行“闭环”管理，建立事故隐患排查治理台账及重大事故隐患信息档案，报矿安检科备案。

3、防冲科日常安排管理人员、技术人员对井下冲击地压区域进行巡检，对防冲系统开展事故隐患排查。升井后对排查的事故隐患及时录入主动预防型安全管理系统，做好事故隐患的整改跟踪落实工作。防冲科接到区队隐患整改完毕通知后，根据实际情况确定复查时间，及时对区队整改隐患进行复查，并将复查隐患的“五落实”表格分类、整理存档备查。

4、基层区队由党政负责人牵头搞好本单位事故隐患排查和治理工作；每班由带班人员牵头开展事故隐患自查自纠工作。各区队排查的隐患，由区队自己进行录入和整改、复查等工作。

5、在排查过程中发现重大事故隐患时，要立即停止受威胁区域内所有作业活动、撤出作业人员。并逐级报告分管领导，通过安检科报告到义煤公司及地方政府有关部门、煤矿安全监察机构。重大事故隐患由矿长负责组织制定和落实治理方案。对于重大事故隐患的整改方案至少包括以下内容；

（1）事故隐患的影响范围和程度；

（2）治理的目标、任务和时限；

（3）采取的方法、措施、治理时限、进度安排、停产区域；

（4）治理资金和物资的来源及其保障措施；

（5）负责治理的机构和人员；

（6）采取的安全防范措施和制定的应急预案。

6、其他要求

⑴参加隐患排查的人员必须牢固树立“隐患就是事故”的理念，全面细致的认真排查，确保把隐患消灭在萌芽之中，有效遏制隐患生存空间。

⑵所有参加隐患排查的人员必须服从统一安排，不得无故缺席；请销假必须经防冲矿长审批。

⑶隐患排查必须全面细致，严格按隐患排查表规定的内容进行填写，检查表填写要字迹工整、表面清洁。

⑷对排查出的隐患必须在规定时间内完成，对未按期整改的单位每一项按相关要求进行处罚。

（四）事故隐患复查及安全监控

1、防冲科负责建立矿井防冲系统重大安全事故隐患排查治理台帐。重大事故隐患的整改必须落实“隐患登记—治理责任人—治理期限—治理措施—复查人员—复查—治理完成”的隐患治理闭合原则。重大事故隐患整改必须制定专项安全技术措施，经审批后执行，整改结束后以书面形式通知业务科室，由业务科室和安检科组织进行复查，复查不合格的单位继续进行整改，直到合格。

2、对未按规定期限完成治理的事故隐患，及时提高督办层级，加大督办力度；事故隐患治理完成，经验收合格后予以销号，解除督办。

3、防冲科要不定期对基层单位安全隐患的排查整改情况进行指导服务；安检科负责对隐患排查、治理等“闭环”管理进行监督检查。

4、事故隐患治理完成后，相应的验收责任单位应当及时对事故隐患治理结果进行验收，验收合格后解除督办、予以销号；重大事故隐患验收资料必须上报公司业务部室及煤矿安全监管部门。

5、煤矿安全监察部门挂牌督办并责令全部或者局部停产停业治理的重大事故隐患，治理工作结束后，矿井要组织相关领导、专家、工程技术人员对重大事故隐患的治理情况进行评估，符合安全生产条件的，向负责督办的部门提出恢复生产的书面申请，经审查同意后，方可恢复生产。

6、防冲科、安检科等相关责任单位、责任人接到区队隐患整改完毕通知后，根据实际情况确定复查时间，及时对区队整改隐患进行复查。

7、隐患复查原则上做到系统自控，防冲科下发的隐患自己复查，安检科协助。最后将复查隐患的整改结果及时与隐患管理系统提交闭合，并将复查隐患的“五落实”表格分类、整理存档备查。

8、防冲科借助主动预防信息平台做好隐患排查治理工作的监督监察工作。对于隐患限改到期未及时反馈的隐患，系统发出预警信息，相关责任人及时与责任单位沟通，督促责任单位及时提交整改信息，因无故造成整改超期的，纳入“双基”考核。

常村煤矿防冲科

煤矿冲击地压防治措施研究 篇3

1 分析煤矿中的冲击地压

冲击地压是指煤矿在应力的干预下出现失衡的情况, 表明煤矿内部出现了异常的应力, 影响了煤矿的稳定性。煤矿冲击地压受到应力影响, 破坏了原有的地层, 引起了失稳或滑移的情况, 直接破坏了煤矿的安全结构。冲击地压是一项突发性的灾害, 前期没有任何预兆, 所以其在煤矿中的发生时间、地点等都是不确定的, 只能采取防治的措施, 才能保护煤矿开采的现场[1]。煤矿开采的过程中, 涉及的地层范围大, 期间存在扰动风险, 再加上所受应力多, 增加了冲击地压防治的难度。因此, 煤矿冲击地压防治措施中, 必须考虑煤矿环境中的影响因素, 实现综合性的防治。

2 煤矿冲击地压的防治要求

煤矿冲击地压防治, 是煤矿安全开采的重要保障, 降低冲击地压的发生概率。冲击地压防治中, 提出几点要求, 满足煤矿冲击地压防治措施的需求, 分析如: (1) 在煤矿开采的前期, 监察冲击倾向, 明确冲击倾向后, 再制定煤层开采的方案, 有助于提高煤矿开采的安全水平, 控制冲击地压的干扰; (2) 深化冲击地压的防治理念, 应用到煤矿开采的整个过程中, 保护煤矿开采的现场, 促使冲击地压防治与现场保持同步的状态, 规避煤矿开采中潜在的冲击地压风险; (3) 评估冲击地压在煤矿开采中的危险性, 依照等级划分防治措施的应用, 设计出符合风险等级的防治方案, 为冲击地压的应力提供释放的路径, 以免煤矿地层中的应力过于聚集, 由此在煤矿开采中降低了冲击地压的风险系数, 完善煤矿开采现场的环境。

3 煤矿冲击地压的防治措施

煤矿冲击地压防治措施, 应该以煤矿开采的整个过程为主, 同时结合煤矿环境的实际情况, 推行冲击地压防治措施的应用。

3.1 设计防治方案

煤矿冲击地压防治方案设计, 是一项前提条件, 目的是在煤矿冲击地压中提出有效的治理思路[2]。例如:某煤矿的防治方案分为三个部分, 主要是防治煤矿设计、准备及开采阶段的冲击地压, 方案中明确了监测技术的应用, 规划了冲击地压的预警限度, 先掌握煤矿开采的现场, 再实行方案分配。煤矿冲击地压防治方案, 提高了防治策略的稳定性。

3.2 提出保护规划

保护规划主要是指煤矿开采过程中的冲击地压防治, 其中比较重要的是工作面、巷道的保护设计。分析如: (1) 工作面保护中要选用高强度的支护设备, 加强工作面的支护力度, 促使其能稳定承受运输载荷, 与煤矿开采保持匹配的状态, 避免工作面中出现危险性因素; (2) 巷道保护的核心是掘进, 控制巷道侧方对地层的影响, 同时还要预留充足的空间, 以免巷道变形时出现空间不足的问题, 保障巷道的安全掘进。

3.3 控制开采工艺

煤矿开采工艺与冲击地压存在密切的关系, 煤矿企业应该科学分配开采工艺, 确保开采工艺符合相关的标准[3]。针对煤矿开采工艺, 提出两点控制内容, 如: (1) 控制开采的速度, 煤矿土层开采过快, 容易干扰能量的平衡释放, 即会出现能量聚集的问题, 有可能引起冲击地压, 煤矿开采中需设计监测手段, 随时控制开采的速度; (2) 控制底煤干扰, 严格处理煤矿开采中的底煤, 以免其为冲击地压提供释放的途径。

3.4 落实防治技术

煤矿冲击地压的防治技术, 是规避冲击地压风险的有效措施[4]。列举比较常用的两项防治技术, 如: (1) 煤体卸压, 煤体是冲击地压破坏的介质, 需要利用卸压的方式释放掉煤体内的应力, 可采取注水、钻孔的方法, 消除煤体中潜在的冲击地压隐患; (2) 应力源卸压, 煤矿上方存有坚硬顶板时, 需采取此类方法进行卸压, 预防冲击地压, 根据煤矿地层的实际条件, 安排应力源卸压, 选择恰当的爆破方法, 提升坚硬顶板的应用水平, 防止坚硬顶板诱发冲击地压。

4 结束语

冲击地压是煤矿开采中重点考虑的防护项目, 根据煤矿岩层的实际情况设计防治措施, 还要遵循冲击地压的防治原则, 保障煤矿岩层的稳定性。煤矿企业中提高对冲击地压的重视度, 积极落实防治措施的应用, 保障煤矿开采的效率和效益, 以此来提升煤矿开采的安全度。

摘要：煤矿冲击地压的破坏性非常大, 增加了煤矿事故的发生概率。冲击地压是煤矿开采中的一大安全隐患, 严重干预了煤矿开采。为了保障煤矿开采的安全环境, 本文通过对煤矿冲击地压进行研究, 分析有效的防治措施。

关键词：煤矿,冲击地压,防治措施

参考文献

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[3]兰永伟.钻孔卸压防治煤矿冲击地压的研究[D].辽宁工程技术大学, 2005.

煤矿冲击地压及其防治 篇4

冲击地压在国内外主要井工开采煤矿都属于一种普遍的现象,每年的发生率都比较高。国外,德国、南非、前苏联、波兰、美国、加拿大等20多个国家和地区受到冲击地压灾害的威胁。国内,最早记录的冲击地压于1 9 3 3年发生在抚顺胜利煤矿,随后,北京矿务局的门头沟、房山煤矿,开滦矿务局的唐山等2个煤矿,抚顺的龙凤、老虎台等几十个地方煤矿都相继发生了严重的冲击地压事故。徐州矿务集团自1991年7月首次在权台煤矿3 1 2 7材料巷发生冲击地压现象,至目前已累计发生冲击地压4 0余次。近年来,随着新汶华丰、孙村煤矿,徐州三河尖、旗山、张集、权台煤矿,兖州东滩煤矿等矿井相继成为新的冲击地压矿井,我国发生冲击地压的矿井已达70余个。

我国正在开采的煤矿矿井大多建于2 0世纪5 0、6 0年代,随着时间的推移和矿产资源开发向深部转移,这些矿井已进入深部开采或即将进入深部开采,冲击地压灾害问题已变得越来越严重、突出和普遍,冲击地压的预测、预报及治理工作也变得越来越重要和紧迫。

1 冲击地压的显现特征

冲击地压现象具有以下显现特征。

(1)突发性:冲击地压发生前一般没有明显的宏观前兆,难以事先准确确定发生的时间、地点和强度。

(2)瞬时震动性:冲击地压发生过程急剧而短暂,像爆炸一样伴有巨大的声响和强烈的震动,地面有震感,但一般震动持续时间不超过几十秒。

(3)巨大的破坏性:冲击地压发生时,顶板可能瞬间下沉,底板突然开裂鼓起,大量煤体突然破碎并从煤壁抛出,堵塞巷道,破坏设备,还可能伴有严重的人员伤亡和巨大的财产损失。

2 冲击地压的分类

冲击地压是一种复杂的矿山动力现象,其生成环境、发生地点、显现强度和造成的严重破坏后果各种各样,不能用同一机理去解释不同冲击地压的成因,更不能用单一方法或措施去预测和防治冲击地压,因此分类的方法也很多。主要的分类有以下几种。

(1)根据冲击地压的能量特征按冲击时释放的地震能大小分类。

(2)根据参与冲击的岩体类别可分为煤层冲击和岩层冲击两种。

(3)根据冲击力源可分为重力型、构造型和中间型3种。

(4)根据地震仪或微震监测系统观测记录确定的冲击地压显现强度,按里氏地震计分为6级。

3 冲击地压预测及治理技术

3.1 冲击地压预测技术

3.1.1 宏观判断法

根据本矿和邻矿,本煤层和相邻煤层已发生过的冲击地压现状,依据开采条件和地质构造判断本区域冲击地压的发生、发展趋势。

3.1.2 钻屑法(钻孔煤粉量法)

钻屑法是通过在煤层中钻小孔径钻孔(直径一般为4 2 m m),根据打钻时每米深度排出煤粉量的多少及相关动力现象预测冲击地压危险性的一种方法。钻屑法的原理就是通过测量钻孔煤粉量的大小来确定相应的煤体应力状态。

3.1.3 电磁辐射监测法

冲击地压发生之前,电磁辐射强度一般稳定在某一范围以下,而在冲击地压临近发生时,电磁辐射强度出现突变。实验表明,煤岩冲击、变形破坏的变形值释放的能量与电磁辐射的幅值、脉冲数成正比。根据电磁辐射信号的强弱即可判断冲击地压的危险性。

3.1.4 微震法

采矿微震主要是记录矿山震动,对其进行有目的的解释。分析和利用记录的信息,对冲击地压进行预测和预报。

3.1.5 地音法

在监测区内布置地音探头,由监测装置连续自动采集地音信号,经实时处理加工成报告、图表。通过对数据进行整理分析,判断监测区域的冲击危险程度。

3.1.6 常规矿压观测法(顶板动态法)

采用顶板动态仪、液压枕、测力计、钢卷尺等常规矿压观测手段,观测和记录监测区域的顶板压力、顶板下沉量、片帮、板炮、采空区悬顶等矿压显现现象,经处理分析后宏观判断监测区域的冲击危险性。

3.2 冲击地压治理技术

3.2.1 合理选择开拓布置及开采方法

控制冲击地压实现的应力条件,是控制煤矿冲击地压发生的关键。合理的开采布置和开采方法可以避免形成高应力集中和能量大量积聚,防止冲击地压的发生。

3.2.2 开采保护层

在进行多层开采时,先开采没有冲击危险的煤层(保护层),目的是解放有冲击危险的煤层,从而降低冲击地压的潜在危险性。

3.2.3 煤层预注水

煤层预注水的目的是通过水的物理化学作用改变冲击煤层的物理力学性质,降低煤层的冲击倾向性和应力状态。

3.2.4 厚层坚硬顶板预处理

厚层坚硬顶板极易引起冲击地压,目前较为有效的处理方法是顶板注水软化及爆破断顶。

3.2.5 卸压爆破

卸压爆破是对具有冲击地压危险的局部区域用爆破方法减缓其应力集中程度的一种解危措施,是主要的措施之一。

钻孔卸压是利用钻孔方法消除或减缓冲击地压危险的一种解危措施。钻孔卸压的实质是利用高应力条件下煤层中积聚的弹性能来破坏钻孔周围的煤体,使煤层卸压、释放能量,消除冲击危险。

3.2.6 爆破诱发

爆破诱发是在宏观判断存在冲击危险或监测到有冲击危险的情况下,利用较多药量进行煤层爆破,人为地主动诱发冲击地压,使冲击地压发生在一定的时间和地点,从而避免被动受冲击地压损害的一种解危措施。

4 冲击地压防治技术前景预测

目前,国内外绝大多数具有冲击危险区域的预测预报及治理方法基本上是单一的、局部的、间断的和被动的,很少能形成一套完整的防治体系。但由于冲击地压发生的机理不同,不同矿井冲击地压的成因和显现特征也不同,即使同一矿井,由于地质构造(变化)、开采条件和开采方法的差异,冲击地压的成因、性质、特征、震源部位和破坏程度也不相同。因此,既不能用同一机理去解释不同冲击地压的成因和现象,也不能用单一方法或措施去预测和防治冲击地压。

当今的世界,科学技术迅猛发展,一道又一道难题被相继攻克。在冲击地压防治领域,综合取代单一,连续代替间断,主动代替被动,将是一种必然趋势。

(1)在预测预报领域,将摈弃一些传统的、费时费力的、精度低的预测预报方法,采用高科技手段建立起一座集地球物理、采矿工艺、矿山地震监测、微地震监测、电磁辐射监测于一体的全方位、多功能、覆盖范围广的“立体监测平台”,给井下监测安上“电子眼”,在地面控制室内就能提前预测出将要发生的冲击地压的准确时间、地点和强度。

煤矿冲击地压及其防治 篇5

1 12220工作面概况

12220工作面位于西二采区西翼, 2-3煤轨道下山西侧。该面北临已回采的12200工作面下巷, 西至耿杨矿区边界断层, 南部为未开采的2-3煤实体, 平均采深约500m。工作面煤层整体呈一向南东倾斜的单斜构造, 但煤层结构较复杂, 层理紊乱, 煤层酥软, 下巷掘进过程中在420m~460m之间揭露F16逆冲断层。

2 影响12220工作面冲击地压的因素

(1) 煤岩物理力学性质。12220工作面所采2-3煤层单向抗压强度值为9.51MPa, 弹性能指数WET=2.5, 冲击能指数KE=2.6, 煤样动态破坏时间DT=90ms, 该煤层具有冲击倾向性 (弱) , 是该工作面发生冲击地压的根本原因。

(2) 开采深度。12220工作面平均采深约500m, 处于冲击地压危险增加深度。过高的原岩应力致使工作面应力集中, 使该工作面聚集大量的弹性能, 这是该工作面发生冲击地压的主要原因。

(3) 上覆岩层及F16断层。12220工作面上覆岩层存在平均168m厚的坚硬巨厚砾岩层, 砾岩坚硬难断, 容易积聚大量的弹性能, 在坚硬顶板的断裂或者滑动过程中, 大量的弹性能释放, 引起震动, 采掘过程中容易造成该层砾岩失稳诱发冲击地压。该工作面下巷穿过F16断层, 断层区域存在地质构造应力场, 会使煤岩体的构造应力增加, 特别是如果水平构造应力的增加, 会导致煤岩体积聚大量的弹性能释放, 引起冲击地压。F16断层活动的影响会增加该工作面冲击的危险性。

3 冲击地压综合防治措施

(1) 采用“复合支护体系”加强支护, 提高巷道稳定性和抗灾能力。12220工作面上下巷断面为半圆拱形, 净宽6m, 净高4.65m, 净断面积24.8m2。鉴于巷道断面大、变形快、普通支护抗冲击能力差的现状, 耿村煤矿在原锚网索+36U型钢棚支护的基础上发展成“复合支护体系”, 即“锚网索+36U型钢棚 (O型棚) +反拱+液压抬棚”的复合支护体系, 划分的重点危险区域, 如F16断层带附近采用复合支护体系后, 巷道变形明显减缓, ESG微震监测系统监测到的大能量事件, 巷道变形很小, 保证了有效的断面, 提高了抗冲击能力,

(2) 采用大直径卸压钻孔和深孔卸压爆破联合卸压。巷道掘进期间, 上下巷正头布置3个20m深的卸压爆破孔进行卸压, 卸压一次可以掘进10m, 依次循环。上巷下帮和下巷上帮每间隔1m施工一个大直径卸压钻孔, 下巷下帮采取深孔卸压爆破卸压。回采期间, 除常规卸压工程外, 根据电磁辐射、钻屑、矿压和KJ110等综合监测数据情况, 对异常区域进行深孔爆破卸压。采用大直径卸压钻孔和深孔爆破卸压后, 巷道压力明显减小, 特别是监测异常区域联合卸压后, 再用电磁辐射、钻屑等监测, 指标基本都在临界值以下, 有效地释放了煤层中聚集的压力, 对煤层应力起到了主动疏导、释放作用。

(3) 煤层高压注水。上下巷每隔30m施工一个注水钻场, 每个注水钻场内布置6个注水钻孔, 对煤体进行高压注水。注水后使煤壁前方塑性变形区 (卸压带) 加宽, 使集中压力区 (弹塑性变形区) 向煤壁深处移动并加宽, 减弱了压力集中程度, 降低了煤的弹性能和储蓄能的能力, 使煤体的冲击倾向性减弱。

复合支护体系提高了巷道的整体稳定性和抗灾能力, 大直径卸压钻孔和深孔卸压爆破联合卸压以及煤层高压注水有效释放了煤层中的集中应力, 形成了合理的卸压带, 避免了工作面应力集中发生大的冲击地压事件。ESG微震监测系统监测到的大能量事件明显较少。

5 结语

(1) 耿村煤矿采用的复合支护体系, 提高了巷道的整体稳定性和抗灾能力, 对大的冲击地压事件能起到很好的保护作用。

(2) 大直径卸压钻孔和深孔卸压爆破联合卸压, 在巷道两侧形成合理的卸压带, 有效减少了冲击地压事件的发生。

(3) ESG微震监测系统、钻屑法监测以及电磁辐射监测在综合防冲技术中发挥了很好的监测作用。

参考文献

[1]窦林名, 等.煤矿开采冲击矿压灾害防治[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2006.

[2]窦林名, 何学秋.冲击矿压防治理论与技术[M].徐州中国矿业大学出版社, 2001.

煤矿冲击地压及其防治 篇6

1 工作面概况

21150工作面位于21采区3条下山东翼, 西侧为21采区3条下山煤柱, 东侧为F16断层煤柱, 工作面上部为已回采的21132工作面, 下部为未开采的21170工作面。工作面可采长度为983 m, 切眼长度180 m, 煤层倾角8°~15°, 平均煤厚10.5 m, 可采储量243万t, 工作面地面标高+525~+551 m, 工作面标高-92.969~-156.639 m, 工作面最大采深707 m。

1.1 工作面冲击危险性评价

在常村矿21150工作面, 根据地质条件, 分析地质因素评价指数Wt1为0.63;根据开采技术条件, 分析开采技术条件评价指数Wt2为0.64;利用公式Wt=max{Wt1, Wt2}, 确定21150工作面的危险性等级综合指数Wt为0.64。根据分析结果, 21150工作面存在中等冲击危险性, 因此在回采过程中必须采取相应冲击地压监测预警和防冲解危措施。

1.2 工作面冲击危险区域划分

21150工作面上部为21132工作面采空区, 回风巷与21132采空区留8 m煤柱内错布置, 运输巷位于实煤体中, 根据工作面“见方”理论及地质构造因素等[1,2], 将该工作面的划分为6个重点冲击危险区域 (图1) 。

(1) 第一危险区域 (工作面回采至基本顶初次垮落) 。根据常村煤矿采煤工作面回采矿压观测数据总结, 推测该工作面回采至距切眼25~40 m时, 基本顶将初次来压, 同时受到东部F16逆冲断层的构造应力影响, 该区域容易诱发冲击地压灾害。

(2) 第二危险区 (工作面回采至首次“见方”区域) 。当21150工作面回采至距切眼180 m附近, 开始进入工作面首次“见方”和基本顶周期来压位置, 此区域附近岩体单位面积释放的震动能量很大, 该区域前后50 m范围内发生冲击地压的危险性较大。

(3) 第三危险区 (工作面回采至二“见方”区域) 。当21150工作面回采至距切眼360 m附近, 工作面逐渐进入到与21132工作面采空区双“见方”的位置, 由于2个工作面采空区上方高位岩层悬露面积较大, 尤其是倾向支承压力增加的幅度较大, 易诱发工作面超前100 m范围内巷道发生冲击地压。

(4) 第四危险区 (断层等地质构造区域) 。当21150工作面回采至切眼390 m时, 运输巷会揭露F21150-2断层, 落差0.6 m。断层区域属高应力积聚区, 同时受上部岩体重力、采空区上方岩层侧向支撑压力影响, 故回采至断层附近, 该区域前后50 m范围冲击地压发生的危险性较大。

(5) 第五危险区 (工作面回采至三“见方”区域) 。当21150工作面推进距切眼540 m之后, 工作面与21112工作面、21132工作面采空区逐渐形成三“见方”的位置, 此区域采空区主关键层巨厚砾岩有可能突然大面积垮落, 造成工作面支承压力分布范围进一步增大, 峰值较高, 易诱发工作面超前100m范围内巷道发生冲击地压。

(6) 第六危险区 (工作面回采至剩余150 m煤柱时) 。当21150工作面回采至距21区延深煤柱仰斜工作面东采空区边缘150 m (即该工作面设计终采线100 m) 附近之后, 此区域前后150 m范围内, 煤柱应力、工作面超前支承压力及采空区上方岩层侧向支撑压力共同叠加, 容易形成应力集中, 是发生冲击地压的高危区域。

(7) 其他。21150工作面回风巷虽确定为弱冲击危险区域, 但在工作面回采过程中必须加强监测和数据分析及预警工作, 一旦发现存在冲击危险, 必须及时采取相应的解危措施 (卸压爆破、钻孔卸压等) 进行卸压, 直至确认安全。

1.3 不同冲击危险区巷道的支护方式

常村煤矿21150工作面, 坚持“以主动支护为主、被动支护为辅”的原则, 超前巷道支护坚持以巷道支架为主体的“整体框架结构”的支护方式。

(1) 工作面两巷一般防冲区域采用锚网 (索) 架36U型钢拱形支架复合支护形式, 巷中支架下打长3.6 m的12#工字钢对焊点杆加强支护 (图2) 。

(2) 对两巷重点冲击危险区域采用锚网 (索) 架36U型钢拱形支架复合支护形式, 沿巷道走向在巷中支架下打设一道连续液压抬棚加强支护 (图3) 。

(3) 采用ZT2×4000/23/50型巷道液压支架进行工作面两巷超前支护, 巷道液压支架顺巷道两侧布置, 回风巷超前支护不低于150 m, 运输巷超前支护不低于300 m (图4) 。

2 综合监测预警

常村煤矿建立了以“应力监测为主、微震监测为辅、钻屑效检抽查”的监测预警方法, 实现了微震—区域性监测预测、应力—局部监测预警和煤粉钻—现场抽检预警的三参量综合监测预警体系。

2.1 煤岩体应力监测

利用KJ-550监测系统对21150工作面运输巷煤岩体应力情况进行实时监测。该系统监控工作面前方约500 m范围内应力分布和变化情况, 工作面两巷应力计测点距工作面60 m开始布置, 共需布置20组, 组间距为25 m, 每组有2个应力计, 孔深分别为12, 18 m。通过实时在线监测工作面前方采动应力场的变化规律, 找到高应力区及其变化趋势, 实现冲击地压危险区和危险程度的实时监测预警。

2.2 顶板压力监测

在回采工作面安装KJ-216顶板压力动态监测系统, 工作面支架安装10个监测单站进行支架工作阻力实施监测, 掌握全面支架受力情况, 及时对工作面顶板来压情况进行全面分析预报, 总结工作面周期来压变化规律, 为工作面安全推采提供可靠的顶板来压预报, 同时在冲击地压发生前对采场顶板活动进行监测。

2.3 微震监测

利用SOS微震监测定位系统对全矿的微震事件进行总结分析。工作面两巷各布置2个基站, 通过监测记录微震频次及释放的能量, 对发生的微震信号及时进行准确定位, 并预测预报冲击地压发生的趋势及应力释放情况, 为冲击地压预测预报及综合治理提出有效方案。21150工作面微震探头布置如图5所示。

2.4 钻屑监测

对21150工作面两巷, 超前40~120 m内施工钻屑法监测孔, 钻屑孔间距10~15 m;孔径42 mm, 孔深15 m;标准煤粉量为3.9 kg/m, 每周循环检测1次, 记录钻进时的动力效应, 如声响、卡钻、吸钻、钻孔冲击等现象, 作为鉴别冲击危险的参考指标[3,4]。

3 重点冲击危险区域地震CT反演应力

3.1 PASAT-M微震CT探测系统布置

21150工作面回采至21区煤柱附近, 煤柱应力和采动应力叠加容易造成应力集中, 是发生冲击地压的高危区域[5,6] (第六重点冲击危险区域) 。通过采用PASAT-M微震CT探测系统, 在21150工作面回风巷布置检波器, 在21150工作面运输巷布置激发炮, 现场激发28炮 (外加一个测试炮) , 实际有效接收27炮, 共接收有效数据为324道。其中, 回风巷检波器平均道间距12 m, 运输巷激发炮平均炮间距6.5 m;回风巷探测长度136 m, 运输巷探测范围长度182 m, 实际探测面积约2.5万m2。PASAT-M探测系统布置如图6所示。

3.2 PASAT-M微震CT探测结果

利用地震CT技术对常村煤矿21150工作面超前约200 m范围内煤岩体进行冲击危险性探测, 波速分布范围为1 700~3 100 m/s。依据煤岩体物理力学特性以及应力状态与波速存在正相关关系, 划分出了如下不同等级的应力集中异常区域;其中, 在超前工作面150 m内 (图7) , 波速大于等于2 900m/s, 受煤柱应力、超前支承压力以及两巷的侧向支承压力共同叠加形成了应力增高区, 判定为强冲击危险区。

4 综合防治解危措施

4.1 降低开采强度

常村矿21150工作面从降低开采强度、缓解冲击地压的角度出发, 将该工作面推采速度从原来的55~60 m/月降为40 m/月, 降低该面开采强度, 减少应力集中程度, 降低冲击危险等级和冲击危险性。

4.2 大直径钻孔卸压

大直径钻孔造成钻孔周边一定深度煤体发生结构破坏, 形成一个弱化带, 同时促使煤层支承应力峰值位置沿水平方向向煤体深部转移, 从而使巷道周边围岩处于低应力区, 降低冲击危险[6,7]。在21150工作面两巷超前200 m范围回风巷下帮、运输巷两帮打设卸压钻孔, 其中孔深20 m, 孔径120 mm, 孔间距0.8 m, 钻孔距底板1.5 m;钻孔方向沿煤层倾角打设。

4.3 煤层注水

通过煤层注水, 可减弱或消除煤层冲击地压危险[7,8]。注水孔直径75 mm, 在21150工作面回风巷下帮、运输巷下帮和工作面煤墙注水孔深度40 m, 运输巷上帮注水孔深度20 m, 注水孔间距按煤的透水性确定, 一般为15~20 m (透水性差的煤层孔间距应取较小值, 透水性好时取大值) 。注水压力不小于12 MPa, 每孔流量3 m3/h。

4.4 断底爆破

在重点防冲区域, 通过采取断底爆破, 使煤体中形成破碎带, 使高应力区变为低应力区, 降低发生冲击地压的危险性[9,10]。断底爆破钻孔孔深以见底板岩层为准, 孔径75 mm, 钻孔与煤层底板呈-45°打设, 间隔装药爆破, 未装药的钻孔内灌水湿润煤体, 以达到软化底板、释放底板煤岩体内的弹性能的作用。

4.5 效果检验

当煤体应力、微震等综合监测数据异常, 预警有冲击危险时, 通过及时实施局部综合卸压解危措施, 并采用钻屑法在异常区域进行煤粉量的效核检验, 采用孔径42 mm, 孔数2个, 孔深15 m, 标准煤粉量为3.9 kg/m, 如此循环, 直至消除冲击危险。

5 结论

(1) 在采用综合指数法对常村21150工作面冲击危险程度预测的基础上, 将该工作面划分为6个重点冲击地压危险区域, 有助于优化不同冲击危险区域的巷道支护方式。

(2) 利用PASAT-M微震CT透射技术对重点冲击危险区域进行煤岩体应力探测, 能够详细标定冲击危险区的分布范围, 为针对性采取综合解危措施提供了科学依据。

(3) 通过微震监测等对工作面冲击地压危险区域进行综合预警, 结合煤层注水、钻孔卸压、爆破卸压综合防冲解危措施, 进一步利用煤粉监测进行效果检验, 形成了一套适应于常村煤矿的冲击地压综合防治体系, 最大限度地防止了破坏性冲击地压的发生。

参考文献

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煤矿冲击地压及其防治 篇7

关键词：超前预控,煤体卸压,深部孤岛工作面,冲击地压防治

1 工作面概况

张双楼煤矿7121工作面位于-1 000 m水平东一采区, 西起工业广场保护煤柱, 东临F4正断层, 北部为7123工作面采空区, 南部为7119工作面采空区, 为典型的孤岛工作面。工作面开采山西组7号煤层, 煤层倾角18°~30°, 煤层底板标高为-862~-918 m, 煤厚1.2~4.5 m。工作面沿空掘进, 设计留设5 m小煤柱。在7121工作面掘进过程中, 多次出现煤炮、板炮等动力显现。钻屑量监测结果表明, 7121工作面具有强冲击地压危险性。

矿井采取综合措施对工作面冲击危险性指标进行了准确监测, 为冲击地压危险分级分区预报, 并据此为制定合适的冲击地压治理方案提供了依据, 保障了工作面安全掘进。目前工作面已经进入回采阶段。

2 主要治理方法和技术路线

2.1 治理方法

根据张双楼矿实际条件, 制定监测、防治和效果检验技术方案。根据微震、钻屑、KJ550冲击地压在线监测系统和电磁辐射监测结果, 综合分析相关数据, 总结规律, 进行冲击地压危险分级分区预报, 并根据解危前后的数据对比确定解危效果, 通过工作面生产实践所采取的监测和治理措施, 检验技术类型及参数是否与现场相吻合, 并进行改进。

2.2 技术路线

(1) 分析确定7121工作面应力分布规律及特点。根据7121工作面地质及开采技术条件, 分析深部孤岛工作面巷道掘进过程中的应力分布规律及特点, 如图1所示。

(2) 制定监测、防治和效果检验技术方案。根据7121工作面应力分布及特点, 制定相应的监测、防治和效果检验技术方案。

(3) 现场监测采掘扰动的应力演化规律。在掘进过程中采用微震、钻屑和电磁辐射监测应力状态及冲击危险等级, 分析区域内应力分布及演化情况, 对冲击危险进行分级分区预测, 确定重点治理区域。

(4) 进行解危和治理。在掘进过程中根据不同的危险等级和区域采取相应的解危措施, 保证工作面和巷道的安全。

3 煤体大直径钻孔预卸压

受到7123和7119工作面采空区悬顶的影响, 7121工作面两道在煤体应力集中区内掘进, 迎头煤体处于高应力状态, 具有较高的冲击危险性。

为保证安全, 必须在充分卸压后才能掘进。巷道开掘前, 在迎头打15 m深的大直径卸压钻孔, 经钻屑量监测无冲击地压危险时方可掘进, 掘进10 m后再补打15 m深的卸压钻孔, 始终保持前方有不小于5 m的卸压带。巷道每掘进10 m, 在帮部打2个卸压钻孔, 其间距5 m。

迎头前方施工的卸压孔按照三花眼形式布置, 如图2所示。

掘进与卸压交替进行, 即巷道每向前推进10 m, 在迎头交替布置一组三花眼和倒三花眼钻孔, 每推进5 m, 补充1个帮部钻孔, 如图3所示。

施工迎头和帮部卸压钻孔后, 分别在距离卸压钻孔1 m的位置打10 m深的钻屑量监测孔, 如果钻屑量不超标且无动力现象, 则巷道掘进10 m。

采用微震系统监测矿震发生的能量及频次, 当周边100 m范围内围岩的104J以上能量矿震频次超过2次/d时, 降低掘进速度。

4 冲击解危

在钻屑法监测到有冲击危险区域时, 实施大直径钻孔进行卸压。大直径钻孔应布置在监测孔的两侧各2.5 m位置。在钻孔卸压完毕后, 应在卸压孔附近5 m以内位置再次打钻屑孔监测煤粉量, 判断是否消除了冲击危险;溜子道13 m煤柱侧大直径钻孔孔深8 m, 如图4所示。

5 煤体卸压爆破

在采取上述措施进行卸压后, 如果用钻屑法检测钻屑量还是异常, 这时需要进行爆破卸压, 分别在钻屑异常的监测孔及前后各5 m处再次施工钻孔进行爆破卸压, 对于迎头钻屑异常, 同样采取钻孔爆破卸压, 如图5所示。

爆破参数:煤帮炮眼采用煤电钻、麻花钻杆配合φ42 mm钻头施工。炮眼距底板1.2 m, 眼深10 m, 间距5 m, 单排布置。炮眼角度平行于底板、垂直于煤帮。采用反向装药, 封孔长度为5 m, 装药量为3.0 kg。1个炮眼中采用3个炮头, 一次爆破3~5个孔。联线方式:孔内并联, 孔间串联。装药示意图如图6所示。

1.脚线;2.雷管;3.炮泥;4.炸药卷;5.导爆索

6 结论

煤矿冲击地压及其防治 篇8

集贤煤矿位于双鸭山市东北部,矿井可采煤层有6层,即3#、5#、9#、15#、16#、17#煤层,其中9#煤层回采期间冲击地压频繁发生,多次出现工作面冒顶片帮、两巷变形严重、工作面超前支护液压支柱被压坏等现象,并伴随有瓦斯超限的现象,严重威胁矿井的安全生产。冲击倾向性试验结果显示,9#煤层具有强烈冲击倾向性,其直接顶具有中等冲击倾向性。 为加强对矿井冲击地压的监测预报,集贤煤矿引进了ARAMIS M/E微震监测系统。

1微震监测技术

煤岩体在受力破坏过程中会以较低频率震动波的形式由变形能释放而产生震动效应,微震是这种释放过程中的物理效应之一,是一种伴随有弹性波在周围煤岩体快速释放和传播的动力现象［4］。微震监测技术就是通过在发生微震活动的煤岩体内部布置传感器,探测煤岩体发生微破裂过程中所发出的地震波,确定发生地震波的位置,并探测微震活动性的强弱和频率,通过微震监测获得微破裂分布位置, 进而获得矿山冲击地压的微震活动信息,为冲击地压的防治提供依据［5］。

冲击地压预测的理论依据是冲击地压的演化过程中具有微震活动性,准确捕捉其微震活动前兆信息是预测冲击地压发生的关键［6］。微震监测技术能够准确获取已发生微震事件的震源位置、发生时间和释放能量,进而统计微震活动强弱和频率,并判断潜在的矿山动力灾害活动规律［7］。相比于其他传统监测手段,该系统具有远距离、动态、三维、实时监测、精度高等特点,还可以根据震源情况确定破裂尺度和性质［8］,为评价全矿范围内的冲击地压危险提供准确依据。

2微震事件的分布特征

2. 1能量分布特征

正常情况下,单个拾震器能接收到最低能量为5 J的微震事件,而要准确定位微震事件的空间坐标,则需至少4个拾震器同时记录到该事件,故微震事件能量越大,接收信号的拾震器越多,震动波形就越清晰完整,系统也越容易识别P波初动时刻,定位效果就越好。

ARAMIS M / E微震监测系统自正常运行以来, 共监测到有效微震事件3 729个,释放能量3. 91 × 107J,其中监测到的微震事件的最大能量为1. 55 × 107J。微震事件的能量分布情况如图1所示,其中10 ~ 100 J能量区间的微震事件最多,达1 684个;其次是0 ~ 10 J能量区间的微震事件;大于100 J的微震事件数量随能量值的增大而迅速减少。

2. 2空间位置分布特征

集贤煤矿九层六片工作面回采期间共监测到面内微震事件3 164个,释放能量3. 16 ×107J,其中工作面前方微震事件2 492个,释放能量2. 54 ×107J;工作面后方微震事件672个,释放能量3. 16 × 106J。九层六片工作面微震事件的数量和能量分布特征见图2。

九层六片工作面的微震事件主要分布在工作面前方,占面内事件总数的78. 8% ;在垂直方向上,发生于顶板、煤层和底板的微震事件分别为2 622、 196、346个,分别释放能量2. 34 × 107、4. 32 × 106、 5. 49 × 106J,分布在煤层顶板中的微震事件占事件总数的82. 9% 。工作面微震事件主要集中在工作面前方和煤层顶板,其释放的能量也最大。

2. 3微震事件与工作面推进的关系

九层六片工作面回采期间有明显的动力显现, 其微震事件的分布情况见图3,该图清晰地展现了微震事件随工作面推进的分布情况。随工作面推进, 微震事件的分布区域发生明显变化,呈现规律性前移的特征,微震事件主要集中于工作面前方120 m范围内,发生在工作面临空侧上巷端头附近的微震事件最多,释放的能量也最大。在冲击地压发生前, 微震事件有明显向工作面后方发展的趋势,面后微震事件明显增多。

九层六片工作面发生的微震事件具有明显的周期性,与工作面基本顶的周期性运动具有一定的对应关系,如图4所示。一般每隔5 ~ 6 d会出现一次微震事件的高发期,比周期来压早1 ~ 2 d,因此在实际生产中可根据微震事件的发生规律实现对工作面周期来压的预报。

“箭头”表示周期来压发生的时间点

2. 4微震事件与组织生产关系

集贤煤矿采煤工作面的劳动组织采用“三八” 制,即两班生产,一班停采检修。九层六片工作面在生产和检修期间微震事件的发生情况如图5所示。 由图5可见,工作面生产期间发生微震事件的数量和释放的能量远大于检修班,故生产班发生冲击地压的危险性要高于检修班。

3微震事件与冲击地压的关系

微震事件的时空变化特征包含有冲击地压发生的重要信息,在冲击地压灾害发生前,微震活动会出现明显变化,通过分析总结灾害发生前的微震活动规律,可对煤岩体的受力破坏大小、范围及冲击危险程度作出判断,进而为冲击地压的防治提供依据。

3. 1冲击地压发生前的微震活动特征

集贤煤矿5次冲击地压发生前后微震事件的发生频次和释放能量分别如图6 ~ 7所示。由图6可见,在冲击地压发生前后,微震事件的发生频次和释放的能量变化明显,冲击地压发生前一天的微震频次相对较高,并有明显减小的趋势,而冲击地压发生前的微震事件的能量则处于相对较低水平,煤岩体内部能量积聚的趋势明显;在冲击地压发生后,将会出现小能量微震事件的集中释放,但能量释放率较低,一般要持续3 ~ 5 d,但再次发生高能微震事件的概率较低。

3. 2微震事件能量与冲击地压关系

根据集贤煤矿发生冲击地压的情况,结合微震监测系统的监测数据,发现当微震事件能量E在1. 0 × 105J左右时,井下一般会有明显震感,但不会造成冲击显现;当微震事件能量大于1. 0 ×105J时,就很有可能对巷道底板和两帮造成冲击破坏;当微震事件能量超过1. 0 ×106J时,必定会发生破坏性冲击地压,并且能量越大,破坏越严重。“6. 10”、“7. 04”、“7. 16”、 “7. 20”和“7. 31”冲击地压释放的能量均大于1. 0 × 106J,其中“7. 31”冲击地压释放的能量达1. 55 × 107J。故对于集贤煤矿来说,能量小于1. 0 × 105J的微震事件是相对安全的,一般不会造成破坏性的冲击地压,对于冲击危险源的分析应将释放能量大于1. 0 × 105J的高能微震事件作为主要依据。

3. 3高冲击危险区域判定

九层六片工作面回采期间,微震事件主要发生于工作面前方,19个能量超过1. 0 × 105J的高能微震事件中,有15个位于工作面上端头附近区域,超前工作面50 m范围内有12个,累计释放能量2. 16 × 107J,占总释放能量的53. 8% ,其中“6. 10 ”、 “7. 04”、“7. 16”、“7. 20”和“7. 31”冲击地压均发生于该区域;微震事件在工作面前方50 ~ 100 m内最为集中,该区域受采动影响较大,在采动作用下,煤岩体的集中应力迅速增加,在一定范围内形成高应力区,煤岩体破裂活动较为频繁,从而造成微震事件频繁发生。

高能微震事件主要发生在煤层上方30 ~ 80 m的煤层顶板中,该范围存在厚度分别为7. 3 m的细砂岩和9. 43 m的中砂岩,由于顶板强度高,结构致密,整体性强,容易积聚大量弹性能,在坚硬厚层顶板突然破断或滑移失稳过程中,将释放大量能量,并形成高能量震动,进而容易导致顶板型冲击地压的发生,因此这两层厚状坚硬顶板岩层的断裂运动是导致冲击地压发生的重要远场动载源。

4冲击地压防治建议

根据集贤煤矿微震事件的分布范围和特征及其与冲击地压的关系,建议从以下几方面加强对冲击地压灾害的防治:

1) 在采取冲击地压防治措施时,应至少在超前工作面120 m的范围进行,将工作面上端头50 m范围内视为冲击地压重点监测和防治区域,并且应对工作面侧向采空区顶板进行处理。

2) 应加强对工作面微震事件的监测,特别是工作面前方120 m范围和煤层上方30 ~ 80 m的煤层顶板,当工作面后方微震事件异常增多时,说明冲击危险性加剧,应加强对冲击地压的防范。

3) 在工作面生产期间要特别加强对冲击地压的监测和管理工作,危险区域严禁人员长时间停留,而冲击地压防治措施及其他非生产作业应尽量安排在检修班进行,在微震事件频繁发生期间,应适当减慢工作面推进速度,并加强支护。

5结论

1) 集贤煤矿工作面微震事件主要集中在工作面前方120 m范围和煤层顶板,其释放的能量最大,高能量微震事件主要集中于超前工作面50 m范围,煤层上方的细砂岩和中砂岩的岩层断裂运动是导致冲击地压发生的重要远场动载源。

2) 能量小于1. 0 × 105J的微震事件是相对安全的,当微震事件能量超过1. 0 × 106J时,必定会发生破坏性冲击地压。冲击地压发生前一天的微震频次相对较高,并有明显减小的趋势,而冲击地压发生前的微震能量则处于相对较低水平,在冲击地压发生后,将会出现小能量微震事件的集中释放。

3) 微震事件的分布区域随工作面的推进呈现规律性前移的特征,微震事件的发生具有明显的周期性,通常比周期来压早1 ~ 2 d;工作面生产期间发生微震事件的数量和释放的能量远大于检修班,在冲击地压发生前,工作面后方微震事件会明显增多。