21220冲击危险性评价-12页文档资料

目录1、概述 (1)1.1 工作面位置、四邻关系情况 (1)1.2 煤层赋存情况 (1)1.3 煤层顶底板岩层结构特征 (3)1.4 水文地质情况 (3)1.5 地质构造 (4)1.6 21200工作面地表沉陷情况 (4)1.7 巷道支护及施工工艺 (4)2、冲击危险性程度评价 (5)2.1 按冲击地压发生可能性指数诊断法 (5)2.2 冲击倾向性评价法 (6)2.3 综合指数法 (7)2.4 经验类比分析法 (9)3、结论 (10)21220工作面掘进冲击地压危险性评价报告1、概述1.1 工作面位置、四邻关系情况21220工作面对应地表位于杨大池以北，陈家门西南，钱家沟以西，地表为东低西高的缓坡。

本工作面位于21盘区三条下山西翼，从上而下第十个工作面，上部为已采毕的21200工作面，下部为未开掘的21240工作面，西部与跃进井田相邻（对应跃进煤矿已采毕的23050工作面及正在回采的23070工作面，最小煤柱间距为102m）。

21220上巷自21200反风巷开口掘进，外错21200下巷8m布置，长度924m，方位307°，沿2-3煤底板掘进；21220下巷自21延深中部车场开口，长度901m,方位307°，沿2-3煤底板掘进。

工作面可采长度为739m，倾斜长265m，平均煤厚7.9m，可采储量202万吨，工作面对应地面标高+519～+586m，工作面标高-191.622～ -254.484m，工作面最大采深达815m（根据井上下对照图进行计算）。

（附图1：21220准备工作面巷道布置平面示意图）1.2 煤层赋存情况本工作面所采煤层为侏罗系中统下段义马组2—3煤，煤层上半部以半亮型块状硬质煤为主，煤质较好。

下半部以半暗型煤为主，夹矸多煤质较差。

工作面煤层从煤轨向西至设计切眼，厚度逐渐变薄，且煤层中夹矸增多。

煤层结构复杂，全煤含矸3～8层。

单层厚0.03～0.8m。

煤层产状：走向105～135°，倾向SW,倾角：9～15°，一般11.5°。

图1 21220工作面巷道布置平面示意图1.3 煤层顶底板岩层结构特征伪顶为泥岩，厚度0.05～0.2m，灰黑色，含碳量高，具滑面，极易冒落；直接顶为泥岩，厚度1.0～4.9m，灰—深灰色泥岩、疏松易冒落；老顶为泥岩，厚度31.5～32.6m，深灰色—灰黑色，致密，块状构造，含植物化石；直接底为炭质泥岩，厚度4.0～7.9m，灰黑色，具滑面，局部夹多层薄煤线，松软，遇水易膨胀；泥岩老顶之上为一组煤，厚度8.61m左右，其中1—2煤厚0.1～0.8m，黑色，半暗型，块状构造；1—1煤厚0～1.64m，黑色，半亮型，以亮煤为主；一组煤顶板为泥砂岩互层厚5.58～8.66m，深灰色，致密，断口平整，发育隐水平层理，砂岩：灰色，含粘土质，夹细砂岩条带状裂纹，显示波状及浑浊状层理；一组煤之上为侏罗系中统上段和侏罗系上统巨厚砾岩层厚680.2～708.7m，砾石成份较杂，以灰色、浅灰色、紫灰色石英砂岩、石英岩为主，含火成岩、石灰岩砾石。

砾径大小不均，小者仅数毫米，一般在3～10cm之间，最大可达27cm，磨圆度为次圆、次棱角状，砖红色砂泥质胶结物；侏罗系之上直接被第四系松散沉积层覆盖，厚12.8～18.5m,为土黄色、棕红色粘土、砂质粘土、多含砂姜，底部通常为粘土质砂姜和砾石；老底为泥岩、细—中砂岩和砾岩，厚度29.7～36.2m，泥岩：灰—灰黑色，含粘土质较多，块状结构，含少量根化石及少量滑面。

砂岩：灰色，长石、石英细砂岩夹泥岩条带，硅泥质胶结。

砾岩：浅灰色。

砾石主要成份为浅灰色石英砂岩，泥砂质基底式胶结。

（附图2：煤系地层综合柱状图）1.4 水文地质情况水文地质条件中等，地表无威胁性水源。

在21200工作面回采过程中，老顶砂砾岩水顺采后裂隙进入工作面采空区，在下巷积聚。

根据此情况分析，预计21220工作面上巷掘进中可能会出现老顶砂砾岩水顺裂隙渗出，引起巷道顶板淋水和巷帮渗水。

在21200工作面采空区低洼处有一定量积水，上巷掘进期间，要制定探放水措施，及时对21200工作面采空区积水进行探放，并及时完善排水系统，保证排水能力。

1.5 地质构造本工作面地质构造较简单，在21200工作面下巷掘进时揭露2条正断层，落差分别为0.4m和1.5m，预计该断层会延伸到本工作面上巷，掘进中会揭露该断层。

本工作面距地表较深，顶板压力大，煤层节理发育。

1.6 21200工作面地表沉陷情况21200工作面对应地表由于采动塌陷、回填复垦，现地表裂缝不明显。

根据21132工作面岩移观测结果推断：21200工作面的最大下沉量约为600mm。

1.7 巷道支护及施工工艺本工作面上下巷均采用全断面锚网（索）架36U-6.0m三心拱可缩性支架配合液压抬棚复合支护，棚距0.8m,净断面18.5m2；进切眼采用锚网索架工字钢梯形棚架π型梁单体柱双抬棚抬棚复合支护；扩切眼采用锚网索架工字钢梯形棚架π型梁单体柱双抬棚复合支护，切眼净断面22.5m2。

均采用综掘机掘进，切眼采用二次成巷施工工艺。

在各重点冲击危险区域采取增强支护强度（结合矿压显现和现场情况，采取缩小支架棚距和锚杆索间排距、加大锚索长度等措施），提高抗冲击能力。

图2 煤层地系综合柱状图2、冲击危险性程度评价根据《义煤集团公司冲击地压危险程度评价标准（试行）》，结合我矿实际，分别采用冲击地压发生可能性指数诊断法、冲击倾向评价法、经验类比法及综合指数法等对21220工作面冲击地压危险程度进行评价。

2.1 按冲击地压发生可能性指数诊断法1、采动应力场分布规律σmax =krH （1-1）式中：σmax ——采掘面最大应力，MP ；r ——上覆岩层平均密度，一般取2.5×104N/m 3;H ——采深，m;取815m;K ——煤层上应力集中系数，根据理论和矿山压力分布的一般规律，应力集中系数为2；在放顶煤采场如果出现较大塑形区，可取1.6～1.8；在顶板出现来压或煤柱等特殊条件时，一般取2.5～3.5；根据理论和矿山压力分布的一般规律，取2。

则：21220工作面最大应力为40.75MPa 。

2、测定煤岩体冲击倾向性根据中国矿业大学所做《常村煤矿煤岩样冲击倾向性鉴定》（采样地点为21132工作面），所采煤层冲击倾向性实验室试验结果，煤层的冲击倾向性指数Wet （弹性能指数）为9.88。

3、应力和冲击倾向性对“发生冲击地压”事件的隶属度（1） 应力隶属度Ic U Ic 0.5c c =c-0.5 1.0c 5 1.0c 5 I U I ≤⎧⎪〈〈⎨⎪≥⎩， I 1.0 ， I 1.， I 1. （1-2） 式中：c krH c=σI （1-3） σc — 煤层单轴抗压强度，MPa ；取11.48MP 。

则：由1-1式得出21220最大应力为39.3MPa ，由1-3式求得Ic 为3.55，由1-2式求得U IC 取值为1.0。

（2） 冲击倾向性对“发生冲击地压”事件的隶属度Uwetwet 0.5wet wet =0.133wet 0.333 2.0c 5.01.0wet 5.0U ≤⎧⎪+〈〈⎨⎪≥⎩， 2.0， I ， （1–4）煤层冲击倾向性指数Wet （弹性指数）为9.88，则Uwet 由1-4式取Uwet 为1.0。

4、冲击地压发生的可能性指数U wet =2IC U U U + （1–5）则，U=1。

5、冲击地压发生的可能性 表1-1 冲击地压发生可能性评价指标U0～0.6 0.6～0.8 0.8～0.9 0.9～1.0 可能性 不可能 可能 很可能 能够经验算21220工作面发生冲击地压可能性指数为1.0；根据表2-1判断，21220工作面具备发生冲击地压的可能性。

2.2 冲击倾向性评价法根据中国矿业大学所做《常村煤矿煤岩样冲击倾向性鉴定》（采样地点为21132工作面），煤层煤样的动态破坏时间为79.9ms ，冲击能量指数为 3.25，弹性能指数为9.88，煤层上覆砂岩岩样的弯曲能指数U WQ 为1.983kJ 。

表2–1 煤的冲击倾向性分类、指数分类指标ⅠⅡ Ⅲ无冲击弱冲击 强冲击 动态破坏时间DT /ms>500 50～500 ≤50 冲击能指数KE<1.5 5.0～1.5 ≥5.0 弹性能量指数WET <2.05.0～2.0 ≥5.0表2–2 顶板冲击倾向性分类、指数分类指标ⅠⅡ Ⅲ 无冲击弱冲击 强冲击 弯曲能指数/KJ UWQ≤10 10＜UWQ ≤100 UWQ ＞100 根据表2-1评价煤层冲击倾向性为弱冲击倾向性；根据表2-2评价顶板冲击倾向性为无冲击倾向。

2.3 综合指数法1、根据开采地质因素确定的冲击矿压危险状态等级评定的综合指数Wt1。

111m ax 11∑∑===n i i n i it WW W （3-1）式中Wt1——采矿地质因素确定的冲击地压危险指数；Wimax ——表3-1中第i 个地质因素中的最大指数值；Wi ——采掘工作面周围第i 个地质因素的实际指数；n1——地质因素的数目。

表3-1地质条件确定冲击矿压危险等级 序号 因素 冲击矿压危险状态影响因素 冲击地压危险指数最大值 实际冲击地压危险指数1 W1 该煤层发生过冲击矿压 3 02 W2 开采深度 2 23 W3 顶板坚硬厚岩层距煤层<50m 3 34 W4 开采区域内构造应力集中 3 35 W5 顶板岩层厚度特征参数Lst ≥502 26 W6 煤的抗压强度Rc<=16Mpa 2 07 W7 煤的冲击能量指数WET ＝3.25 4 2 Wt1=∑Wi/∑Wimax0.57 2、根据开采技术条件确定影响冲击地压危险指数Wt2。

221m ax 12∑∑===n i i n i i t W W W （3-2）式中 Wt2——采矿地质因素确定的冲击地压危险指数；Wimax ——表3-2中第i 个开采技术因素的危险指数最大值；Wi ——采掘工作面周围第i 个开采技术因素的实际危险指数；n2——开采技术因素的数目。

表3-2 开采技术条件确定冲击矿压危险评定指数3、根据开采地质和开采技术条件评定的冲击地压危险指数Wt1、Wt2,用式3-3确定出冲击地压危险状态等级评定的综合指数Wt ，最终根据表序号 因素 冲击矿压危险状态影响因素 冲击矿压危险指数最大值实际冲击矿压危险指数 1 W1 工作面距残留区或停采线的垂直距离3 3 2 W2 未卸压的厚煤层 3 3 3 W3 未卸压一次采全高的煤厚/m 3 34 W4 两侧采空，工作采面斜长 4 25 W5 沿采空区掘进巷道 4 26 W6 接近采空区的距离小于50m ，接近煤柱的距离小于50m2 27 W7 掘进工作面接近老巷的距离小于50m ，接近分叉的距离小于50m3 18 W8 面接近落差大于3m 的断层距离小于50m2 1 9 W9 面接近煤层倾角剧烈变化的皱曲距离小于50m2 0 10 W10 面接近煤层侵蚀或合层部分 2 211 W11 开采过上解放层或下解放层，卸压程度-2 -2 12 W12 采空区处理方式 2 0 Wt2=∑Wi/∑Wimax 0.613-3确定冲击危险程度。