南屯煤矿冲击地压防治技术研究与应用(2021)
煤矿冲击地压防治工作中长期规划
煤矿冲击地压防治工作中长期规划某某公司某某煤矿冲击地压防治工作中长期规划（某某年--某某年）编制单位：某某煤矿防冲科编制时间：某某年某某月某某日目录一、矿井概况............................................................. .......................................................1二、开采技术条件............................................................. .. (1)1、煤层和顶底板情况............................................................. ......................................................12、主要断层情况............................................................. .. (2)三、矿井储量及生产情况............................................................. .. (2)1、矿井资源储量分布............................................................. ......................................................22、矿井生产情况............................................................. .. (2)四、矿井某某年-某某年采掘接替情况............................................................. (2)1、采面接续情况............................................................. .. (2)2、各回采工作面详细情况............................................................. . (3)五、矿井冲击危险性评价............................................................. ...................................3六、矿井冲击地压灾害防治现状............................................................. .......................4七、冲击地压防治工作中长期规划............................................................. . (5)1、指导思想............................................................. ............................................................... .......52、防治目标............................................................. ............................................................... .......53、综合防治办法............................................................. .. (5)（1）进一步加强和完善某某某某体系建设............................................................. ........................5（2）认真做好职工预防冲击地压的安全培训工作............................................................. ....6（3）进一步充实和完善防冲机构............................................................. ................................6（4）进一步加大科技投入............................................................. ............................................6（5）某某年-某某年科研项目计划............................................................. .. (7)八、小结............................................................. ...............................................................8某某某公司某某煤矿冲击地压防治工作中长期规划（某某年--某某年）冲击地压又称岩爆，是指井巷或工作面周围岩体由于弹性变形能在瞬间释放而产生突然剧烈破坏的动力现象，常伴有煤岩体抛出、巨响及气浪等现象，具有突发性、复杂性和极大的破坏性。
冲击地压
2009年职教教师基本功比赛煤矿冲击地压南屯煤矿教培中心：马祥记2009.4.201、本课程内容简介（一）冲击地压概念、特点、显现强度。
（二）冲击地压发生的原因（三）冲击震级与煤量（四）冲击地压防范措施（五）冲击地压解围措施2、导入教学内容（1）冲击地压概念、特点、显现强度。
如果压力过大能量突然爆发释放，就会形成冲击地压。
冲击地压发生时经常伴随着巨大声响和强烈的振动，因此又被称为“煤炮”、“岩炮”、“煤炸”等。
特点：①突然、剧烈②瞬时震动性③破坏性很大强度：①弹射②矿震③弱冲击④强冲击。
（2）冲击地压发生的原因1、煤层具有冲击危险。
2、顶、底板坚硬。
客观3、开采深度大（兖州矿区600m，古城900m，欢城00m）。
4、存有构造残余应力5、开拓布置不合理，孤岛煤柱。
1、采煤方法，短壁、残采、串采2、开采强度大。
主观3、采掘顺序，相向采掘，追采。
4、放炮诱发冲击。
5、顶板来压①轻微冲击（I级）。
抛出煤量在10t以下，。
(两头50m)（3）冲击震级与煤量。
冲击矿压分为三级：震级1级以下冲击矿压。
②中等冲击（II级）。
抛出煤量在10－50t，震级1－2级的冲击矿压。
③强烈冲击（III级）。
抛出煤量在50t以上，震级2级以上冲击矿压。
（4）冲击地压防范措施①开采解放层②合理确定开采方法③煤层预注水和超前松动爆破④顶板注水和超前预裂爆破。
（5）冲击地压解围措施①煤层卸载注水②煤层卸载爆破、诱发爆破③强制放顶3、案例教学法－利用真实案例教育、启发学员。
通过多媒体课件放映分析，2007年3月13日1:45分，南屯煤矿综采队在93上04综放工作面中间巷发生强冲击地压事故，一声巨响后，煤尘飞扬，岩体剧烈震荡，造成工作面煤壁向外35～85m处底鼓，变形量最大1.0m，两帮移近量大约1.0m，中间巷13辆电站车被推到煤帮，约35m轨道被立起后推到电站车侧，并造成在此区域内工作的3名职工受伤。
矿地震观测站监测到的震级为ML2.8，集团公司矿震观测台监测到的震级为ML2.1。
综放工作面冲击地压危险区域专项治理技术
２０ ０ ９年 ３ ２ 月 ７日至 ２ ９日，我矿 ９ ２ ３ｒ 工作 １ 面下顺槽 在冲击地压 日常监测 中， 已监测 到有冲击 危险 ，９日中班钻屑法监测时在距离工作面 ３ ｍ的 ２ ６ 钻孔 钻 屑 量 较 多 （ 屑量 在 ６～ｌｍ在 １ ～１５ ｇ ， 钻 Ｏ １ ６ｋ） 在 现 场 观测 中顶 底 板及 两 帮有 明显 变形 。 ３ １ ９ ２工 作 面 已推 进 ５０ ３ ｍ，推过 ９ ｌ 作 面切 眼 １２ ３ ４工 ３ｍ， 经分析在 ９ ２ ３Ｅ 工作面和 ９ ｌ 工作面采空区上 １ ３｝ ４ 方出现 了大面积的悬顶 ，随着工作面的继续推进 ， 大 范 围的悬 顶 突然 冒落 ， 易 引起 冲击 地 压事 故 ， 容 已严 重威胁到人员和设备的安全 ，矿决定从 ３ ３ 月 ０日中 班停止工作面回采进行冲击地压综合治理。
煤矿 现 代化
２１ 耳第３ ０ １ 期
总第１２ ０ 期
综放工作面冲击地压危险区域专项治理技术
曹 富龙 。安俭俭 ，刘 引召
（ 南屯煤矿 。山东 邹城 ２ ３ １ ） ７５ ５
摘
要
针对 南 屯煤 矿 ９ ２工 作 面 回采 ５０ 下 顺槽 通过 ９ １ 作 面切 眼后 ， ３Ｅ ｌ ３ｍ、 ３ ４工
１ 工 作 面 概 况
９ １ 工作面位于九采 区北部 ， ３ ２ 工作 面西北部 为 ９ １ ３ ４工作面采空区 ；西南部至九采三分 区回 风巷 ； 东南部为 ９ １ ３ Ｏ工作面 （ 未准备 ）东北部为 ； 未 开 拓 区 。工 作 面 现 开 采 深度 在 一 ８ｍ 左 右 ， 作 ５２ 工 面推 过 原 ９ ４工 作 面 切 眼 １２ ９ １ 作 面 ３Ｅ １ ３ ｍ。 ３ ４工 于 ２０ ０ ３年 ５月 ３ ０日停 采 。
工作面采空区见方阶段冲击地压预测预警浅析
兖州煤业 公司南 屯煤矿 ９ ３上 Ｏ ３本 工 作 面 推 进 到 １０ １０ ４ ～ ６ｍ左右时， 岩层破裂高度达到最大值 ， ７ ～ ０ 。此 即 ０８ｍ 阶段是最有可能诱发冲击地压的阶段 。９０ ３ ４工作面冲击地压
就 是 在 此 阶段 发 生 的 。 此 阶 段 瞬 间 应 力 峰 值 将 达 到 ７ ０ ａ走 向的峰值位置在工作面前方 ３ ～ ０ ０ ９ ＭＰ ， ０ ４ ｍ左右 。必须 重点对此阶段进行及时的冲击地压预测预警报告。 在本工作面采空区见方阶段 ， 向的峰值位置将在工作面 走
工作面离切眼 ９～ ６ｍ范围内进行及时的监测和预报。 ０ １０
图 ２ 下顺槽测点离工作面煤壁 ５ ． ２ ｍ的钻屑■示意图 ５ 工 作面的推进 ， 在工作面见方阶段有应力增加的趋势。
１ ９ ３上 ０ ３工作面钻屑 法监测情 况
为了更好 的利用钻屑法对工作面见方阶段冲击地压进行 监测和预报， ４月 １ 从 ３日一 ５月 ２日期问 ， 分别对上下顺槽 中 测点离切眼 ８ ０ ｍ、０ ２ ｍ和 １０ １０ ０ １０ １０ １０ ２ ６ ｍ范围进行检测 。
煤矿 现 代 化
２１ 年第１ ００ 期
总第９ 期 ４
工作面采空区见方阶段冲击地压预测预警浅新
南 屯煤 矿 王英德 范爱文 金 思德
摘 要 随着煤 矿开采深度的不断增加， 冲击地压灾害对安全生产 的影响越来越突 出， 加强对冲击地 压防治技术 的研究， 并针对煤矿现场实际 ， 索有效 的现场实用 技术 ， 探 进行冲击地 压预测 预警分析 ， 防治 对 冲击地压事故的发生具有十分 重要的现实意义。 关键 词 冲 击地 压 预测 预警 中图分类号： Ｄ ２ 文献标识码 ： 文章编号 ：０ ９ ０ ９ （０ ０ ０ － ０６ ０ Ｔ ３４ Ａ １０ －７ ７ ２ １ ）１０ ７ － ２ －
ú
（ ３ ） 地质结构变动带 ， 涵盖倾角 、 煤层厚度 、 断层 ， 褶曲瞬间改变 的范 围可 能存在冲击地压 。 结合探究结论 ， 划分煤矿井下 的冲击范 围， 对可能面临冲击地压的范围进行预测， 结合危险陛， 各 自实施有 目的性 的 防治 策 略 。 ２ ． ３局部 性 的 减震 和 解危技 术 （ １ ） 煤体注水卸压 技术 。 以媒体物理性质 的改变作为视角 ， 对煤 体 实 施 高压 注 水 与静 压 ， 实现 卸 压 。 （ ２ ） 卸压爆破技术 。 在 存 在 冲 击 地压 可 能性 的巷 道 ， 进 行 深 孔 卸 压爆破 。 （ ３ ） 抽放瓦斯 。 在 采取投产之前预抽瓦斯 ， 将钻孔和钻场布置在 煤岩巷 ， 打钻煤层实现瓦斯的抽放 ， 进而使煤 体瓦斯压力 减小 。 （ ４ ） 巷道支护手段 的完善技术 。 在冲击地压 的范围实施可缩与锚 网支护技术 ， 且结合冲击地压 的严重性 使支 护的强度提升 ， 通过垛 式支架或者是单体支柱在巷道的交岔 口强化支护 ， 避免冲击地压的 出现而导致安全出 口的堵塞和面积较大的巷道毁坏 。 （ ５ ） 综合 减震技术。 将综合减震技术应用于存在严重冲击地压的 巷道当 中， 将高压注水孔和卸压爆破 的控制孔通过大孔径卸压钻 孔 取代 ， 进而给卸压爆 破营造理想的 自由面。 通过卸压爆破之后煤体 裂 隙发育 的现状 ， 实施静压与高压注水 ， 进而在较短 的时 间段 内完 全地湿润煤体 ， 使煤体的塑性增加。 在对高压应力进行卸 除的时候 使煤体 的物理特性改变 ， 进 而实现理想 的减震成效 ， 实现对冲击抵 抗 的 目标 。 ２ ． ４区域 性 防 治技 术 （ １ ） 科学布置与采掘技术 。 对长距离大工作面进行布置 ， 使采 区 的数量 减少 ， 进 而减少煤矿井 下区问的煤柱 ， 将无煤柱采 掘应 用于 区内条 带间 ， 煤柱 不遗 留在采空区， 进 而大大地 降低煤柱 高应 力的 范围， 新型 的集 中应力的范 围也不能够在采取形成 。 在对 工作 面进 行设计 的情况下， 尽量地躲避高度集中应力的范围与大 的地质结构 带。 对 回采 的顺序进行科学地组织 ， 防止一起 回采两 工作 面的相同 区段和相同采区。 实施多 区段和多采区共 同采掘的手段 ， 提供 适当 的时间给煤体的卸压 ， 防止叠加应力导致集 中应力的高 区域 。 （ ２ ） 对保护层进行开采的技术。 在冲击地压 的范围， 采掘解放层 以顶分层充当 ， 体现对冲 击能量进行释放和卸压 的功能 。 ３结语
煤矿冲击地压
三、防冲工作中的主要问题
几点成功经验：
➢调整采掘部署，降低开采强度 ➢抚顺老虎台矿
➢无法保证安全开采的区域，暂停开采 ➢义煤跃进矿、兖矿南屯矿
➢联合科研单位，加强防冲技术联合攻关 ➢山东能源集团 “借脑工程”
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煤矿冲击地压
四、防治煤矿冲击地压的对策建议
（一）正确认识冲击地压防治的局限性
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煤矿冲击地压
三、防冲工作中的主要问题
➢（五）冲击地压防治缺乏系统性
没 有 委 托 具 有 相 应 资 质 的 单 位 开 展 煤岩冲击倾向性鉴定
开 采 和 掘 进 之 前 ， 工 作 面 缺 少 科 学 的冲击危险性评价
忽 视 区 域 防 治 ， 大 量 的 工 作 用 在 局 部防治
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•进风、运输巷
煤矿冲击地压
•
煤矿矿长保护矿工生命安全七条规定
严 •严禁以掘代采、非正规开 禁采 空 •必须正规开采→采掘工作面按规 顶 定及时支护，严禁违章空顶作业 作 业 •第41条：掘进工作面严禁空顶作业
•第54条：采煤工作面必须按作业规程 的规定及时支护，严禁空顶作业
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煤矿冲击地压
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2020/11/21
煤矿冲击地压
汇报提纲
•一、煤矿冲击地压灾害现状
•二、冲击地压灾害典型事故原因分 析
•三、防冲工作存在的主要问题
•四、煤矿防治冲击地压对策建议
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煤矿冲击地压
一、煤矿冲击地压灾害现状
(一）近年来我国煤矿冲击地压矿井数 量快速增加，至2011年已有142处煤 矿发生过冲击地压
残柱式采煤：依靠向巷道两帮掘进煤房（独头
钢铉钻孔应力计监测在冲击地压防治中的应用
时 ：２霉日ｇｇ矗§；ｉ；翻２§２；；； 问对ｇ§磊 茸 §§ｇ；ｌ§霜§ｌｉ； ｄ簧 螬舞 舞ｇ 兽 ｇ考砑粤 兽霸 要盖 譬 对宝 舞
图 ３ 钢铉测力计数据 曲线图 Ｃ组 （０ ８年 ） ２０
进到 １０—１０ ４ ６ ｍ左右时 ， 岩层破裂高度达到最大值 ， 即 ７ ８ ｍ。此 阶段将在 中间巷 围岩 中形成 一次应 力集 Ｏ一 ０ 中和突变 ， 是最有 可能诱发 冲击地 压的 阶段 。此 阶段 瞬间应 力峰值 将达 到 ６ ０—８ Ｍ ａ 走 向的峰值 位置 在 ０ Ｐ， 工作面前 方 ３ ４ ｍ左右 。进 入 中间巷 围岩 深部 １ ０— ０ ５
和工程技术人 员的认 可。 关键词 冲击地压 钢铉钻孔应立计
文献标识码
监测
Ｂ
中图分 类 号 Ｔ ３ ６ ． Ｄ ２ ２
南 屯煤矿 ９ ３上 ０ ３工 作 面位于 九采 二分 区东北 部， 西北 与 ９ ３上 ０ 工 作面 （ 空 区） ｌ 采 相邻 ， 东南 与 ９ ３ 上０ ５工作 面（ 空区） 采 相邻 ， 南靠近 ３上风 氧化带 。 西 开采深度 …５０ ８ ４ ０ｍ， １ 工作 面面长 １４ ３ ０ 煤 ２ ．９ ｍ（ 帮至煤帮平距 ） 回采 推进长度为 ８０ 煤层平 均厚度 ， ７ ｍ， ５０ 。该工作面 为孤 岛工 作面 ， 藏 较深 ， ．ｍ 埋 顺槽 压 力
—
２ ｍ。 ０
作者简 介 ： 于立军 （ ９ ４一） 男 ， １７ ， 山东青 岛人 ， 毕业于 山东科技大
学， 大学文化 ， 在职研究生 ， 现任南 屯煤矿矿长办公室主任。
… … … … ・ ・ ・ ・ … … … ・…
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冲击地压预测与防治
3 冲击地压预测与防治
卸压爆破实施步骤
① 煤粉钻孔检测，即采用钻屑法检测煤体的应力情况。 如果煤粉量超过规定的指标，则认为该位置具有冲击危 险。通过多个煤粉钻孔，圈定已形成冲击危险区域。
②在确认已形成冲击危险的区域，以一定的爆破参数实 施卸载爆破。
③在卸载爆破后，仍可采用钻屑法在爆破孔周围一定区 域内检测爆破的卸载效果（或事先埋设钻孔应力计）。 如果煤粉量指标低于冲击危险值，即认为煤层已达到了 卸载的效果，否则说明煤层仍具有冲击危险，应实施二 次卸载的效果爆破。
3 冲击地压预测与防治 坚硬顶板处理
炮孔
切眼爆破炮空布置图
两巷超前爆破剖面图
3 冲击地压预测与防治 深孔卸压爆破技术
快速装药
3 冲击地压预测与防治
深孔卸压爆破技术
爆破孔的仰角一般为 75°，装药量为孔深长度 的2/3（图4-31），炮眼采 用单排眼布置方式，使用 导爆索配以瞬发雷管爆破， 使工作面顶板形成沿切顶 线的高程垮落。
3 冲击地压预测与防治
四、CDW支架工作阻力监测
工 作 面 推 进 度 自 动 分 析
开采中 冲击危险度评价技术
HESTIA 冲击危险性评价软件
HESTIA 冲击危险性评价软件
开采中 冲击地压防治技术
指导思想：在未受采动影响区域采用松动软化方法；在 采动影响区域的较高应力区采用以卸压为主的手段；在 采动影响区域的高集中应力区采用以干扰或诱发为主的 手段进行解危。
2 冲击地压简介
冲击地压的特点
突发性 没有明显的宏观前兆而突然发生，过程短暂（持续几秒到
几十秒），难以事先准确确定发生时间、地点和强度。
瞬时震动性 过程急剧而短暂，伴有巨大声响和强烈震动，重型设
冲击地压及其监测山科
巷道堵塞，甚至完全充实巷道空间； （4）发生在工作面的冲击地压，一般表现为大面积冲击现象，冲击形成
的煤体运动和冲击波将支护体推倒； （5）在留有底煤的采场，冲击地压发生时，以底臌和煤岩压入采场空间
为主要显现特征。
对生产造成一定的破坏，需进行修复工作。包括井下实际发生并已观测到的、 达到各矿自定破坏性标准的冲击地压。
（c）冲击地压事故 由于冲击地压及其伴随现象（冒顶和瓦斯突出）造成人员伤亡事故，或由于井
巷或工作面破坏造成中断工作8h以上的冲击地压。
②按显现强度分级
表8.2 按显现强度分级
2024/10/13
资源与环境工程学院-资源工程1系
1738年英国史塔夫矿首次记录，我国1938年抚顺。煤矿，有冲 击地压危险矿井占20%以上。
中国是世界上煤岩动力灾害最严重的国家之一。
2024/10/13
资源与环境工程学院-资源工程1系
19
冲击地压及其监测 冲击地压监测到的震级情况
Rock Burst And its Monitoring
里氏震级/级
3
冲击地压及其监测
Rock Burst And its Monitoring
50年代中期印度某金矿 巷道中岩爆造成的戏剧性效果(dramatic effect)
岩爆前
2024/10/13
中度破坏区
资源与环境工程学院-资源工程1系
4
冲击地压及其监测
Rock Burst And its Monitoring
6
5.6
5.2
5
4.3
4
4
王富奇兖州矿区冲击地压(矿震)防治技术
2.2按主要的力源因素分类 ： (1) 重力型：主要受重力作用，没有或只有少量 构造应力的影响而引起的冲击地压。 (2) 构造型：主要受构造应力作用引起的冲击地 压。 (3) 震动型：煤岩体受震动载荷而产生的冲击地 压，它与重力型冲击地压的区别在于载荷的类 型为脉冲式动载，载荷方向与震动波的传播形 式和途径有关。
2 冲击地压（矿震）事故基本情况
近年来，随着煤层开采深度不断加大，开采范围 不断延伸，以及开采技术条件的日趋复杂，矿区多数 厚煤层矿井相继发生了冲击地压或矿震事故，并且造 成了一定的人员伤亡，对安全生产构成了严重威胁。 目前省内本部及巨野矿区九对生产矿井，其中七对为 冲击地压矿井。
冲击地压灾害事故统计表
3.3.1冲击地压的区域性防治措施 （1）有条件的情况下开采保护层。 （2）结合防尘超前对工作面煤层预注水。
（3）采用预裂爆破或水压致裂超前处理厚层坚硬 顶板。
3.3.2冲击地压的局部解危措施 （1）煤层大直径钻孔卸压 对冲击地压危险区域超前采用110~150mm大直径卸 压钻孔预处理 。
（2）爆破卸压
主采煤层：山西组3（3上、
3下）煤 ，厚8～10m（5.2m、
3.2m）；
顶底板：直接顶─1～4m粉
砂岩，老顶─10～20m中砂
岩；底板─ 1～2m粉砂岩， 其下为10～17m细砂岩；
开采深度：一般为500～
600m，少数700～800m；
巷道布置：窄煤柱沿空掘巷，
锚网（索）支护。
煤巷采用综合机械化掘进，普遍采用 锚网（索）、钢带支护，区段间采用 沿空掘巷， 小煤柱尺寸一般宽3～ 3.5m。 采煤工作面全部采用综合机械化开采， 厚煤层采用综放开采，中厚及薄煤层 采用一次采全高。
冲击地压微震能量监测预警技术研究与探讨
第3期㊀山西焦煤科技㊀No.32021年3月㊀㊀Shanxi Coking Coal Science &Technology㊀㊀Mar.2021㊀㊃问题探讨㊃㊀㊀收稿日期:2021-01-17基金项目:国家自然科学基金项目(51874292);山东省深部冲击地压灾害评估工程实验室开放项目(鲁煤研开(2020)005号)作者简介:杨增强(1987 ),男,山西长治人,2018年毕业于中国矿业大学(北京),讲师,主要从事矿山压力与岩层控制㊁冲击地压等方面的研究,(E-mail)iceiceice185@冲击地压微震能量监测预警技术研究与探讨杨增强,李丰硕,任长乐(江苏建筑职业技术学院交通工程学院,江苏㊀徐州㊀221116)㊀㊀摘㊀要㊀为了研究埋藏较深的煤炭资源开采期间所面临的冲击地压显现难题,对典型的4种冲击地压从动静载叠加诱发冲击机理的角度进行了分析,并指出不同诱因的冲击地压的监测预警均可从能量的角度入手,防止因弹性应变能积聚过高而诱发冲击显现㊂通过对比传统监测与预警分析和优化后监测与预警分析关于微震能量分布演化规律情况,指明优化后监测与预警分析方法能够很好地对能量事件平均化分布集中区进行监测,并能实时分析集中区的演化规律以及其中能量的集中程度状况,起到了事前对冲击显现位置监测预警的效果㊂关键词㊀冲击地压;动静载;微震能量;监测与预警中图分类号:TD324㊀文献标识码:B㊀文章编号:1672-0652(2021)03-0004-04㊀㊀近些年,随着煤炭资源开采深度的逐年增大,出现了很多千米深井,尤其对于开采历史较为悠久的东北㊁山东㊁河南等地区,煤层开采深度普遍较大,这也导致开采期间将会面临更大的地应力影响㊂同时,由于地下条件的复杂多变,不仅面临高地应力威胁,同时还会伴随有断层构造㊁褶曲构造㊁覆岩特征㊁开采布局等因素的叠加影响[1-4].因此,有必要针对埋藏较深的煤层开采期间面临的冲击地压显现等难题进行监测预警研究,提前采取卸压防治措施,为深井煤炭资源的安全高效开采提供安全保障㊂1㊀典型冲击地压诱发机理井工开采期间,根据采掘位置空间上的相对关系以及地质构造的影响情况,可以将诱发冲击地压的原因归纳为典型的4种情况,见图1.基于动静载叠加诱发冲击地压机理可知,冲击地压是由静载荷(σj )和动载荷(σd )共同叠加作用下发生的㊂其中,静载荷(σj )又可以分解为水平方向静载荷(σx )和垂直方向静载荷(σy ).由此可知,图1a)所示的煤柱型冲击地压主要诱发因素为开采导致护巷窄煤柱体内承载较高的垂直方向静载荷图1㊀典型的4种冲击地压诱发机理模型图(σy ),此时窄煤柱体受较高的垂直方向静载荷作用而处于临界屈服状态,当采掘活动引起一定程度的轻微动载荷扰动,窄煤柱体将会发生瞬间失稳破坏而诱发冲击动力显现㊂图1b)所示的构造型冲击地压主要诱发因素为褶曲地质构造引起的水平方向静载荷(σx ),此时采掘空间周围煤体受较高的水平方向静载荷作用而处于临界屈服状态,当采掘活动引起一定程度的轻微动载荷扰动,采掘空间周围煤体将会发生瞬间失稳破坏而诱发冲击动力显现㊂图1c)所示的断层型冲击地压主要诱发因素为断层地质构造引起的动载荷(σd),此时采掘空间邻近断层开采致使断层活化而形成剧烈动载扰动,此时采掘空间周围煤岩体内若积聚有较高的静载荷,采掘空间周围煤体将会发生瞬间失稳破坏而诱发冲击动力显现㊂图1d)所示的顶板型冲击地压主要诱发因素为上覆厚硬顶板破断引起的动载荷(σd),此时采掘空间周围煤岩体内若积聚有较高的静载荷,将会在动载扰动下诱发冲击动力显现㊂综上所述,从动静载叠加诱发冲击动力显现的角度可知[5],煤柱型和构造型冲击地压的诱导因素为静载荷为主,动载荷为辅;而断层型和顶板型冲击地压的诱导因素为动载荷为主,静载荷为辅㊂基于诱发冲击显现的能量判据准则,当采掘周围煤岩体内积聚的弹性应变能高于其发生失稳破坏所需的最小弹性应变能时,煤岩体将会瞬间失稳诱发冲击显现,其表达式:U jd =(σj+σd)22EȡU min(1)式中:Ujd 动静载叠加作用下采掘空间周围煤岩体内积聚的弹性应变能大小,kJ;U min 采掘空间周围煤岩体瞬间失稳破坏所需最小弹性应变能大小,kJ;E 采掘空间周围煤岩体的平均弹性模量,MPa.可见,对于不同诱因的冲击地压的监测预警均可从能量的角度入手,实现对于采掘空间周围煤岩体内积聚弹性应变能较高的区域及时采取措施,防止因弹性应变能积聚过高而诱发冲击显现㊂2㊀微震能量监测预警技术近些年,随着微震能量监测预警技术在矿山企业的推广应用,具有冲击地压危险的矿井基本均安装有相配套的微震监测系统㊂微震能量监测预警体系的数据收集㊁传输与分析见图2.由图2可知,冲击地压矿井现场安装的井下矿山微震灾害监测系统能够实时地将井下采掘活动中产生的微震能量信号收集起来,并对数据进行初步㊁实时的分析,初步对井下作业环境的安全情况进行判定㊂后续收集到的微震能量信号将会通过专用互联图2㊀微震能量监测预警体系图网络传输至矿山地震远程监测与研究中心,再分类传输至相关专业分析人员处,通过对数据的汇总分析,提出相应的预警措施,并将信息反馈给矿山企业㊂可见所构建的微震能量监测预警体系能够实现数据的远程分析,进而能够实时针对矿山开采期间存在的安全隐患进行针对性㊁专业性的分析,为矿山企业安装微震能量监测系统的高效利用奠定了基础㊂3㊀微震能量监测与冲击预警分析3.1㊀传统监测与预警分析方法以鹤煤集团某矿为工程背景,通过该矿井内安装的微震检波器实现对于煤层开采活动期间煤岩体破裂所产生的弹性应力波的接收㊂该矿井内目前正在开采的四水平1号工作面周围的微震检波器布置情况见图3.1号工作面开采期间,于2016年10月15日发生了一起严重的冲击地压事故,造成了服务巷道大范围严重的破坏㊂关于 10.15 冲击地压事故发生前采用传统方法监测的微震能量演化规律见图4.由图4可知,传统方法监测的微震能量分布演化规律不明显,只能通过微震检波器对开采活动期间煤岩体破裂所产生的弹性应力波进行接收和常规的定位计算,最终确定每一次煤岩体破裂时微震能量事件的大小和位置,所获得的监测结果存在分析困难㊁难以精准识别危险区等问题㊂图4只对微震能量大于102J的事件进行了统计,其中图4a)所示10月10日的微震能量事件不大于103J,整体微震能量事件较小㊂图4b)所示10月11日的微震能量事件中存在3㊃5㊃2021年第3期杨增强等:冲击地压微震能量监测预警技术研究与探讨㊀图3㊀微震检波器布置平面图图4㊀传统方法监测的微震能量分布演化规律图次在104J 范围内的中等强度微震能量事件,但紧随着图4c)所示10月12日的微震能量事件中并无在104J 范围内的中等强度微震能量事件继续增加的趋势㊂图4d)所示10月13日的微震能量事件中又出现1次在104J 范围内的中等强度微震能量事件㊂后续图4e)所示10月14日的微震能量事件中又出现2次在104J 范围内的中等强度微震能量事件,在104J 范围内的中等强度微震能量事件存在继续增加的趋势㊂图4f)所示10月15日的微震能量事件中存在2次在105J 范围内的高强度微震能量事件,并伴随有10.15 冲击地压显现的发生㊂由上述 10.15 冲击地压事故发生前的每日微震能量事件分布演化规律看不出较明显的规律性,微震能量事件分布主要集中于1号工作面回采位置前方,最终因为10月15日的2次高强度微震能量事件影响而于工作面回采位置前方超前段巷道内诱发冲击地压事故㊂对于事故原因的分析可知,这次冲击显现属于图1b)所示的构造型冲击地压(此时工作面回采位置位于向斜构造影响区),其诱发因素主要以静载荷为主,动载荷为辅㊂可见,采用传统方法监测的微震能量分布演化规律对于冲击地压发生所起到的监测预警效果较差,难以实现对于冲击危险区域的识别目的,并且对于微震能量后续的分布演化规律也不易判定,适合事后分析事故原因而不适用于事前监测预警㊂3.2㊀优化后监测与预警分析方法针对传统监测与预警分析方法存在的诸多缺陷,提出将能量平均化分布来提高微震能量分布演化规律的辨识度㊂关于对能量进行平均化分布的过程,可根据Frankel 等基于空间光滑地震活动性模型采用点源进行地震危险性分析的理念,将震源简化为点源,并以定位误差作为统计滑移半径,其数值由定位误差数值仿真方法计算获得[6].关于微震能量事件平均化分布的计算模型见图5.由图5可知,针对微震能量事件平均化分布计算模型,以任一微震能量为中心点划分网格,假设网格各节点之间的距离为S ,以定位误差作为统计滑移半径的大小为r ,则相应的尺寸条件应该满足下式:㊃6㊃山西焦煤科技2021年第3期图5㊀微震能量事件平均化分布计算模型示意图S 2()2+S 2()2ɤr 2(2)㊀㊀变换不等式可知:S ɤ2r(3)㊀㊀其相应的核心计算公式:ρj =lgðt i ɪ(t 0,t 1]E tiS j+ðt i ɪ(t 1,t 2]E tiS j+ +(ðt i ɪ(t n -2,t n -1]E tiS j+ðt i ɪ(t n -1,t n ]E tiS j)(4)式中:ρj 第j 区域的累积能量密度,即采场统计区域之一,lg(J /m 2);E ti 在(t n -1,t n ]时间间隔内发生在统计网格单元中的微震总能量,J;S j 统计区域的面积,m 2.同样针对 10.15 冲击地压事故发生前采用优化后监测的微震能量演化规律见图6.由图6可知,优化后监测的微震能量分布演化规律较传统方法监测的微震能量分布演化规律要显著㊂图6中只对微震能量大于102J 的事件进行了平均化分布,其中图6a)所示10月10日的微震能量事件平均化分布云图中开始出现能量事件平均化分布集中区,但是集中区面积较小且集中程度较低㊂图6b),c),d),e)所示的微震能量事件平均化分布云图中能量事件平均化分布集中区面积开始变大且集中程度越来越高㊂图6f)所示的微震能量事件平均化分布云图中能量事件平均化分布集中区中集中程度最高的位置处发生了 10.15 冲击地压显现㊂可见,通过优化后监测的微震能量演化规律能够很好地对能量事件平均化分布集中区进行监测,并能实时分析集中图6㊀优化后监测的微震能量分布演化规律图区的演化规律以及其中能量的集中程度状况,起到了事前对冲击显现位置监测预警的效果㊂4㊀结㊀论1)针对典型的4种冲击地压从动静载叠加诱发冲击地压机理的角度进行了分析,指出煤柱型和构造型冲击地压的诱导因素以静载荷为主,动载荷为辅;而断层型和顶板型冲击地压的诱导因素以动载荷为主,静载荷为辅㊂2)基于诱发冲击显现的能量判据准则,当采掘周围煤岩体内积聚的弹性应变能高于其发生失稳破坏所需的最小弹性应变能时,煤岩体将会瞬间失稳诱发冲击显现㊂因此,对于不同诱因的冲击地压的监测预警均可从能量的角度入手,采用微震能量监测预警技术㊂3)传统方法监测的微震能量分布演化规律较为不明显,监测预警效果较差,难以实现对于冲击危险区域的识别目的㊂根据Frankel 等基于空间光滑地震活动性模型优化后监测与预警分析方法能够很好地对能量事件平均化分布集中区进行监测,并能实时分析集中区的演化规律以及其中能量的集中程度状况,起到了事前对冲击显现位置监测预警的效果㊂(下转第11页)㊃7㊃2021年第3期杨增强等:冲击地压微震能量监测预警技术研究与探讨参㊀考㊀文㊀献[1]㊀俞启香.矿井通风难易程度的统计分析与分级[J].中国矿业学院学报,1985,14(3):82-92.[2]㊀赵以蕙.矿井通风系统的评价方法[J].中国矿业学院学报,1985(3):81-86.[3]㊀胡朝仕,王德明,周福宝,等.矿井通风难易程度评价指标的探讨[J].煤矿安全,2009,40(10):89-92.[4]㊀马㊀砺,雷昌奎,李珍宝.矿井等积孔评价通风难易程度指标探讨[J].矿业安全与环保,2015,42(5):116-119.[5]㊀刘㊀辉,杨胜强,许㊀芹,等.矿井通风难易程度的准确划分及应用[J].河南理工大学学报(自然科学版),2017,36(4):026-031.Research on Accurately Verification of Difficulty in Mine VentilationGAO Zhisong㊀㊀Abstract ㊀In order to evaluate the difficulty of mine ventilation more scientifically and accurately,the mainreasons for the failure of the current coal mines to evaluate the difficulty of mine ventilation using isocratic holes are bining with the Muirger method to evaluate the difficulty of mine ventilation,the relationship betweenthe air volume of the ventilation system and the resistance of mine ventilation,a new method for accurately dividingthe difficulty of modern mine ventilation is proposed,and the accuracy of the new evaluation method are verified indifferent types of mines.The results show that the new method of dividing the difficulty of mine ventilation can moreaccurately and reasonably define the difficulty of mine ventilation.Key words ㊀Mine ventilation difficulty;Equal volume holes;Mine ventilation resistance;Ventilation system(上接第7页)参㊀考㊀文㊀献[1]㊀岳鹏飞.综放工作面回风巷超前段破坏及控制技术[J].山西焦煤科技,2017,41(1):42-45.[2]㊀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.[3]㊀成晋峰.褶曲构造区沿空巷道底板冲击机理及防治[J].山西焦煤科技,2020,44(6):31-34.[4]㊀杨增强.复杂地质构造区诱发冲击矿压机理及防控研究[D].北京:中国矿业大学,2018.[5]㊀延㊀安.动静载叠加扰动作用对巷道围岩冲击破坏研究[J].山西焦煤科技,2016,40(Z1):28-31,36.[6]㊀王桂峰,窦林名,蔡㊀武,等.冲击地压的不稳定能量触发机制研究[J].中国矿业大学学报,2018,47(1):190-196.Research and Discussion on Monitoring andEarly Warning Technology of Microseismic Energy for Rock BurstYANG Zengqiang ,LI Fengshuo ,Ren Changle㊀㊀Abstract ㊀In order to study the problems of rock bursts during the mining of deeply buried coal resources,thefour typical rock bursts are analyzed from the perspective of the shock mechanism induced by the superposition ofdynamic and static loads,and the rock bursts with different inducements are pointed out.The monitoring and earlywarning can be started from the perspective of energy to prevent the shock from being induced due to the excessiveaccumulation of elastic strain energy.By comparing traditional monitoring and early warning analysis and optimizedmonitoring and early warning analysis on the evolution of microseismic energy distribution,it is pointed out that theoptimized monitoring and early warning analysis method can monitor the evenly distributed concentrated area of energyevents,and can analyze and concentrate in real time.The evolution law of the area and the degree of energyconcentration in it have played a role in monitoring and warning the impact of the impact in advance.Key words ㊀Rockburst;Dynamic and static loads;Microseismic energy;Monitoring and early warning㊃11㊃2021年第3期高志松:准确划分矿井通风难易程度探究。
特殊冲击地压危险区的专项治理技术
单体 ； 字 钢 棚 前后 超 前 支 护 段 按 照 规程 采用 三 路 工 因素 ： 民营企业 众多 ， 包施工 队伍 管理 混乱 ， 利益 下 受 熏 陶 ， 矿安 全生产 费用 投资较 少 ， 多 ， 煤 欠账 安全 生产 无 法保 证 ； 该地 区气候 风 多水 少 ， 天 开采 后 绿 化复 露 垦植 物 难 以长 时 间成 活 ， 而且 成本 很 高 ， 表 原本 脆 地 弱 的植 被受 到 严重 破坏 ， 生态 环境 日益 恶化 ； 小规 模 煤矿 零 星众 多 ， 以形 成 大规 模 生产 矿 井 ， 难 破坏 资源 回收 率低 ； 者认 为 国家应加 大煤 炭资 源重组 整合 力 笔 度 ， 制露 天开采 矿井 的建设 ， 控 减少 资源 浪 费 ， 高 回 提 收率 ， 而 改善生 态环境 。 从 内蒙 古海 华煤 炭 有 限公 司江 木 图南 井露 天 煤 矿 通 过采 取切 实可行 的安 全技术 管理措 施 ， 严格按 设计 施 工 ， 升质量 标准 化 ， 范管 理 ， 矿井 实现 了安全 提 规 使 生 产双丰 收 ， 得 了市 、 赢 旗政 府部 门高 度评价 。 同时 内
目前 已 支护 ７ ｍ。 ０ １４ 冲 击 地 压 监 测 及 防 治 ． 上 顺 槽 下 帮 自工 作 面 向 外 至 ５ ０ 范 围 内 已 ２ｍ 施 丁 直 径 １ ５ １ｍｍ、 Ｌ ２ ｍ、 距 ３ 的 大 直 径 孑深 ０ 孔 ｍ 卸压孔 。 斜 通 道 两 帮 自上 顺 门 子 口 １ｍ 位 置 向里 ６ ｍ ５ ０
１ 工 作 面 现 状
１１ 工 作 面 概 况及 推进 情 况 ．
１０ ＂０ ０ ０６ ０十 字 顶 梁 支 护 ，十 字 梁 长 梁 方 向倾 向 布 置 ， 向 三个 十字 梁 下 共 支 设 ８棵 单 体 。 目前 上顺 倾
冲击地压综合防治技术体系
弹性能量指数x2
WET＜2
2≤WET＜5
WET≥5
冲击能量指数x3
KE＜1.5
1.5≤KE＜5
KE≥ 5
f1 a1x1 a2 x2 a3x3
0, f1 0.5
1
(
f1 0.5)2 ,0.5 0.333
f1
0.833
1, f1 0.833
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开采前预评价
kabel pomiarowy 3m kabel pomiarowy 3m kabel pomiarowy 3m
PC
C
C
Pc P(kN)
P(kN)
应力
E DT D T(ms) 0
ΦSP
ΦSE
△Ｌ(mm) 0 E
As
Ax
Q
岩层弯曲能量指数
5
UWQ
102.6
(Rt
)
1
2
h2
q2E
D F 应变
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煤岩冲击倾向性指标
煤体冲击倾向性分类
岩石冲击倾向性分类
天地科技股份有限公司 天地科技股份有限公司
冲击地压的发生条件
距巷道距离/m 天地科技股份有限公司
开采中动态评价
指标
开采深度
煤层冲击倾向性
自
顶板冲击倾向性
然
因 素
硬厚顶板距煤层距 离
底板单轴抗压强度
构造应力集中
沿空巷煤柱宽度/m
距残采区距离/m
开
距构造区距离/m
采
解放层卸压效果
技 术
初撑力合格率（%）
因
距残采区垂直距离
素
/m
解危措施应用效果
兖州矿区冲击地压事故案例(防冲规范培训)
距 4305运 顺 巷
中 124.9 m
东滩煤矿 “2005.1.3” 4305切 眼导硐冲击地压破坏 情况
掘进迎头
C处击地压事故主要原因
43 上 05为孤岛工作面，工作面上下方和后方均为采 空区，工作面前方为一、二分层采空区。工作面周
边采空面积大，切眼处于四采区与十四采区60m宽
矿区冲击地压发生类型及特点
61
.0
-5
37
.4
1
.2
Ⅹ
.7
.0
9 3 上0 2
-5
08
-5
.5
93
.7
°
46
.0
Ⅸ
5.23
13
3月13日工作面位置
60m
2A33
-6
-6 33 .7
40
Ⅳ
-6
3
.5 .6
面长150m
南屯矿“2007.3.13” 9304中间巷冲击地压破坏现场
中间巷轨道掀起
铁板被击穿
南屯矿“2007.3.13” 9304中间巷冲击地压破坏现场
62
46
65
.5
2A
.9
7 .6 6 5 5 0 .4 5 -6
补
36
4. 93
-6
2
南屯矿“2007.3.13” 93上04工作面中间巷 冲击地压事故平面图
切
眼
-6
47
推进120m
2A35
.8
2X29'
2X41
-6 -6
45 43
2X27
-6
°
33
.1
93上02中间巷
轨 道 顺 槽
-63
强排煤粉防治冲击地压的机制与应用_刘金海_姜福兴_孙广京_张治高_谭文峰
• 748 •
岩石力学与工程学报
2014 年
பைடு நூலகம்
煤体冲击力大于煤体受到的阻抗力；(2) 煤体内积
1
引
言
聚的弹性能大于煤体破坏所消耗的能量。强排煤粉 能够防治冲击地压的发生，但根据强排煤粉措施实 施时间不同，其防治冲击地压的机制也有差异。一 般认为，强排煤粉措施用于预卸压时，其防治冲击 地压的机制是改变煤体的物理性质和积聚能量的条 件；而用于解危时，其防治冲击地压的机制是耗散 煤体积聚的弹性能和增加阻抗力。下面通过岩石力 学实验、数值模拟等，验证强排煤粉防治冲击地压 的机制。 2.1 强排煤粉改变煤体物理力学性质 图 1 为岩石单轴压缩全应力–应变曲线，从图 中可以看出，破坏前岩石的应力–应变曲线大致可 以分成 3 段，即初始的非线性 OA 段，线性变形 AB 段，屈服变形 BC 段。这 3 个变形阶段的微观机制[11] 是：OA 段，原生裂隙在受压方向上压密闭合；AB 段，孔隙缩小，弹性能增多；BC 段，新裂纹产生 和裂纹扩展，弹性能减少、岩石扩容。而岩石弹性 其中 σ0， ε0 分别为曲线 模量 E0 的广义定义为 σ0/ε0， 上考察点的应力、应变。可见，弹性模量等于曲线 上考察点处的斜率。由图 1 可知，广义的弹性模量 并不唯一。对照破坏前岩石应力–应变曲线的 3 个 阶段可得：OA，BC 段的弹性模量小，密度也小； AB 段的弹性模量大， 密度也大。 对于同一种岩石材 料，弹性模量与密度正相关。因此，强排煤粉能够 降低煤层的弹性模量，从而增强煤体的变形能力和 降低其积聚应变能的能力。
矿井施工冲击地压所形成的特征及防治措施
矿井施工冲击地压所形成的特征及防治措施黄 贺（兖州煤业股份有限公司南屯煤矿，山东 邹城 ２７３５００）摘 要：矿井施工冲击地压指的是，因高应力影响而聚集很多弹性能岩体或矿体，从而在一刹那释放形成的能量，在释放能量的过程中形成冒落、破坏、气浪、震动、声响等现象。
矿体冲击地压表现为广泛性、多样性、突发性、破坏性等特点。
根据矿井工程冲击地压的特点以及形成因素，然后分析矿井工程冲击地压防治技术，可推动矿产生产的稳定与健康发展。
关键词：矿产资源；冲击地压；特点；防治中图分类号：ＴＤ３２４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２１）０１－０１４７－２The characteristics of rock burst in mine construction and its prevention measuresHUANG He（Ｎａｎｔｕｎ Ｃｏａｌ Ｍｉｎｅ ｏｆ Ｙａｎｚｈｏｕ Ｃｏａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ，Ｚｏｕｃｈｅｎｇ ２７３５００，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｍｉｎｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｒｏｃｋｂｕｒｓｔ ｒｅｆｅｒｓ ｔｏ ｔｈｅ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｌｏｔ ｏｆ ｅｌａｓｔｉｃ ｅｎｅｒｇｙ ｒｏｃｋ ｍａｓｓ ｏｒ ｏｒｅ ｂｏｄｙ ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｈｉｇｈ ｓｔｒｅｓｓ， ｓｏ ａｓ ｔｏ ｒｅｌｅａｓｅ ｔｈｅ ｆｏｒｍｅｄ ｅｎｅｒｇｙ ａｔ ａ ｍｏｍｅｎｔ， ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｒｅｌｅａｓｉｎｇ ｅｎｅｒｇｙ， ｔｈｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｃａｖｉｎｇ， ｆａｉｌｕｒｅ， ａｉｒ ｗａｖｅｓ， ｖｉｂｒａｔｉｏｎ， ｓｏｕｎｄ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｐｈｅｎｏｍｅｎａ． Ｔｈｅ ｏｒｅｂｏｄｙ ｒｏｃｋｂｕｒｓｔ ｉｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ ｕｎｉｖｅｒｓａｌｉｔｙ， ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ， ａｂｒｕｐｔｎｅｓｓ ａｎｄ ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅｎｅｓｓ． Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｆｏｒｍｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆ ｍｉｎｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｒｏｃｋ ｂｕｒｓｔ， ｔｈｅ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｍｉｎｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｒｏｃｋ ｂｕｒｓｔ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ， ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｐｒｏｍｏｔｅ ｔｈｅ ｓｔａｂｌｅ ａｎｄ ｈｅａｌｔｈｙ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｍｉｎｅｒａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．Keywords: ｍｉｎｅｒａｌ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ； Ｐｅｒｃｕｓｓｉｖｅ ｇｒｏｕｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ； Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ； Ｔｈｅ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ基于增加采掘强度、扩大采掘范围、增加采掘深度影响下，矿井工程冲击地压现象的形成概率大大增加。
南屯煤矿下组煤开采突水危险性分析
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２１年 期 ００ 第６
参瞧差 技 斜ｌ
４ ２ ２ 首 采 工作面冲 击地 压预 防措施 ． ．
２５ ０
都在 ６ ０ 以下 。随着开采深度的增加 ， ０ｍ 煤层 中的 自重
应力 随之增加 ， 煤岩体中聚积 的弹性能也 随之增 加 ； 开 采深度越大 ， 冲击矿压发生 的可能性也越大。 （） ２ 矿井主采 ３煤 ， 具有储 存 弹性能 的条件 ， ３煤 顶板为砂岩坚硬顶板 ， 其厚度可达 ５ ｍ以上 ， ０ 容易积聚 弹性能 ， 容易发生冲击地压危险。
一
一
—
Hale Waihona Puke 区。 ２． １ １ ６．
图２ １ ７煤开采十 四灰 突水 系数等值线 图
煤 开采十 四灰 室 突水 系数 图 １中安全区与较危 险区的界 限大致 以 Ｌ 、 。 ０
一
１ ３ １ ４为界 限， ４— 、４— 以东 为极 危 险或较危 险区 ， 分布范 围广 ， ｌ 煤 开采威胁较 大。 对 ６ ２２ １ ． ７煤 开采 十 四灰 室水 系数
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内蒙古呼吉尔特矿区新建矿井冲击地压治理模式探索
内蒙古呼吉尔特矿区新建矿井冲击地压治理模式探索
翁明月;王书文
【期刊名称】《煤矿开采》
【年(卷),期】2018(023)001
【摘要】呼吉尔特矿区深部煤炭资源开发过程中面临冲击地压灾害难题,主要发生临空巷道超前段冲击、工作面临空侧煤壁冲击、临空留巷滞后冲击等3类冲击.基于矿区煤层赋存及开采设计特殊性,针对性提出积极利用保护层开采、推行小煤柱护巷、多盘区跳采等超前防范措施.以葫芦素煤矿为例,提出微震台网优化方法及利用微震数据调节回采速度、判断多采空区联动及断层活化方法.开发"钻-切-压"一体化高效预裂坚硬顶板技术,利用高压水射流切缝为水力压裂提供起始裂纹,操作工艺更为简化、高效,压裂半径可达15m以上,巷帮压力降幅约50%.
【总页数】5页(P60-64)
【作者】翁明月;王书文
【作者单位】中天合创能源有限责任公司,内蒙古鄂尔多斯017020;煤炭科学研究总院开采研究分院,北京100013;天地科技股份有限公司开采设计事业部,北京100013
【正文语种】中文
【中图分类】TD324.2
【相关文献】
1.深埋侏罗系煤层顶板水探放技术实践--以呼吉尔特矿区葫芦素矿井为例 [J], 邸春生;丁湘;黄浩
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南屯煤矿冲击地压防治技术研究与应用(2021)Safety work has only a starting point and no end. Only the leadership can really pay attention to it, measures are implemented, and assessments are in place.( 安全管理 )单位：______________________姓名：______________________日期：______________________编号：AQ-SN-0960南屯煤矿冲击地压防治技术研究与应用(2021)摘要：通过对兖州煤业公司南屯煤矿发生冲击地压现象的现状、特点及影响因数分析，结合矿生声实际，提出并制定了适合本矿条件的冲击地压危险预测方法，如煤岩锋冲击倾向鉴定、煤层压力一变形观测、数值计算、综合指数计算、煤粉钻孔、电测辐射监测等；解危措施是煤层注水、卸压爆破、钻孔卸压等；解危措施效果检验方法是电磁辐射法和钻屑法，从而建立了适合南屯煤矿击地压防治的安全开采体系。
关键词：冲击地压；解危措施；效果检验；安全开采南屯井田位于山东省邹城市西部北宿、太平、城关和中心店境内。
井田东西长10．5km，南北宽4.5km，面积约43．5km2。
其中3煤层分布面积约27．5km2。
九采区位于井田东北部，其范围东至一号井东断层，西到八采区东断层与七、八采区相邻。
北以皇甫断层与东滩井田为界，南至3煤层风化露头。
整个采区呈北宽南窄的不规则四边形，南北长4750m，东西宽1100-2600m，面积约6.5km2。
以前开采过程中没有发生过冲击地压，但随着采深的增加，井田内留下了很多不规则的煤柱，一方面使上覆岩层的空问结构变得更加复杂，另一方面谋柱上的应力叠加相当于把采深成倍地加大了，冲击地压已经成为深部开采的主要安全隐患。
1南屯煤矿9304工作面概况93上04工作面位于九采一分区东部，南侧为93上02工作面采空区(2006年5月回采结束)，北侧为93上06工作面(未准备)，东部与九采边界胶带巷相邻。
地面标高50．11～55．62m，平均52．87m。
井下标高一480～一650m，平均一565m。
工作面长度151．2m，推进长度1644m，93上04工作面自2007年2月7日开始回采，工作面采用伪倾斜长壁综合机械化放顶煤一次采全高全部垮落采煤法，目前工作面已推进118m。
工作面开采煤层为3上煤层，该工作面范围内，3上煤层赋存稳定，煤层的厚度3．40～6．70m，平均5.21m。
煤层结构简单，煤层倾角4～13°，平均10°，开采煤层3上普氏系数f=2～3。
直接顶为粉砂岩、泥岩，0～2.95m，平均1．55m；基本顶为中细砂岩互层，22．40～25．24m，平均23．50m；直接底板为粉砂岩，2．89～5．34m，平均3．94m。
2冲击地压事故矿山压力现象2007年3月13日凌晨1时45分，南屯煤矿93上04综放工作面中间巷发生一起冲击地压事故(图1)。
这次事故造成正在中问巷电站附近工作的3名职工受伤，其中1人重伤，2人轻伤。
南屯煤矿冲击地压显现主要表现在2个方面，一是矿井表现出明显的动力现象，在巷道的开拓掘进与工作面生产过程中经常听到煤炮声；、二是部分巷道围岩稳定性较差，巷道支架损坏、底鼓严重、两帮变形量增大，巷道维护困难。
通过现场观测和矿压资料收集，对南屯煤矿的矿山压力现象进行了总结，其特点如下：1)九采区已开采完5个工作面，未发生过冲击地压事故，该次事故发生前现场也没发现应力变化的前兆信息，事故具有明显的突发性、偶然性。
2)瞬时性。
破坏过程持续时间相当短暂，并产生了强烈震动，强大的冲击波造成了大量煤尘飞扬，发出振动和响声，巨大的能量在瞬时被释放。
2007年3月13日1时45分南屯煤矿地震观测站监测到的震级为里氏2．8，集团公司矿震观测台监测到的震级为里氏2．1。
3)巨大的破坏性。
动力现象发生后损坏支架、破坏巷道甚至造成人员伤亡。
巷道顶底板、两帮移近量大，巷道破坏较严重。
93上04中问巷自工作面煤壁向外35～85m处底鼓，变形量最大1．5m，两帮移近量大约1．4m，13辆电站车被推到煤帮处，约35m轨道被推到电站车侧。
93上04回风巷超前支护段12棵单体支柱弯曲、3棵折断。
巷道1处冒顶，冒顶范围长4m、宽3m、高2．3m。
4)有别于瓦斯突出。
在动力现象发生后，通过现场进行瓦斯含量测量发现瓦斯含量没有明显增加，这就否定了煤与瓦斯突出的可能性。
3冲击地压现象影响因素初步分析随着南屯煤矿开采深度的逐年增加(目前为685m)，煤岩动力现象逐渐显现并趋于严重。
对击地压发生的原因是多方面的，通过系统的分析翻究总结影响南屯煤矿煤岩冲击现象的主要因素为：1)煤(岩)的性质。
南屯煤矿煤的冲击倾向性为强冲击倾向。
2)围岩性质。
主要是顶板岩性和厚度及其吞煤层开采后的可冒性，是影响冲击地压的重要因素。
特别是基本顶为厚层砂岩或其他坚硬岩层、确板也是坚硬岩层结构的煤层更具冲击危险性。
3)开采深度。
开采深度愈大，煤体应力愈高，煤体变形和积蓄的弹性能也愈大。
南屯煤矿93上04工作面目前开采深度在685m，具有开采深度大的特点。
4)地质构造的影响。
通常，在地质构造带日中尚存有一部分地壳运动的残余应力，形成构造曼力。
在煤矿中常有断层、褶曲和局部异常带，冲地压常发生在这些构造应力集中的区域。
南屯煤矿西部基本上是一单斜构造，故垂直和水平应力均，压应力，最易发生冲击地压现象。
5)采煤方法的影响。
采用综放开采技术进季生产的矿井，其影响范围大(一般工作面超前承压力影响范围达60m以上)，应力绝对值增加但集中程度降低。
相对而言，综放开采工作面的冲击地压危险性比单一煤层或分层开采的工作面的击地压危险性小一些，但由于其影响范围大，故工作面周围的冲击地压危险性将会升高。
6)煤柱的影响。
产生应力集中的地点、孤岛形和半岛形煤柱可能受几个方向集中应力的叠加作用，因而在煤柱附近最易发生冲击地压。
南屯煤矿93上04工作面采用3条巷道布置且中间巷沿3上层顶板布置，中间巷与回风巷及运输巷的距离分别为60，91m，开采煤层平均厚度5．21m，所以中间巷与回风巷的煤柱宽度正处在煤柱冲击危险的临界宽度范围内。
在回采93上04工作面中，中间巷掘进形成很大的支承压力，如图2中1号曲线所示。
图3中1号线是采空区见方期间的应力曲线，2号曲线是基预周期来压期间的应力曲线，3号线是基本顶岩渤次断裂阶段的应力曲线。
93上04中间巷所处的采动应力场包含沿走向分布超前支承压力和沿倾向的侧向支承压力。
随着93上04工作面的开采，在不同阶段中，图2的倾向支撑压力与图3走向分布的超前支承压力在一定范范围内叠加，产生很大的应力，共同作用于中间巷煤岩体上，如果叠加应力值达到冲击临界值，则很可能诱发冲击地压。
4.冲击地压治理的措施根据施工技术、现场工作实际、施工观测记录和现场劳动组织管理，南屯煤矿建立了具有南屯煤矿特色的“评价预测、实用解危、效果检验、安全研采”四位一体的冲击地压防治体系，如图4所示。
4．1冲击地压的评价及预测根据对南屯煤矿实际情况的分析和目前预测预报的研究成果，该矿采取了煤岩体冲击倾向鉴定、煤层压力一变形观测、数值计算、综合指数计算、煤粉钻孔、电测辐射监测等方法进行了冲击地压的评价及预测，并取得了良好效果。
4．1．1煤岩体冲击倾向鉴定判别煤层和围岩冲击倾向的强弱，是预测和防治工作的基础。
冲击倾向性是煤岩介质产生冲击破坏的固有能力或属性，是冲击地压发生的必要条件。
根据煤科总院北京开采所岩石力学实验室对南屯煤矿3．煤层冲击倾向性进行的鉴定结果，判定南屯煤矿3．煤层具有强冲击倾向性。
4。
1．2综合指数法综合指数法是在分析各种采矿地质影响冲击地压发生因素的基础上，确定采掘工作面周围采矿地质条件的每个因数对冲击地压的影响程度，以及确定各个因数对冲击地压危险状态影响的指数，将其综合起来就可以形成冲击地压危险状态等级评定的综合指数法。
冲击矿压危险状态是随着采矿地质条件的变化而在时间和空问上发生变化的，综合考虑南屯煤矿的实际情况，得出确定冲击地压危险程度的综合指数为0．84，有强冲击危险；下一步工作面的开采工作应与该危险状态下的冲击地压防治措施一起进行。
4．1．3•钻屑法及电磁辐射监测法预测冲击地压的常规方法主要根据2个条件，一是煤的冲击倾向，二是支承压力带特征，即支承压力峰值大小及其距煤壁的远近。
如果支承压力参数达到临界值，并且煤层又具有冲击倾向，那么冲击地压就有可能发生。
而支承压力带参数的测定，一般多采用钻屑法探测。
煤岩体的受载变形破坏过程及原岩应力区的重新分布变化，一般采用电磁辐射技术探测。
此2项预测预报方法在该矿局域性冲击地压危险预报中得到广泛应用。
4．2实用解危措施煤矿冲击地压防治措施的主要原则是及时查明冲击危险煤层，及时采取综合防治措施，包括区域性防范措施和局部性解危措施。
该矿在区域性防范措施中主要采用了煤层注水，在局部性解危措施中主要采用了卸压爆破、钻孔卸压等方法。
4．2．1煤层注水煤层注水可以使煤的结构发生改变，降低煤体的强度；使得煤体积蓄弹性能的能力下降，以塑性变形能方式消耗弹性能的能力增加。
通过现场矿压观测记录的数据可知：煤层注水后，工作面支承压力的峰值降低，应力集中系数明显降低，顶板下沉速度明显增加，煤层的普氏系数降低，塑性增加。
煤层注水可有效防治和减弱冲击地压的危险性。
结合93上04工作面的实际生产和管理情况，煤层注水采用与工作面煤壁平行的长钻孔高压注水法。
注水和采煤工作基本保持同步作业，但一定保证注水的超前时间应低于3个月，因为随着时间的推移，注水效果会降低。
这种方法可以最大限度地使用机械，而且注水工作可在冲击地压危险区域外进行，比较适合该矿这种具有强冲击倾向的复合煤层。
4．2．2卸压爆破卸压爆破是对电磁辐射技术和钻屑法确定的冲击危险煤体，采用爆破的方法减缓其应力集中程度的一种解危措施。
卸压爆破属于内部爆破，主要作用是使煤层产生大量裂隙，使煤体的力学性质发生变化，弹性模量减小，强度降低，弹性能减少，局部解除冲击地压发生的强度条件和能量条件。
在实施卸压爆破前必须先进行钻屑法检测，确认有冲击地压危险时才能进行卸压爆破，爆破后还要用钻屑法检查泄压效果，此方法在该矿得到具体应用。
4．2．3钻孔卸压采用钻孔卸压可以释放煤体中积聚的弹性能，消除应力升高区。
顶板岩层作用在煤体上，工作面前方煤体所受的压力将有比较大的升高，而钻孔卸压通过钻孔使原来作用于周边围岩的高应力向卸压区以外的岩体深部转移。
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，使煤层泄压、释放能量，消除冲击危险。