冲击矿压防治.ppt

第一篇冲击矿压概述,冲击矿压是严重威胁矿井安全生产的煤岩动力灾害现象之一，世界上主要的采矿国家都发生过冲击矿压。在我国有近100对矿井发生过冲击矿压，而且随着矿井开采深度的不断增加，冲击矿压的危险和危害也日趋严重，冲击矿压的机理极其复杂，影响因素众多。,冲击矿压以其突然、急剧、猛烈的破坏特征对煤矿、金属矿井、隧道等的正常生产轻则构成严重影响，重则造成巨大的经济损失和人员伤亡。随着井工矿井开采深度的增加，冲击矿压的危险也在逐步增加。原来没有发生过冲击矿压的矿井，现在也开始发生；原来发生过冲击矿压的矿井，现在冲击发生的强度越来越大，次数越来越多。,一、冲击矿压的基本特征1、突然性。主要表现为冲击矿压发生前没有明显的征兆，难于事先准确确定发生的时间、地点和强度。从以往发生事故后脱险人员描述中，冲击矿压发生前有下列现象板炮声突然频繁、煤壁有连续声响、煤壁突然外鼓、有较大的煤炭突出、围岩活动明显加剧等。,2、瞬时性。主要表现为发生过程极为短暂，象爆炸一样伴有巨大的声响和强烈的震动，一般持续时间为10秒以内。3、破坏性。表现为煤层冲击、顶板冲击、底板冲击等相互组合，片帮和煤炭抛出，顶板明显下沉、底板突然开裂鼓起甚至接顶、煤体突然破碎并从煤壁抛出，破坏巷道支护，造成人员伤亡。,三河尖矿历史上自1991年5月首次在7110工作面材料道发生冲击矿压以来，至今己发生破坏性冲击矿压25次（1998年12月6日发生的冲击矿压事故，在工作面内有近30m范围采煤机及输送机向采空区侧移动达400mm，50m范围内支架被挤倒（歪），工作面以外的材料道等近500m因煤壁片帮而堵死。2000年4月17日1525时在7204工作面发生的一次严重冲击矿压事故造成4人伤亡），其中工作面内发生冲击矿压22次，严重威胁矿井的安全生产，冲击矿压已成为三河尖煤矿主要的自然灾害之一。,二、三河尖矿冲击矿压的成因三河尖矿采掘工作面的冲击矿压受多种因素所制约，其中主要制约因素有1、煤层具有冲击倾向性根据原煤炭部北京开采所鉴定结论认为三河尖煤矿主采煤层7、9煤层具有冲击倾向，属冲击矿压危害严重的矿井之一，其鉴定结果参见下表。,7、9煤冲击倾向鉴定结果,2、采矿活动的诱发由9112、9101工作面开采及冲击矿压发生过程可知，其冲击矿压的发生均为采矿活动的诱发，事故发生时，工作面进行的主要工序是落煤爆破及其回柱工序，这些现象说明冲击矿压的诱发与采矿活动是密不可分的；另据7204工作面的冲击矿压发生规律，其冲击矿压与顶板断裂及失稳有较为密切的关系。,3、工作面处于高应力区三河尖矿9煤中所发生的5次冲击矿压均是处于7煤煤柱之下，除此之外，在其它地段尚未发生冲击矿压现象，仅此足以说明7煤煤柱的高应力作用。三、三河尖矿历年来的冲击矿压发生特点及形式（一）冲击矿压发生特点,1、采矿活动诱发的冲击矿压在回采过程中，因采场的不断扩大，顶板悬露的面积逐渐增大，达到一定跨度后，其弯曲下沉而形成的势能逐渐加大，使顶板处于亚稳定状态，爆破落煤及回采作业使相对稳定的顶板平衡状态发生破坏，同时爆破作业又对煤体或顶底板产生一定的震动冲击，并在爆破孔周围形成自由面，爆破对煤体或顶底板产生的压应力被煤体和顶底扳吸收后，,原本处于亚稳定状态的煤体和顶底板，必然将自重产生的势能加上吸收的动能以加速度的形式寻找新的平衡，即产生新的动能，受压应力影响区域的煤体或顶底板随即产生反抗性，当新的动能超过煤体的最大抵抗值时，必然在自由面相对较多的弱面释放，使煤体产生急剧破坏，形成冲击矿压事故。,三河尖矿发生此类冲击矿压，损失最严重的是2000年4月17日1525时，发生在7204工作面材料道和降低材料道的事故，两道超前90m巷道均受到破坏，距工作面15～60m范围的巷道基本被堵实，造成4人伤亡。2、坚硬顶板运动的影响三河尖矿西翼顶板均为砂岩顶板，完整性较好，工作面回采后，随着工作面的推进，顶板因自重缓慢弯曲下沉，因工作面煤壁的支撑作用，在缓慢弯曲下沉及折断垮落过程中完成了由势能向动能的转换，并作用在靠近采空区的支固点处（未采动的煤壁），使,靠近工作面的煤壁内产生大的应力集中，在集中应力的作用下，煤体内的固有的三向应力平衡状态被改变，工作面煤壁内的煤体在寻找新的平衡时，因集中的应力远大于煤体的支承能力，加上工作面或巷道存在的自由面无法有效约束煤体的内部活动，使煤体在瞬间向工作面或巷道内迅速抛出，形成冲击矿压事故。三河尖矿发生此类冲击矿压，破坏最严重的是1998年8月30日1930时，在7204工作面内因老顶初次来压发生的冲击矿压事故，运输道上帮片帮高3m，深2m，巷道积炭2m厚，推倒运输巷超前支架15棚，造成工作面内运输机向老塘侧70立起，工作面内堆积0.5m左右的浮煤。,3、煤柱区域形成高应力区的影响在回采过程中，自切眼开始，随着工作面的推进，靠近工作面的煤壁因顶板自重应力的作用，出现应力集中现象，此应力并经过煤体向底板内传递，而在回采过程中形成的孤岛煤柱，其相临采空区的煤壁均因应力集中而出现叠加的集中应力现象，使整个煤柱成为一个极大的压应力源，一旦集中应力远大于煤体的承载极限，就极容易发生冲击矿压，加上煤柱的顶底板均为完整性好、质地坚硬的砂岩，使得影响范围进一步扩大。三河尖矿发生此类冲击矿压达11次，例如，2000年3月11日0426时，9112工作面过上层煤柱影响区域期间，在运输道发生的冲击矿压事故。,（二）、冲击矿压的表现形式及分类主要是煤体冲击，冲击事故发生时伴有巨大声响、形成大量的煤尘、产生冲击波，工作面或巷道两帮的煤体在瞬间向工作面或巷道内迅速抛出堵塞巷道、移动或掀翻工作面及巷道设备、推倒支架、底鼓、顶板下沉，持续的板炮掀翻工作面内或巷道内设备、推倒支架，造成人员和财产损失。,冲击矿压根据显现的强度不同，可分为1、弹射。一些单个煤岩碎块从高应力状态下的煤岩体上射落，并伴有强烈的声响。2、矿震。煤岩体内积聚的能量释放的一种形式，俗称“煤炮”或“板炮”。3、弱冲击。煤岩碎块从高应力状态下的煤岩体上抛向采掘空间，产生大量粉尘，破坏性不大。在瓦斯煤层中，可能产生大量的瓦斯涌出。4、强冲击。煤岩体急剧破坏，大量的煤岩抛向采掘空间，形成大量的粉尘并产生冲击波，对采掘空间的支架和施工人员造成极大的损坏和伤害，破坏性大。,第二篇安全防冲,第一章冲击矿压监测技术,一、综合指数法影响冲击矿压的主要因素有地质方面的因素（如开采深度、煤层的物理力学特性、顶板岩层的结构特征、地质构造等）；也有开采技术方面的因素（如上覆煤层的停采线、残采区、采空区、煤柱、老巷、开采区域的大小等）。根据对这些冲击矿压影响因素的分析，确定各个因素对冲击矿压危险状态影响的指数，将其综合起来，就是冲击矿压危险状态等级评定的综合指数法。,二、电磁辐射法观测采用KBD-5电磁辐射监测仪，对预先设置的各个测点每天派专人进行监测，电磁辐射数据每班进行处理和分析，若电磁辐射值出现异常时，及时安排卸压处理并通知相关单位。三、钻屑法检测根据工程类比法，当钻粉量大于正常钻粉量1.5倍时，则可判定所测地点有一定的冲击危险；若打钻过程中出现卡钻、吸钻、煤炮增多等异常现象，则可判定所测地点存在冲击危险；同时对采用电磁辐射法测出数据异常的地点，最迟在16小时之内采用钻屑法进行复查。,四、微震法记录冲击矿压的发生及卸压爆破时诱发的震动，分析震动发生的趋势及震动能量变化趋势，以每日正常接收的信号为依据，根据震动信号的多少和震动能量的大小来对冲击矿压的危险程度提出预测。五、常规矿压观测对支柱的初撑力和工作阻力进行观测，观测数据每天进行处理分析，掌握顶板动态。,第二章冲击矿压治理技术,一、煤层卸载爆破根据工程类比法，通过监测，当电磁辐射值变化异常、钻屑法检测时出现吸钻或钻杆卡死及孔内冲击、钻粉量增大等严重动力现象时，必须对有异常区域采用煤层卸载爆破法进行卸压处理。1、煤层卸压爆破钻具采用MSZ1.2型煤电钻或QFZ-22轻型钻机钻眼，Φ42mm、L1000mm麻花钻杆、Φ42mm麻花钻头。,2、炮眼布置炮眼布置在煤层内，垂直于煤壁、平行于层面。工作面内间距5～10m，巷道内间距5～15m，炮眼口距底板0.6～1.0m；炮眼直径42mm，炮眼深度5～7m。3、爆破参数采用2级煤矿许用炸药，原则上在每孔装药3kg、雷管3发（可根据现场实际调整装药量和雷管数），采用正向装药爆破，装药后剩余眼孔应封满炮泥（黄泥、水炮泥），封孔长度不少于1m，并按孔内、孔间串联方式连线引爆，一次装药一次起爆。,二、顶板深孔爆破1、钻具及爆破器材采用风动锚杆钻机钻眼，φ22mm、L1000mm六棱钻杆、φ32mm旋转式金刚石钻头。2、炮眼布置自工作面上下出口向外沿巷道两帮，每隔2～2.5m布置孔位，顶板孔与顶板夹角70～80，孔深6～7m（大于直接顶或老顶厚度的一半）。,3、爆破参数采用2级煤矿许用炸药，原则上在每孔装药3Kg、雷管3发（可根据现场实际调整装药量和雷管数），正向装药爆破，装药后剩余眼孔应封满炮泥，封孔长度不少于1m，按孔内、孔间串联方式联线引爆，每次装药孔一次联线同时起爆。三、煤层高压注水,1、注水孔自工作面煤壁超前15m处开始布设、向外基本采取等距离排列，间距10～15m，钻孔直径不小于42mm、不大于50mm，深度不小于15m，钻孔垂直于煤壁、平行于层面，孔口距底板0.4～0.8m。2、封孔长度不小于5m，不得漏水，符合封孔要求。3、每班注水两次，每次注水时间不少于３小时，注水时，其过程要符合三河尖矿冲击矿压煤层安全开采实施细则第40条的相关规定，并测量注水水压、注水量，做好相应的记录工作。,四、有冲击矿压危险的采掘工作面还必须做好如下工作1、巷道采用锚梁网支护或可缩性支架支护，断面10m2以上，巷道交叉点、工作面及地质构造处应加强支护，掘进迎头应清头交窑。2、采掘头面施工单位要提前编制施工措施，并在措施中明确规定工作面爆破时躲炮距离半径150米，躲炮时间30分钟以上，躲炮地点必须宽敞，支架必须完整牢固，设备必须捆扎牢固并固定于一帮，人员不得躲在巷道交岔口、设备仪器集中区域，不得躲在各种设备之上，同时在作业规程、措施中，明确避灾路线，并在施工前向工人传达清楚。,第三章冲击矿压事故应急预案,1、发生冲击矿压区域的作业人员按作业规程所定的发生火灾时的避灾路线撤至距发生冲击矿压区域进风侧200m以外的安全地带。2、当采掘工作面发生冲击矿压事故时，跟班区长、班组长应立即清点人数，跟班区长、班组长或其它人员应立即用电话“紧呼”与调度室联系，汇报事故性质、地点及遇难人员情况，现场指挥抢救遇险人员，当救护队员赶到后，调动力量，积极参加事故的抢险工作。3、当采掘工作面发生冲击矿压事故时，矿调度室立即汇报矿值班领导及有关矿领导和集团公司调度室。矿压科及时抽调电磁辐射仪对冲击矿压现场进行检测，判断该区域和地段的冲击危险性是否降低、减弱或升高，如有所升高时，立即撤出所有人员，待采取相应措施后方可继续作业。,4、处理事故区域，应由外向里加固和修复破坏的支架，清理堵塞物，尽快抢救遇险人员。5、如冲击矿压事故抛出的煤岩造成巷道堵塞，应尽快疏通巷道并恢复通风，无法采用系统或局扇等供风时，应用钻孔或压风管向事故区供风。6、在事故区域及时进行洒水除尘，防止煤尘飞扬造成事故扩大。7、如造成大面积冒顶，应编制专门的安全措施进行处理。8、矿压科及时勘查冲击矿压事故现场，对冲击矿压发生的征兆、发生经过、有关数据及破坏情况进行全面、准确调查分析，填好冲击矿压记录和统计表，报送集团公司防冲办公室。,第三篇防冲相关制度,第一章冲击矿压危险区域实行“准入”的制度,随着矿井开采深度的增加，冲击矿压危险区域将日趋增多，严重影响矿井的安全生产，为了提高危险区域的安全可靠性，实现其有序生产。除专职防冲人员要严格落实各项解危措施外，在此区域的施工人员还应认真实行冲击矿压危险区域的“准入”制度。1、冲击矿压防治技术人员对所有冲击矿压危险区域进行认真分析，对已分析出的危险区域在现场悬挂防冲警示牌。2、对冲击矿压危险区域除冲击矿压防治人员外，其他单位的所有施工人员必须在冲击矿压防治负责人（技术负责人）对资料进行分析，相关数据无异常变化时，经同意后，持“准入单”方可进入这些区域进行施工。,（1）、在冲击矿压危险区域内成建制的施工单位负责人，每班必须在施工前将现场施工负责人及参加施工人数报告给矿调度室备案。（2）、成建制施工单位必须配备的相关人员，如瓦检员、安检员、总调现场管理人员等也应报矿调度室备案，这些人员的配备以每班1人/工种为准。（3）、其他每次进入冲击矿压危险区域的零星施工人员及管理人员必须携带冲击矿压防治负责人（技术负责人）发放的“准入单”方可进入。,4、冲击矿压防治负责人（技术负责人）在发放“准入单”及同意冲击矿压危险区域施工前，必须对近期实测数据进行综合分析，当出现下列情况之一时，不得发放“准入单”①微震系统收集的信号量明显异常；②电磁辐射仪参数异常；③冲击矿压危险区域内煤粉量钻检施工时，钻孔内动力现象明显；若上述三种情况同时出现时，应及时进行现场卸压解危，否则应通知施工单位暂停作业。5、安检部门做好准入制的检查工作，凡应该携带“准入单”而未携带者、施工单位未将现场施工负责人及参加施工人数报告给矿调度室备案的，按“三违”论处。,第三章回采服从防冲制度,在生产与防冲发生矛盾时，坚持先解危后生产，同时在回采过程中，尽可能将原来使用的高档普采工艺改为炮采或机炮结合的回采工艺，减少了在危险区内落煤时的作业人数，由冲击矿压发生过程可知，其冲击矿压的发生均为采矿活动的诱发，事故发生时，工作面进行的主要工序是落煤爆破及其回柱工序，而且其表现形式是底板的震动，在底板震动强度较大时还伴有煤体的片帮，这些现象说明冲击矿压的诱发与采矿活动是密不可分的，因此在工作面采取机炮结合的回采工艺是防止冲击矿压发生的有效手段，即在煤层距底板0.6～1m处，平行煤层层面，布置一排炮眼，间距0.8～1m，进行爆破落煤；为减少人员进入,煤壁区的时间和次数，爆破后再采用采煤机扫煤。此举不仅能降低煤体的强度，减少有人工作时的采煤机直接割煤对煤体及顶底板的扰动，同时爆破落煤工艺又能通过炸药爆炸瞬间产生的冲击，加大了对煤体和顶底板的扰动，从而使得积聚在煤体和顶底板中的一部分弹性能在无人工作时得以释放，从而实现控制冲击矿压及较强烈震动的发生时间和强度，达到实现人身安全的目的。并对爆破作业躲炮时间和距离等制定了严格的定量规定，即爆破作业躲炮时间30分钟以上，躲炮距离不少于150m，从而大大增强了采煤工作面的安全可靠性。,谢谢,ThankyouverymuchByebye,