工作面冲击危险监测与防治对策研究.pdf

第 3 3卷 第 3 2期 2 0 0 7年 1 1月 山 西 建 筑 S HANXI ARCH I TE v r URE V0 1 ． 3 3 No． 3 2 N o v ． 2 0 0 7 9 5 岩 土 工 程 地 基 基 础 文章编号 1 0 0 9 6 8 2 5 2 0 0 7 3 2 0 0 9 5 0 2 工作面冲击危 险监测与防治对策研究 姜文杰 胥清贵韩跃勇 摘 要 在分析济宁二号煤矿 4 3 0 4 北 工作面发生冲击事故的基础上， 采用 电磁辐射法和钻屑法对冲击危险工作面进 行 了监测， 根据监测结果， 对监测指标超过临界值的区域及时采取卸压爆破措施， 取得 了良好的卸压效果。 关键词 冲击矿压， 危险监测， 防治对策 中图分类号 P 6 3 3 文献标识码 A 1 4 3 0 4 北 工作面概述 兖州矿区济宁二号煤矿 4 3 0 4 北 工作面地面位置为辽沟河 北侧， 济宁市外环路南侧。工作面区域地面标高为 3 5 ． 2 0 m， 工 作面标高为 一5 5 0 ． 4 m～一5 9 7 ． 6 m， 平均为 一5 7 4 ． 0 m。井下位 置为四采区中部 ， 距东南部 4 3 0 5工作面采空区 4 5 m， 南到 4 3 0 4 工作面采空区3 0 m， 西距 4 3 0 4面采空区 3 0 m， 北到设计停采线， 距六采胶带输送机下山 6 2 m。工作面走向长 6 6 1 ． 8 8 m， 倾斜长 为 1 6 3 ． 7 1 5 m。在回采范围内两顺槽及切眼在掘进过程中共揭露 落差 0 ． 6 m～1 m的正断层 4条 ， 该面煤层起伏变化较大， 褶曲发 育。因接续等原因， 与 4 3 0 3采空区之间留下了 2 0 m～3 0 m煤 柱， 如图 1 所示。 4 3 0 3采空 区 凶 甍 图 1 4 3 0 4 北 工作面布置示意图 4 3 0 4 J L 工作面回采四采区北部开采的 3下中偏厚薄煤层。 煤层起伏变化大， 煤层倾 角 2 。 ～1 8 。 ， 平均为 8 。 。局部含一层 0 ． 2 m--0 ． 7 m厚的泥岩夹矸， 北部及南部分 层， 下分层厚度 为 0 ． 6 m左右， 两层间距 0 ． 7 m～1 ． 0 m。煤层走 向总体南部为近 N S向， 倾向 E， 过白庄背斜后走向为 N W 向， 倾向 N E。煤层普氏 系数一般在 1 ． 9 1 左右， 为软～中等硬度煤层。 2 冲击发生情况及原因分析 2 ． 1 冲击发生情况简介 2 0 0 6年 7月 7日夜班约 3 5 0 ， 4 3 0 4 北 工作面正在回采 ， 采 煤机 在机 头处 进刀 ， 截割完毕后 ， 拉移完液 压支架 ， 煤机准 备退 回 煤机在 1 5号--2 2号架 往机尾方向割煤时， 突然一声煤炮， 当时 煤尘飞扬， 后煤炮声断续发生 ， 至 1 1 时恢复平静。运顺侧超前工 作面 1 5 m范围和超前工作面 3 0 m--4 0 m范围内发生冲击矿压 ， 当时采煤工作面在运顺累计侧推进 7 8 ． 5 m。在超前工作面 1 5 m 范围内， 巷道底板鼓起约 0 ． 7 m， 巷道在人行道处高度只有 1 ． 7 m， 运顺三路超前支护单体部分失效， 其 中靠近老空区一路 7棵单体 歪斜， 3 棵倒地 ， 中间一路单体 9棵歪斜 ， 3棵倒地 ， 破碎机向沿空 方向移位约 0 ． 5 m， 另超前段备用单体 2 棵倒地。在超前工作面 3 0 m--4 0 m范围内， 沿空帮最下一根锚杆煤体抛出约 1 t 。工作 面片帮现象明显。 2 ． 2 冲击发生原 因分析 现场用电磁辐射仪监测超前工作面 3 0 m～4 0 m范围， 电磁 辐射强度 3 0 mV～6 0 mV之间， 脉冲数 2 5 0 0 0 ～2 9 0 0 0之间， 脉 冲报警。随后撤出运顺超前段。相隔约 2 h后重新使用电磁辐射 仪和钻屑法监测 ， 指标正常。采煤队开始恢复超前支护段。 4 3 0 4 J L 工作面冲击矿压发生有两个主要原因 1 4 3 0 4 北 工作面与 4 3 0 3工作面中间有 3 0 m煤柱， 受采空区侧向压力与工 作面超前压力叠加时在煤柱上形成较大的应力集中。2 受周期 来压影响， 当时工作面正处在第一次周期来压和第二次周期来压 之间， 悬顶面积大， 煤体积聚的能量大， 截割机头段时， 诱发冲击 矿压 。 3 冲击危险的监测 对 4 3 0 4 J L 工作面采用电磁辐射仪和钻屑法进行监测。电 磁辐射监测方式采用定点监测的方式， 即对运输顺槽采用定点监 测， 从煤壁开始 1 0 0 m范围内， 每 1 0 m设一个监测点； 发现异常 时测点前后每 5 m各增加一个测点。当电磁辐射幅值 E超过临 界值 4 0 m V或脉冲数发生异常， 采用钻屑法监测， 将两者检测结 果 进行对 比， 如果确认处于危险状态就采取解危措施 。采取解危 Appl i c a t i o n o f s t e e l c o nc r e t e s t r u c t u r e i n hi g h- b u i l d i n g MA T a o D E N G H a l - x i a G A OMe i - j u a n Ab s t r a c t I t ma i n l y d i s c u s s e s t h e wo r k i n g p r i n c i p l es a n d f e a t u r es o f s t e e l c o n c r e t e s t r u c t u r e ，s u mma r i z es c o ml T t o n t y p es o f s t e e l c o n c r e t e s t r u c t u r e ，a n d ma k es a s i mp l e i n t r o d u c t i o n o f i t s a p p l i e d a c t u a l i t y ．Fi n a l l y ，i t p r o s p e c t s i t s d e v e l o p i n g t r e n d s ， s O a s t o s p r e a d t h e a p p l i c a t i o n o f s t e e l c o n c r e t e s t r u c t u r e i n p r o j e c t s ． Ke y wo r d s mi x e d s t r u c t u r e ，s t e e l c o n c r e t e s t r u c t u r e ，h i g h b u i l d i n g s t r u c t u r a l s y s t e m 收稿 日期 2 0 0 7 0 7 1 8 作者简介 姜文杰 1 9 6 9 。 ， 男 ， 高级工程师 ， 兖 矿集团济宁二号煤矿 ， 山东 济宁2 7 2 0 7 2 胥清贵 1 9 7 0 一 ， 男 ， 兖矿集 团济宁二号煤矿 ， 山东 济 宁2 7 2 0 7 2 韩跃勇 1 9 7 6 一 ， 男 ， 工程 师 ， 兖矿集 团济宁二号煤矿 ， 山东 济宁2 7 2 0 7 2 维普资讯 ． o ． 2 第 0 3 0 3 7 卷 1。 山 西 建 筑 9 6 年 1 月 ’ 措施后 ， 仍需继续进行监测 ， 直到解除冲击危险。 当采用钻屑法监测时， 以 5 m的间距布置钻孔 ， 孔深 1 0 m， 孔 距底板 1 ． 2 m左右， 钻孔方向为水平垂直巷帮。用煤电钻打测试 钻孔 ， 采用插销式连接的麻花钻杆， 每节长 1 m， 似2 r n i n的钻头， 钻孔的深度为 1 0 m。用弹簧秤称量煤粉的重量， 每钻进 1 m测量 1 次钻屑量。当监测指标超过标准煤粉量的一倍或打眼过程中出现 的钻杆跳动、 卡钻、 劈裂声和微冲击等动力现象时， 必须加密钻孔。 4 防治对策及效果评价 根据电磁辐射和钻屑法的监测结果， 对监测指标超过临界值 的区域及时采取卸压爆破措施。 1 卸压爆破的施工方法 卸压爆破钻孔采用煤电钻 、 麻花钻 杆配合 似2 n l i t l 钻头施工， 炮眼距底板 1 ． 5 m左右 ， 炮眼角度平行 于底板、 垂直于煤帮， 爆破采用 MF B - 2 0 0型发爆器起爆， 每次同 时起爆孔数为 3 孔～5孔。 2 爆破参数的选择 爆破孔的深度取8 m～1 0 m， 爆破孔布置 及装药量一般根据眼深等具体条件而定， 取 5 m 的间距布置钻 孔 ， 每孔装药长度一般不大于孔深的一半， 炸药采用塑料软管防 护式反向装药 ， 每孔均匀布置 2个～3个同段毫秒延期电雷管， 孔 内并联连线 ， 孔问串联连线。 爆破后用电磁辐射及钻屑法对卸压爆破后的解危效果进行 检验 见图 2 ， 检测结果表明爆破卸压措施效果明显。爆破后检 测如果仍存在冲击危险， 必须进行二次爆破 ， 直至冲击危险解除 为 l E 离切眼的距离 2 0 0 6 年 7 月 1 0日早班放炮 前 【 x x 1 0 0 0 00 0薹 【x x 】 ■一 强度平均值 一 一 ▲脉冲平均值 ／ ， ＼ 、t 一 ～ - ／／ ，， ＼ 1 、＼ ／ ／ ＼ I ＼ ～ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ● ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ 离切眼的距离 2 0 0 6 年 7 月 1 0日早班放炮后 图 2 爆破卸压前后电磁 辐射检测 结果对 比 5 结语 文中在分析4 3 0 4 1 t 工作面发生冲击事故的基础上， 采用电 磁辐射定点监测和钻屑法监测方案对冲击危险工作面进行 了监 测， 同时根据电磁辐射和钻屑法的监测结果， 对监测指标超过临 界值的区域及时采取卸压爆破措施， 取得了良好的卸压效果。综 合上述实践， 得出了如下结论 1 冲击矿压的发生是有规律的， 一般在冲击矿压危险性高的 区域， 电磁辐射值就高 ； 煤粉检测表明， 冲击矿压危险性高的区 域 ， 在煤粉钻施工过程中， 钻屑量也特别多。 2 冲击矿压的发生是一种能量积聚与释放的过程， 对冲击矿 压危险区域进行准确的预测预报是安全生产的保证。一般来说 ， 工作面煤炮频繁 ， 说 明煤层中聚积有大量的能量， 通过煤炮的形 式在逐步释放。如果在正常时煤炮较多， 之后突然沉默， 无煤炮 等释放能量的现象， 说明煤层在聚积能量， 当能量聚积到一定程 度之后 ， 就有可能突然释放， 形成一次大煤炮或冲击。 3 监测结果表明， 济宁二号煤矿冲击矿压的发生受下列因素 量 蕾 影响 首先是煤柱的不合理留设， 造成了采动过程中较大的应力 集中； 其次为受背斜等地质构造的影响； 最后周期来压及割煤移 架等工序是发生冲击的诱发因素。 4 实践表明， 卸压爆破措施是可靠有效的。只要爆破效果达 到相应要求， 就能够控制冲击矿压的发生。在 4 3 0 4 1 t 工作面共 进行卸压爆破 1 7 次 ， 使冲击矿压这一自然灾害得到了有效的控制， 保证了工作面的安全生产， 取得了良好的社会效益和经济效益。 参考文献 [ 1 ] 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， 2 0 0 1 ． 1 0 ． [ 2 ] 张志强， 关宝树 ， 翁汉民、 冲击地压发生条件 的基本分析[ J ] ． 铁道学报， 1 9 9 8 ， 2 0 4 8 2 8 5 ． [ 3 ] 赵本钧， 腾学军． 冲击地压及 防治[ M] ． 北京 煤炭工业出版 社 ． 1 9 9 4 ． [ 4 ] 钱鸣高， 刘听成． 矿山压力及控制 修订本 [ M] 、 北京 煤炭工 业 出版 社 ． 1 9 9 1 ． S t u d y o n t he mo ni t o r i n g a n d c o n t r o l o f t he wo r ki n g f a c e b u r s t ha z a r d J I A NG We n - j i e X U Q i n g - g u i HA N Y u e - y o n g Ab s t r a c t B a s e d o n t h e b u r s t a c c i d e n t o f t h e wo r k i n g f a c e 4 3 0 4 n o r t h i n J i n i n g N o ． 2 c o a l mi n e ，t h e p a p e r t o o k t wo me t h o d s ，t h a t i s ， t h e e l e c t r o ma g n e t i c e mi s s i o n me t h od a n d t h e d r i l l i n g me t h od ，t o mo n i t o r t h e b u r s t h a z a r d wo r k i n g f a c e ．Ac coMi n g t O t h e r e s u l t s ，p r e s s u r e r e l e a s e b l a s t i n g me a s u r e wa s t ook i n t h e a r ea wh i c h e x c e e d i n g c r i t i c a l v a l u e a n d a c q u i r ed g o o d p r e s s u r e r e l e a s e e f f e c t ． Ke y wo r d s r o c k b u r s t ， h a z a r d mo n i t o r i n g ， p r e v e n t i o n a n d c o n t r o l 维普资讯