冲击地压的成因分析.doc

摘要本文通过忻州窑矿近几年防治冲击地压的监测与科学的防治，总结出一套成功的防治冲击地压的方法，值得在大同地区有冲击地压的矿推广，全国其他煤矿也可以参考。 关键词冲击矿压 监测 防治 忻州窑井田位于大同煤田东北端，井田呈一不对称的向斜构造（忻州窑向斜），向斜轴位于井田中央。近期以来，忻州窑矿11层305盘区连续发生了多起冲击矿压现象，给该矿的安全生产带来严重的威胁。从已发生冲击地压的情况分析，大都发生在采掘巷道，其主要的表现形态为巷道煤壁突然炸帮，深度最大达2.0米，长度30～100余米，巷道支架全部损坏，顶板下沉，底板鼓起，巷道断面收缩，片帮浮煤堆积严重，造成系统受阻，甚至造成风桥、密闭严重损坏，形成安全隐患。因此必须采取科学有效的监测与防治。 一、冲击地压的成因分析 1.地质因素的影响 忻州窑矿的顶板、底板、煤都坚硬，“围岩－煤体”系统更容易积聚高的弹性能，为冲击地压的形成创造了前提条件。现这正在内开采的11层305盘区的围岩物理力学性质见下表 忻州窑矿11层305盘区围岩物理力学性质 2.开采因素的影响 ①坚硬顶板不易垮落或垮落不充分形成拱状冒落，特别是综采工作面顺槽头尾落三角区，在隔离煤域的顶板，在隔离煤柱上形成悬臂梁，造成煤柱应力增高，随着相邻工作面的开采柱上形成应力叠加，当工作面老顶悬梁跨度达到一定长度折断时，则在煤柱上突然加载和释放能量，从而造成冲击矿压的发生。 ②多煤层近距离重复开采，上层煤柱的集中应力向下传递，特别是孤立块段的煤柱，应力集中系数成倍增加，对下层开采造成严重的威胁。 ③盘区双翼布置相向开采、单翼布置往复式开采，造成盘区巷道煤柱产生应力叠加，极易发生冲击矿压。 二、积极进行有效的冲击地压预测预报工作 如何才能够开展积极有效的冲击地压预测预报工作呢经过近几年的工作实践摸索，忻州窑矿形成了一套切实可行的冲击地压预测预报方法。 1．评估待采、掘区域在未开采前的冲击地压危险程度，进行风险预测（早期预测）。 即首先对本矿已发生过和未发生过的冲击地压区域的生产地质条件进行分析，用经验类比法和综合指数分析法评估待采、掘区域冲击地压危险程度和防治级别（如在305盘区11层8511面、8508下面未开采前防冲办对两个采面分别进行了风险评估），将待采、掘区域划分为重点防治区、中等防治区、一般防治区，确定待采、掘区域冲击地压风险程度的高低，这样便可使设计部门及各生产队组和有关领导对待采、掘区域的冲击地压风险程度做到心中有数，采取有效的超前预防措施，因地制宜的提前做好各项防治冲击地压准备，制定防治冲击地压的安全技术方案，从而实现冲击地压的早期预测预报。 2．区域性监测具体地点检测→相结合进行及时预测预报。 即采用电磁辐射法进行区域性监测（侦测出有冲击危险区域）与钻屑法具体地点检测相配合，进行冲击地压的及时预测预报。 对已划定的冲击地压重点防治区域采用电磁辐射监测法进行区域性监测，通过电磁辐射监测结果分析判定区域局部高应力集中区，然后采用钻屑法对高应力区段进行具体地点检测，通过检测即可判别冲击危险程度，若存在冲击危险随即进行解危治理，治理后再进行检测，直到检测确认没有冲击危险后，方可进行生产作业。 2006年在11层305盘区、11层309盘区共施工了222个钻屑孔，取得417组电磁辐射监测数据，这些数据为分析我矿的冲击地压发生机理及规律提供了宝贵的资料，通过对上述数据资料分析总结如下 经钻屑法检测 11层305盘区、309盘区903扩区应力稳定区，每米正常钻粉量为2kg。钻屑法检测冲击地压危险程度的优点是简便、直观，如在11层305盘区8513回采工作面刚形成后防冲办随即采用钻屑法对其5513巷超前工作面的临空侧煤壁东帮与工作面侧煤壁西帮进行了冲击危险性检测，检测结果如下图 11层305盘区8513面5513巷超前工作面35米处临空侧东帮在距煤壁3米处的钻屑量达到18.7㎏是11层305盘区应力稳定区每米正常钻屑量的9倍，证明5513巷临空侧煤柱应力集中存在冲击危险，随后在5513巷临空侧采用双层大孔径钻孔卸压，治理结束后经检测没有冲击危险后，开始正常生产，事实证明8513面尾巷施工的双层卸压孔在回采期间取得了良好的冲击地压防治效果。 钻屑法缺点是检测点和时间不连续，时间上基本为静态，其准确性受测试时间、操作熟练程度、选定测点的代表性等因素影响，在应力集中煤壁片帮大的地点检测存在危险。 用KBD5电磁辐射仪监测通过此法监测发现厚煤层开采工作面如8513面、8511面超前工作面两顺槽内的应力峰值区位置距离工作面较远，且变化较大，多位于90米～150米范围，明显区别于薄或中厚煤层的情况，随回采工作面的推进而有规律的前移。 在工作面顶板相对稳定阶段，检测区域电磁辐射信号比较平稳。 经电磁辐射仪监测放顶煤工作面超前工作面150米顺槽范围内大致呈现两个应力峰值区。 电磁辐射强度最大值的平均值预警值暂定为100mv，脉冲数预警值为9000Hz，当电磁辐射信号峰值达到上述预警值且距靠近回采工作面煤壁，在采场采动扰动下可瞬间诱发冲击地压。 下分层回采面及两顺槽的电磁辐射信号值小于放顶煤回采面电磁辐射信号值。盘区巷道交叉口处的电磁辐射信号值普遍大于其它地点。 Page_Split 三、冲击地压防治 1、选择了合理的开采顺序。 在设计上避免生产盘区两翼工作面同时相向开采。从根本上消除了因两翼工作面同时相向开采而造成的盘区巷道应力叠加而造成的冲击地压频发的状况。如通过及时合理地调整生产衔接部署，暂停11层305盘区南翼8514下工作面的开采，坚决避免两翼工作面同时相向开采，确保了北翼8513工作面的安全开采。 2、工作面推进方向遵循由低向高的原则。 11层305盘区8515、8513工作面北低南高为仰斜式开采，工作面推进由北向南即由低到高，这种推进方式可以大大降低超前支撑应力对两顺槽超前支护范围的影响，减少冲击地压的发生，并有利于后期南翼8516下、8514下工作面的开采。 3、科学合理的留设停采线煤柱。 11层305盘区各回采工作面停采线煤柱由原来的30米加大为60米。停采线煤柱的加大，减缓了11层305盘区轨道巷的应力集中，延长了轨道巷的使用寿命，减少了巷道的维护费用，确保了11层305盘区轨道上山在一定时期内的应力稳定。 4、增强员工冲击地压防范意识。 为增强员工冲击地压防范意识，在井下百米文化长廊中以及各盘区入口处专门对冲击地压防治知识进行了重点宣传，各生产队组也高度重视冲击地压防治知识的宣传。在班前及周二安全学习上反复贯彻冲击地压防范知识，并在生产实践中能够根据实际情况，每天做到合理安排，加强日常工作人员行走路线管理，并尽可能减少人员在两端头及临空顺槽等有冲击危险的巷道内滞留的时间。通过学习防治冲击地压知识，使广大员工熟悉了冲击地压发生的原因、条件、前兆及冲击地压预防、应急的基本知识，提高了员工对冲击地压危害性的认识以及防范冲击地压的意识和能力。 5、加强强制放顶工作。 针对11层305盘区、309盘区厚层状砂岩顶板坚硬难冒的情况，将原放顶步距12米缩短为7～8米，放顶效果十分明显，消灭了采空区悬板，减缓了工作面及两顺槽矿山压力，减小了冲击地压发生的可能性。并且在工作面停采时，对采空区实施了爆破断顶，减小了停采煤柱的集中应力，为后期工作面搬家和后续工作面生产创造了良好的条件。 6、 在有冲击地压危险地段施工大孔径卸压孔。 经检测5511巷临空侧煤柱应力集中，为防治冲击地压事故发生放顶队按设计要求在5511巷临空侧东帮施工了双层大孔径卸压孔，在回采时受采动应力和超前支撑应力影响双层卸压孔受压破碎，这样聚积在煤壁内的大量能量被卸压孔释放掉，并在临空侧煤柱一侧形成一道深约8米的破碎带，深部煤岩体的破坏最多只是造成闷雷样的声响，煤块却冲不出来被阻滞在煤柱深部，不会造成严重的破坏后果，实践证实该措施卸压效果显著，有效地预防了冲击地压事故的发生。 7、加强盘区巷道和回采顺槽的支护。 在11层305盘区轨道巷、309盘区903扩区轨道巷采用锚杆、锚索、金属网、支木柱联合支护方式实施了全断面支护。 回采工作面巷道两帮片帮大时，在两棚腿间支单体柱、支木柱，同时在棚腿与棚腿间背密集木板护帮。 超前支护单体柱均安设防倒装置，即用皮带条及柱卡进行防护。 采用砌护帮片石墙或支设木丛柱的方式加强了各回采工作面顺槽与盘区轨道巷交叉口处的支护。 8、合理的调整回采推进速度。 回采工作面保持均衡稳定的回采速度，避免了因支撑压力急剧变化对冲击地压的扰动，相应的减少了冲击地压的发生。 9、进行宽巷掘进和支护改革。 针对最近305盘区11层2504掘进巷巷道地应力大的特点，果断进行支护改革由钢性支护改为柔性支护，即采用具有防冲抗冲能力的锚网支护和宽巷掘进的积极措施，较好的实现了冲击地压的防治，保证了巷道的安全掘进。 冲击地压防治工作任重道远，必须坚持两个“破除”，一是破除“幻想论”幻想找到一种彻底的冲击地压治理方法是不现实的；二是破除“悲观论”只要方法适当采取措施得力就可减少冲击地压灾害，最大限度的避免冲击地压事故，将灾害控制在可承受范围内。 只要坚持科学合理的开采程序、积极开展冲击地压预测预报、加强生产技术管理，按照冲击地压防治综合措施要求，切实开展各项冲击地压防治工作，就一定能够减少冲击地压灾害，保障矿井的安全生产，促进企业的健康发展。 作者简介穆秉清，男，1960年5月10日出生，山西身大同市人，1981年毕业于大同煤校，1988年山西矿业学院函授毕业采矿，高级工程师，现在大同煤矿集团公司生产技术部工作。邮编037003。联系电话0352-7012917，手机13509784531