冲击地压机理及防治

冲击地压机理及防治（精选十篇）

冲击地压机理及防治 篇1

关键词：冲击地压,煤体,顶板,防治

龙煤集团黑龙江省有四个矿区:鸡西、鹤岗、双鸭山、七台河矿区, 煤层赋存条件复杂多样, 近十几年来各矿区不同程度发生冲击地压显现, 并随着开采深度增加冲击地压矿井数量逐渐增加。随着开采深度的逐渐增加, 冲击地压会越来越复杂, 加上煤矿冲击地压发生在工作面和浅埋深煤层中的特殊性, 故冲击地压防治形势依然严峻, 防治技术任重道远。

1两种类型冲击地压发生的机理

1.1煤体压缩型冲击地压机理分析。

煤岩体结构中的一部分材料是要在超过峰值强度的塑性区工作。尤其煤体, 抗压强度低于围岩的抗压强度, 是煤岩结构中的薄弱部分。煤岩结构的变形向某一特定区域区域集中, 煤岩结构系统由平衡态向非平衡态, 当受到外界扰动时, 煤岩结构失稳而产生煤体压缩型冲击地压。

1.2顶板断裂型冲击地压机理分析。

顶板的稳定性主要受拉应力控制, 岩石微破裂的发生、发展是拉伸破裂的结果, 每一次拉伸破裂都是拉伸失稳释放能量的过程。顶板岩层突然断裂, 产生大裂缝, 使得弹性能迅速释放而发生顶板断裂型冲击地压。

2冲击地压防治主要措施

2.1制定下发了《冲击地压防治管理规定》, 冲击地压矿井成立了防冲科室, 健全各项管理制度。

根据矿井生产接续安排, 对冲击危险区域超前进行排查, 组织编制冲击地压防治年度计划及五年规划。矿井开拓延深时编制防冲专项设计。采掘工作面生产或施工前, 必须进行冲击危险性评估, 并编制防冲专项安全技术措施。同时组织开展专业技术培训, 不断提高冲击地压专业知识水平和防范意识。

2.2强化设计管理, 避免形成高应力集中区。

严格执行冲击地压煤层开采相关要求, 保证主要硐室、开拓巷道布置在稳定岩层或无冲击地压煤层中。严格按程序进行回采, 避免由于开采顺序不合理形成孤岛工作面等高应力集中区。相邻工作面切眼、停采线保证对齐, 防止形成不规则煤柱, 厚煤层分层开采时候, 下层工作面切眼或停采线要内错或重叠布置。

3防治冲击地压的具体方法

3.1煤层注水预防冲击地压。

煤层注水既可以用于区域性预防危险的发生, 又能应用于已有危险的区域进行解危, 而且是有希望对顶板冲击地压进行有效防治的措施。煤层注水可以通过改变煤的物理力学性质。第一就必须让水能够进入煤体裂缝孔隙之中, 能与煤体表面接触。通过水与煤接触, 水可以对煤层起一定的作用从而改变煤层性质。水在煤表面上的铺展实质上是在煤的裂隙、孔隙内表面形成铺展, 在煤的裂隙、孔隙的表面以及表面上的煤分子与离表面一定深度以下的煤分子受力情况是不一致的。煤层注水是沿煤层平面向煤体钻孔, 第二通过钻孔将水注入煤层。实际上是一个从钻孔附近由近及远逐步向周围煤层一个水驱气过程。将煤层视为均质而且各向同性的单一孔隙介质, 流体在孔隙中的流动符合达西定律, 忽略重力的影响。

以一孔为例来研究注水驱气时的动界面运动规律。设定钻孔半径为rw、水气动界面半径为rc, 动界面的位置在整个注水过程中随时间t而变化也即动界面位移是时间和位置的函数。 (图1)

3.2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.研究主要用煤样动态破坏时间、弹性能指数和冲击能量指数3项指标综合判别煤的冲击倾向的实验方法。

3.3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, 确定各种影响因素的权重, 然后利用综合评价的方法评价发生冲击矿压的危险性.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间上发生变化的, 综合考虑煤矿的实际情况。

4冲击地压防治技术路线

煤矿在后续的矿井开拓准备和开采中, 应遵循以下冲击地压防治思路:防治结合、先防后治、以防为主。即优先进行冲击地压区域防范设计, 以冲击地压危险预评估为基础, 分阶段和分区域进行冲击地压的动态防治。根据煤矿特点及前期冲击地压防治情况, 为煤矿制定冲击地压防治技术路线见图2。

5冲击地压防治原则

5.1煤层的开采需要提前进行煤层冲击倾向性鉴定。

5.2矿井开采设计时, 要仔细研究分析冲击地压防治, 完成采掘接续与冲击地压防治接续同步。

5.3工作面开采前, 通过对地质因素和开采技术因素综合分析, 对煤矿冲击地压危险预评估, 并将冲击危险性进行等级划分。巷道掘进前, 对整条巷道进行冲击地压危险预评估, 不同等级的危险区域采取不同的支护方式。巷道大变形区域要采取卸压、让压和相关支护相结合的方式。

5.4监测手段和防治措施要依据煤矿实际条件不断优化, 新的技术措施要借鉴使用。

5.5煤矿开采工艺要符合防冲要求, 工作面支护设备要合理选型, 防护切实有效。

5.6应该做到最大地应力方向采煤与掘进平行, 避开最大地应力与采动应力也就是侧向支承压力、超前支承压力叠加而造成煤体应力集中。

5.7采取相应方式方法减弱煤体冲击倾向性, 增大能量释放范围和空间, 控制能量的突然释放与加载, 减弱底板中的支承压力, 首先开采无冲击倾向性和无冲击危险煤层, 降低冲击危险煤层的应力集中。

6结论

冲击地压机理及防治 篇2

新汶矿业集团有限责任公司

关于印发《深化冲击地压及顶板防治 专项行动实施方案》的通知

各生产矿井，伊犁能源、内蒙能源： 现将集团公司《深化冲击地压及顶板防治专项行动实施方案》印发给你们，请认真贯彻执行。新汶矿业集团有限责任公司

2016年1月13日 深化冲击地压及顶板防治专项行动实施方案

为贯彻落实集团公司《2016年安全生产工作决定》（新矿安字〔2016〕1号），进一步加强冲击地压及顶板防治工作，夯实企业及矿井安全生产基础，经集团公司研究，决定在2016年全年内开展深化冲击地压及顶板防治专项行动。实施方案如下：

一、总体要求

坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的安全生产方针，树立“超前防冲治灾”理念，以实现采掘地点防冲及顶板安全为目标，加强冲击地压工作流程、巷道支护设计、深部巷道支护、巷修，大倾角、破碎顶板工作面的管理；加强区域公司和矿井的防冲及顶板主体管理责任落实；加强隐蔽工程防治与考核；加强冲击地压及顶板防治措施的落实，全方位、全过程开展冲击地压及顶板防治工作，确保矿井顶板安全。

二、活动内容

（一）抓住主线，确定重点，持续抓好冲击地压防治工作。

1.严格生产接续管理和防冲年度计划执行。各单位要严肃生产接续管理，严格按照集团公司审定的生产接续组织生产，严禁私自、随意调整生产接续，当生产接续受到各种因素影响确实需要调整时，必须提前向集团公司提出申请并取得同意后方可实施。严格防冲计划执行，严禁开采防冲计划外地点，依据防冲计划及集团公司批复意见，确定防冲管理重点，抓住关键节点，有序开展防冲工作。集团公司将通过防冲论证、防冲专项检查、安全评价等方式对各单位防冲年度计划执行进行管控。未经集团公司同意，私自调整生产接续或未按照防冲计划组织生产的，集团公司将责令停止生产，情节严重者将按照有关文件进行责任追究。2.开展防冲标准化体系建设活动。在严格落实现有防冲体系的基础上，从采掘布局、机构人员、制度流程、装备器具、监测卸压、技术管理、人员培训、措施落实等方面，进一步规范和完善防冲体系建设，突出规范流程、细化标准、量化考核，推动“防冲体系”向“防冲标准化体系”发展，实现防冲体系建设的“提档升级”。要参照有关标准和要求，制定防冲标准化体系实施细则及评定标准，形成一套操作性强、指导性强的评定体系。防冲标准化体系建设活动要制定具体目标，分步实施，一季度完成评定标准的制定，二季度进行试套，三季度正式实施，确保防冲工作扎实推进。

3.突出抓好内蒙能源防冲体系建设工作。内蒙能源必须高度重视并加快防冲体系建设工作。2015年是内蒙能源防冲体系建设的“启动年”，2016年是该项活动的“推动年”，是集团公司冲击地压防治工作重点之一。内蒙能源要严格落实《关于加强内蒙能源冲击地压防治工作的通知》（新矿安字[2015]190）有关要求，参照老区矿井防冲体系建设标准，完善机构，配齐人员，健全制度，配置装备，优化布局，加强监测，超前卸压，确保上半年完成防冲体系建设。集团公司生产技术部和安全监察局将通过防冲评估、专项督查等方式，加大对内蒙能源防冲工作的督查。4.抓好特殊时期、地点和环节的防冲及顶板管理。抓好元旦、春节及两会、国庆假期及临时性停产放假期间的防冲及顶板管理。防冲采掘地点停产前、复工前必须进行防冲监测，确认无冲击危险后方可停产或复工，假期间微震监测、应力在线监测等系统要保持正常运转；回采工作面严禁停在初次、周期来压，断层构造区、淋水区、煤柱区等特殊位置，停采前必须加强工作面支护；掘进巷道停产前必须将永久支护到迎头。抓好工作面安装、初采、末采、搬家，掘进巷道开门、预透期间的顶板管理；抓好大倾角、破碎顶板工作面及过断层构造区、淋水区、老巷等特殊地点安全技术措施落实；抓好掘进巷道复合顶板、托顶煤、长距离单孔送巷、小煤柱（无煤柱留巷）送巷、过地质构造带、应力集中区、淋水带、三岔门、四岔口、老巷揭露区及巷修等特殊地点的顶板管理。长城五矿、长城三矿、伊新煤业和金黄庄矿业等新投产矿井要加强生产技术及顶板管理，首采工作面必须安装矿压在线观测系统或其它观测系统，加强对首采工作面矿压观测及分析，加强工作面初次、周期来压，初次放顶（顶煤）期间的支架、支柱工作阻力观测及支护质量管理，确保首采工作面支护可靠。工作面结束后必须及时对支架适应性、矿压观测数据等情况进行总结，并形成报告上报集团公司生产技术部备案。

5.强化采掘关系预警和防冲监测预警。

（1）采掘关系预警。各单位必须牢固把握“布局合理、防治到位”的关键点，实施采掘关系预警管理。一是要从设计和生产布局入手，按有利于防冲的原则，强化矿井生产接续管理，合理集中生产，避免应力集中。严格近距离煤层群巷道布置、开采顺序及停采线管理，严禁乱留不规则煤柱，严禁开采孤岛煤柱面；二是加强采掘地点距离动态管控，对其实施预警管理，每旬按时上报采掘地点预警管控表。各采掘地点间的安全距离要满足以下要求：掘进巷道之间距离不小于150米，回采面与掘进巷道之间距离不小于350米，回采面之间距离不小于500米。

（2）防冲监测预警。各单位要严格按照集团公司“杜绝黄色预警、避免红色警报”的监测目标，按照集团公司审定的设备购置计划，逐步购置微震监测、应力在线监测（包括掘进应力在线监测）等系统，加强技术管理与监测设备的有机结合，加强设备操作与维修保养，不断提高矿井防冲监测预警能力。同时，加强钻屑法煤粉监测执行，对划定的危险区必须实施监测，并结合现场动压显现情况，对冲击危险程度进行判定，出现煤粉超标等异常情况时按照有关程序进行上报和处理。

6.加强防冲管理制度、机构人员和设备保证。

（1）制度保证。各单位要重新修订2016年矿井防冲安全目标责任考核办法，不断完善防冲安全生产责任制、岗位责任制、预测预报分析制度、防冲例会制度、技术分析制度、隐患排查制度和冲击地压事故专项应急预案及现场处置方案等制度，强化制度保证，确保防冲工作能够“有规可依，依规实施”。各单位要进一步完善以下两个制度：一是防冲隐蔽工程考核制度。要制定防冲队考核管理办法，防冲队施工煤粉监测孔和卸压钻孔后使用钢绞线（或其它有效标记物）进行位置、深度标识，由现场安监员和采掘区队现场跟班管理人员进行联合验收、签字，并由防冲副总组织防冲办、安监处、防冲队及现场区队盯班人员采用抽检或集中验收的方法进行督查，做到施工、验收、考核闭合管理，确保钻孔施工质量，杜绝弄虚作假现象。内蒙能源及长城一矿、长城二矿必须加强对外委单位卸压孔施工质量管理，技术部门、安监部门和经营考核部门要参与卸压工程监督、验收和考核，制定有关措施，加大考核力度，杜绝因“隐蔽工程”欠账带来的“隐蔽威胁”。二是安全准入制度。在继续强化回采面安全准入制度执行的同时，各单位要制定符合自身特点的掘进防冲安全准入制度，在限员封闭管理、卸压监测、防冲固定等方面制定标准、制度和措施，保证掘进巷道安全可靠。（2）人员保证。各单位要高度重视防冲机构及人员的重要性，必须配备符合要求的防冲管理及技术人员。在实施大工区或科区合一的机构设置时，必须加强防冲专职人员配置及管理，确保防冲队伍整体稳定，保证矿井防冲工作基础。

（3）设备保证。面临持续恶化的煤炭市场形势和企业经营非常困难的实际，各单位更要清醒地认识到防冲装备投入的重要性，坚决杜绝“重效益、轻投入”现象。要认真分析生产接续、设备接续、卸压工程量之间的关系，保证防冲装备数量和正常轮转，满足防冲工作需要。要对早期购置的防冲装备完好情况进行摸底排查，建档立案，及时淘汰报废设备。加强对设备投入、维修及保养，保证防冲装备正常运转。7.强化防冲安全投入、技术和培训管理。

（1）防冲安全投入管理。在煤炭市场特殊时期，各单位要将顶板和防冲安全投入作为安全管理重点之一，绝不能通过降低支护材料（设备）和防冲安全投入换得经济效益。支护形式、支护材料（设备）、支护参数等必须符合集团公司技术管理规定，严格支护用品检查和送检制度，杜绝不合格支护材料（设备）进入井下，保证井下支护安全。要严格按照防冲年度计划及重大管控项目要求，根据实际情况，及时淘汰报废设备，加快防冲装备购置，加强对现有设备维修投入，保证监测卸压顺利实施。严禁伪造卸压孔资料，严禁虚报工程量，确保防冲安全投入能够落实到实处。

（2）强化矿井防冲技术管理。一是严格按照“冲击危险性评价→专家论证→防冲设计批复→防冲验收”管理流程，对冲击地压采掘工作面进行防冲论证，编制防冲设计，制定安全技术措施和监测、卸压解危方案；二是严格落实防冲例会制度，对卸压解危、煤粉监测、矿压显现等数据进行分析研究，实行日分析、周总结管理；三是做好防冲资料档案化管理，对工作面在开采过程中的煤粉监测、矿压信息及动力显现等数据实施一工程一档案管理，专人负责整理分析。

（3）强化矿井防冲培训管理。一是建立涵盖全员防冲培训、管理人员培训和岗位人员的全方位防冲培训体系和制度保障体系。每季度制定详细、明确、具有可操作性的培训计划。二是每季度聘请专家开展不少于1次的防冲专题讲座，每月矿井自身进行1次专项防冲培训，培训必须有授课、学习、考试记录。三是实行抽查提问管理制度，技术及管理人员下井检查时必须对施工人员进行防冲知识提问，不断提高员工防冲意识。同时，不断加强防冲技术人员培训力度，进一步提高防冲技术人员综合素质。

（二）超前谋划，扎实推进，保证工作面顶板安全及高效开采。

1.围绕双效区队建设，开展顶板治理工作，超前控制，合理组织，为工作面安全高效开采奠定基础。矿井采煤专业、区队要成立安全生产管理小组，定期召开安全生产会议，研究制定顶板管理及生产组织方案，制定过断层、地质构造等特殊条件、特殊地点的技术措施，深化研究区队劳动组织与生产工序之间的衔接措施，并统一思路，严格执行超前处理、合理集中行动等措施，确保工作面安全高效开采，实现区队“一低、两高”（即低耗能、高效率、高效益）生产目标。

2.强化破碎顶板治理，大倾角安全管理，初采、撤除期间管理，设备管理。

（1）强化对破碎顶板及断层等地质构造带的安全管理。一是要超前规划，提前制定预案，做好顶板管理各项准备工作，现场严格落实各项顶板管理规定；二是继续深入研究破碎顶板加固及管理措施，提高支护质量、避免顶板事故，提高工作面开机率；三是对影响生产的各类顶板事故必须进行分析，严格追究事故责任，保证工作面安全开采。

（2）强化大倾角工作面安全高效开采技术研究。进一步优化改进防飞矸、防倒、防滑措施和设施，继续推广和改进防飞矸综采支架，并重点抓好防飞矸支架挡矸与割煤之间的关系，严禁出现防飞矸漏洞，提高大倾角工作面开机率和生产效率。

（3）强化工作面投产、撤除期间顶板管理，认真分析工作面地质条件，制定针对性较强的安全技术措施，严格采取一面一设计方法，加强特殊地质构造、应力集中区、顶板破碎区等地段的支护强度和密度，确保安全生产。（4）强化设备维护和使用管理，提高设备运行质量。加大水质净化装置投用，定期进行监测、更换油脂，保证水质、油脂符合设备使用标准，并加强倒装设备维修力度，保证设备正常运行。

3.加强开采方案优化、后组煤开采工艺优化、端头支护优化。

（1）进一步优化工作面开采方案，尽量减少工作面调采、延长缩短等工序，有效规避对生产影响较大的地质构造。综合分析工作面煤层赋存状况，充分考虑初采、末采期间开采因素，合理确定工作面切眼及停采线位置，严禁随意变更停采线，保证工作面安全生产。

（2）进一步优化研究后组煤安全高效开采技术。目前，随着集团公司内部矿井采场不断延深，资源日益枯竭，造成对后组煤开采强度难度逐渐加大，矿井应逐步试验应用十三、十五层反程序开采技术，优化让压开采技术，逐渐解决十三层硬夹矸条件下安全高效开采难题。（3）进一步优化端头顶板支护方式。加大对端头前进式开采、后维护推进、高档普采段顶板管理，严格控制端头控顶距，加强对沿空留巷段支护工艺及施工效率研究，减少端头顶板管理对工作面开采影响。

4.加强薄煤层开采、三软煤层开采、采动影响关系等方面的管理与研究。（1）加大对薄煤层开采研究与应用，以薄煤层新型采煤机为突破口，逐步完善采煤机性能、改进薄煤层割煤工艺，破解薄煤层开采瓶颈。

（2）加强对三软煤层、破碎顶板安全管理，研究伊新煤业三软顶板条件下二柱式支架放煤工艺及顶板管理。并做好上海庙矿区三层煤安全经济开采技术，保证工作面安全高效开采。（3）加强对工作面开采相互影响关系研究，合理控制相邻工作面时空关系，避免应力集中，减少采动影响。

（三）突出重点，强化治理，抓好掘进巷道顶板及修复管理。

1.深化重点巷道顶板隐患动态管控。每月开展在掘巷道顶板安全隐患及支护管理评价，对当月在掘巷道逐条进行顶板安全隐患及支护管理情况进行评价，评价确认每一条巷道顶板安全程度，确定当月重点管控巷道和支护管理重点，制定月度治理计划，采取针对性安全技术措施进行治理。

2.深化深井、长距离巷道安全管理措施落实，加强巷道后部矿压观测，严格工程质量和生产技术管理，确保支护效果。加强巷道巡查，发现隐患及时解决。并进一步完善压风自救系统，在防尘及压风管路落地敷设的前提下，加强通讯及安全监测电缆设在防护管路内的管理。3.深化支护材料管理，尤其加强维修复用和自制支护材料的管理，完善支护材料管理办法，杜绝不合格支护材料下井使用现象。

4.抓好雨季前巷道综合治理。5月份各单位由生产矿长负责组织相关人员开展一次雨季前巷道综合治理活动，对井下所有巷道进行安全隐患排查，主要是重点管控在掘巷道、年久失修老巷、特殊地点块段，通过活动开展，进一步加强支护设计现场执行、临时支护、永久支护、支护材料、工程质量、矿压观测、巷道巡查等方面的管理，并对排查出的隐患地点落实责任人、整改时间、整改措施。

5.抓好巷道维修综合治理。一是落实巷修工程生命周期管理。重点抓好在用巷道顶板安全隐患排查情况及巷修计划落实。二是建立健全巷修各项制度，严格落实巷道维修责任制、现场监督检查制度、现场勘查制度、巷道分级排查制度、巷修技术管理制度、报废井巷封闭管理等制度。三是杜绝裸体、巷道顶板无支护等现象，保证井下巷道使用安全。四是抓好每年两次的巷道普查、专项排查工作，确保使用巷道安全可控。五是抓好特殊地点施工。抓好煤仓、立井筒、大断面巷道及交叉点和大面积、大变形巷道、特殊硐室的修复施工，严格按照巷修程序化管理制定措施进行处理。加强立井筒、煤仓探查、清理、维修管理，严格执行现场勘查及维修制度。

6.开展支护研究，规范优化设计，合理支护结构。重点开展省内深部支护专题研究、内蒙能源三层和深部支护研究，抓好巷道遇断层、采动影响区、应力集中区、冒落带、石门揭露煤层、巷道开门预透、深部高地应力、复合顶板、三软煤岩层的支护研究，确保巷道支护安全。7.建立健全矿压观测责任制及专业管理制度，进一步规范煤巷顶板离层监测，加强矿压观测新技术、新设备的推广工作，完成矿压观测研究项目。

三、活动要求及考核

（一）专项行动实施中，集团公司每季度召开一次防冲专题会议和隐患排查活动，总结并通报活动开展情况。专项行动分季度突出工作重点：一季度重点抓好防冲标准化体系建设标准制定、冲击地压互检及防冲年度计划的落实、春节及两会期间顶板隐患排查与治理、防冲知识普及与培训等活动；二季度重点抓好防冲安全准入、巷道支护状态专项检查、巷修综合治理和雨季前的巷道综合治理活动；三季度结合雨季期间的顶板特点，重点抓好雨季期间的顶板管理，通过巷道普查和雨季前专项检查等活动，保证雨季期间防冲及顶板安全；四季度重点抓好专项行动回头看活动，对三个季度隐患及问题整改落实情况进行复查，确保隐患及问题得到有效落实，并进一步强化防冲及顶板管理，为实现全年安全生产奠定基础。

（二）各单位必须参照集团公司专项行动方案，制定活动实施方案并下发实施，细化标准，建立机制，强化责任，确保活动有序开展。各单位要对冲击地压及顶板重大隐患要严格执行挂牌督办制度。隐患和问题要整改要做到责任、措施、资金、期限、应急预案及监控措施“六落实”，确保各类隐患及问题能够得到整改落实。

（三）各单位要把握好“全面治理、突出重点、由点及面、全面推广”思路，坚持“重点问题一抓到底”的原则，全面整改存在隐患及问题，保证矿井防冲及顶板安全。

（四）各单位要充分利用广播、电视、网络、报纸等各种媒体，宣传开展深化冲击地压及顶板防治专项行动总体要求、重点内容和工作要求，增强有关人员对活动开展的积极性、主动性，确保活动效果。

（五）集团公司将采取专项检查、安全评价等方式，对活动开展情况进行督查，每季度进行一次考核、通报。对较差的单位及有关负责人进行通报批评，并严格按照集团公司有关文件联责安全质量标准化考核，对涉及到重大隐患未进行整改或出现其它严重情节的，按照有关文件进行责任追究。

附件：深化冲击地压及顶板防治专项行动重点项目

新汶矿业集团有限责任公司办公室

冲击地压机理及防治 篇3

【关键词】冲击地压；机理；防治措施；预报预测

前言

煤矿属高危行业，受水、火、瓦斯、煤尘、顶板五大自然灾害威胁十分严重，近年来，随着我国煤矿开采深度的不断增加，冲击地压的显现不断发生，这种自然灾害一旦发生，给人身安全造成极大威胁，威胁着职工人身安全和矿井安全生产的长治久安。为了掌握冲击地压发生机理与防治技术，保障矿井安全，在管理上、技术上、装备上采取针对性的措施，实现煤矿安全生产长治久安，提高经济效益有十分重要的意义。

一、冲击地压的概念、特征、类型

1、冲击地压的概念

冲击地压是采场周围的煤岩体，在其力学平衡状态破坏时，由于弹性变形能的瞬间释放而产生一种以突变、急剧、猛烈破坏为特征的动力现象，它具有极大的破坏性。冲击地压是一种特殊的矿山压力显现。

2、冲击地压的特征

（1）暴力性：直接将煤岩动力抛向巷道、工作面，引起强烈的震动，产生强烈的响声，造成煤岩体破断。

（2）突发性：无预兆，过程短暂，持续时间几秒到十几秒，难于预报发生的时间、地点和强度。

（3）破坏性：大量煤岩体抛出，堵塞巷道，破坏支架，造成惨重的人员伤亡和财产损失。

（4）震动性：像爆炸引起强烈震动，使重型设备发生位移，人员弹起摔倒，震动波及范围可达几公里甚至十几公里，地面有地震的感觉。

3、冲击地压的类型

（1）压力（煤柱）型：煤柱在高压力作用下，由于采场周围煤岩体中的压力由亚稳态增加至极限值，其聚集的能量突然释放，造成煤岩体的冲击破坏。

（2）冲击型：由于煤层顶、底板岩石坚硬且较厚，岩层的突然破断或滑移造成采场周围煤岩体冲击破坏。

（3）复合（压力型和冲击型）型。

二、影响冲击地压发生的原因及因素

（1）自然地质因素：主要包括受采深、地质构造及煤岩结构和力学影响

一般在达到一定开采深度后才开始发生冲击地压，此深度称为冲击地压临界深度。临界深度值随条件不同而异，一般大于200m。总的趋势是随采深度增加，冲击危险性增加。这主要是由于随采深增加，原岩应力增大缘故。

地质构造如褶曲、断裂、煤层倾角及厚度突然变化等也影响冲击地压的发生。宽缓向斜轴部抑郁形成冲击地压；断裂犹如一个开采边界，若回采方向朝向断层面，则冲击危险增加；煤层倾角和厚度局部突然发生变化地带，实际是局部地质构造应力积聚地带，因而极易发生冲击地压。

关于煤岩结构及性能的影响。坚硬、厚层、整体性强的顶板（老顶），易形成冲击地压；直接顶厚度适中，与老顶组合性好，不易冒落，冲击危险较大；煤的强度高、弹性模量大、含水量低、变质程度高、暗煤比例大，一般冲击倾向较强。

（2）开采技术因素：开采多层煤时，任何造成应力集中的因素，如开采程序不合理、本层回采不干净、相邻两层开采错距不合适等，均对防治冲击地压不利。

从防治冲击地压的角度而言，壁式开采优于柱式开采，旱采优与水采；直线工作面优于曲线工作面，冒落法优于充填法。

煤柱和开采边界是最主要的应力集中因素，应尽量避免和减少这些因素的有害影响。

一般讲，随开采速度和开采强度增加，冲击危险性有加大的趋势。

三、冲击地压的发生机理

冲击地压发生的过程是煤岩的流变到突变的过程，产生的脆性破坏是载荷发生跳跃、应力总和超过极限，发生立即破坏，而延时破坏是正常载荷的作用下，经过一定时间的破坏，从流变到突变。煤岩体的损伤速度与岩体活动性及瞬间释放能量、变形速度成正比。顶板强度越大，冲击倾向性越强；顶板高度越高，冲击倾向性越强。

冲击地压机理是指形成冲击地压的内在规律，它不同于一般的外部影响因素或发生条件，也有别于诱导因素。

根据力学观点，也可将冲击地压简单的理解为煤岩体的突然破坏，据资料显示，也可用强度准则、能量准则和冲击倾向度准则加以概括。

强度准则：即矿山压力大于煤体—围岩力学系统的综合强度。

能量准则：即煤体—围岩力学系统所释放的能量大于其破坏所消耗的能量。

冲击倾向度准则：即煤体的冲击倾向度大于试验所确定的极限值。

强度准则是煤体破坏准则，能量准则和冲击倾向度准则是突然破坏准则。三个准则同时成立，才是产生冲击地压的充分和必要条件。

根据资料，冲击地压往往伴随着井下生产过程的某些工序的进行，如爆破、冒顶、采煤等而发生，这些因素称为诱导因素，诱导因素本身的能量可能很小，但其诱发冲击地压的放大作用是可观的，因而诱导因素也是发生冲击地压的一个不可忽视的因素。

四、冲击地压的防范及治理措施

（1）冲击地压矿井必须组建专职防冲队伍，并设一名专职技术人员，开展正常的防冲工作；健全责任制和管理制度；编制防冲实施细则和防冲工作规划。

（2）优化采区开拓布局，合理安排工作面开采顺序，避免相向回采和形成孤岛煤柱。

（3）在冲击地压煤层中，进行双向掘进的巷道，错距不得小于50米；相向掘进的巷道，相距30米时，必须停止一头掘进。

（4）采用走向长壁后退式开采方法，全部冒落法管理顶板，若顶板坚硬，出现大面积悬顶时，应进行强制放顶，同时应进行顶板来压预测预报，并制定顶板来压期间的防冲措施。

（5）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。

（6）进行卸压松动爆破，诱发能量释放，采用爆破的方法减缓其应力集中程度的一种解危措施。卸压松动爆破属于内部爆破，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，降低煤体应力集中程度，局部解除冲击地压发生的强度条件和能量条件。

结语

煤矿冲击地压是矿井开采过程中的一种及其复杂而难以预测的一种矿山动力现象，导致其发生的不确定性因素很多，它使得采煤作业的安全风险提高。由于冲击地压具有突发性、瞬时震动性、剧烈破坏性和复杂性等诸多特点，导致其防治在全国乃至世界范围都是一个难题。本文主要从人才队伍建设、优化开拓布局、孤岛煤柱开采、巷道布置事项、具体防治措施等出发，比较全面的叙述了其防治措施，对于煤矿安全生产中冲击地压的防治具有一定的指导意义。

参考文献

[1]赵日峰.煤矿重大事故控制及冲击地压防治.中国文联出版社，2008年

冲击地压机理及防治 篇4

煤矿冲击地压根据其发生位置不同可分为顶板冲击和底板冲击, 巷道底板冲击地压是巷道底板岩层大范围破断并瞬间释放其所积聚能量的过程[1]。目前对顶板冲击和煤层冲击的机理和过程研究已较为深入[2 - 5]; 对煤层巷道底板冲击机理的研究相对较少, 而采场上覆巨厚岩层地质条件下巷道底板冲击地压发生机理和过程的研究更需进一步深入研究。

文献[6]运用弹性厚板理论研究煤层不同开采阶段对上覆巨厚岩浆岩变形规律和破坏模式的影响。文献[7]采用数值模拟计算的方法研究出不同侧压系数下底板受动载扰动诱发底板冲击的过程。文献[8, 9]在分析巷道底板冲击地压特点的基础上, 建立了底板冲击地压发生条件与影响因素的力学模型, 初步确定了底板冲击地压危险性系数的表达式。本文以千秋煤矿21141 综放工作面下巷冲击地压的形成过程为工程背景, 研究综放采场上覆巨厚砾岩作用下煤层巷道底板冲击地压诱发机理及形成过程。

1 工程概况

千秋煤矿自1991 年首次发生冲击以来, 随着采深的不断加大, 冲击地压显现愈加强烈。目前千秋煤矿生产主要集中在21 采区下山盘区。

千秋煤矿21 采区下山盘区21141 综放工作面下巷在巷道掘进和工作面回采期间, 发生过多次冲击地压事故, 其中几次破坏严重的冲击地压巷道围岩变形均以底鼓为主, 为巷道底板冲击地压。

21141 综放工作面与南临的21161 综放工作面, 处于两侧采空区的270 m大孤岛煤柱中, 21141综放面走向长度1484. 7 m, 倾斜长度130m, 平均开采深度为684m, 2 号煤层平均厚度25m。

21141 工作面下平巷正好处于孤岛的中央位置。21141 工作面下巷实体煤中掘进, 下巷净断面17. 8 m2, 因煤层直接底强度较低, 极易底鼓, 留底煤1 - 2 m。2 号煤层直接底自上而下为煤矸互层 ( 0 -4. 61 m) 、炭质泥岩 ( 0. 1 - 0. 42 m) 、泥岩 ( 0. 30 -0. 77 m) 、含砾泥岩 ( 0 - 3. 39 m) 、粉砂岩 ( 0 - 1. 10m) , 各岩层分布不稳定。在距离煤层底板4 - 6 m有1 层厚度为2. 5 - 3. 7 m的细砂岩, 厚度变化是从西向东变薄。

2 号煤层直接顶为泥岩 ( 23. 02 - 27. 63m) , 顶板上方有一层巨厚砾岩, 距煤层顶板约210m, 其厚度为410m左右。2 号特厚煤层开采过程中所导致煤层上覆高位厚硬岩层的离层、断裂和垮落会对冲击地压的形成有较大影响。采用综放开采时, 巨厚砾岩层在一定的开采范围和开采空间内能保持自身结构的稳定性, 从而形成大面积的悬顶而不垮落, 并积聚大量的弯曲弹性能和位能; 当悬顶面积达到一定值时, 巨厚砾岩层由于自重会使裂隙扩展贯通出现突然性断裂和大范围垮落, 有可能诱导破坏性较强的冲击地压现象。

2 底板冲击地压发生机理

2. 1 最大水平应力计算

多数情况下认为底板冲击地压的力源即水平应力是与水平构造应力等同的, 在存在断层、岩浆岩入侵、褶曲等构造的区域确实可以将水平构造应力认为是冲击地压的力源; 但是当底板冲击地压发生在巷道内时, 巷道两侧的区域垂直应力比较集中, 由垂直应力引起的水平应力不能忽略; 同时动载扰动下会使巷道底板所受水平应力瞬间增加。因此巷道底板冲击地压发生时的巷道底板所受最大水平应力可由下式进行计算:

式中: σxj为静载作用下的最大水平应力; σxd为动载扰动下的最大水平应力; σS为水平构造应力; σyx为由垂直应力引起的水平应力; Kd为动载扰动系数。

由垂直应力引起的水平应力 σyx可由下式计算:

式中: λ 为水平应力侧压系数, λ = μ/ ( 1 -μ) , μ 为泊松比; K为支承压力峰值系数; σ1为垂直应力。

2. 2 底板岩层屈曲破断诱冲机理

巷道开挖后, 巷道底板表层岩层由三向应力向单向应力状态转变。巷道底板失稳破坏主要由水平应力决定[10 - 11], 因此水平应力的大小成为影响巷道底板岩层稳定性的最主要因素。当底板的水平应力较大但尚未达到底板岩层破断极限时, 底板岩层会产生局部变形破裂并产生底鼓现象; 当底板的水平应力达到底板岩层的单轴抗压强度时, 在一定外界扰动影响下, 巷道底板表面岩层甚至下部岩层会突然产生层裂屈曲破断现象, 诱发底板冲击地压。

结合千秋煤矿21141 综放工作面的地质条件, 计算其巷道底板岩层静载作用下的最大水平应力σxj为39. 36MPa[12]。

根据材料力学梁弯曲的挠曲线方程, 建立底板岩层的挠曲变形方程[13]:

式中: ω 为梁的挠度; E为梁的弹性模量; I为梁的惯性矩; M ( x) 为距离原点x处截面的弯矩, 顺时针方向为正。

通过对方程的变换求解, 得出底板岩梁达到屈曲时的最小轴向应力Ncr为:

式中: m1为底板岩层的厚度; l为巷道的宽度。

由式 ( 5) 分析可知, 使巷道底板岩层梁结构发生屈曲破断的最小轴向力影响因素主要有巷道宽度、底板岩层的厚度和弹性模量。因此底板岩层的岩性和厚度也是底板冲击地压能否发生的重要影响因素。底板岩层只有达到一定的厚度范围时, 既能在较高水平应力的作用下, 储存较多的弹性能, 又能在水平应力超过某一临界值时发生失稳破坏, 而释放大量的弹性能量发生冲击破坏。

将巷道底板岩层静载作用下的最大水平应力σx= 39. 36 MPa带入式 ( 4 ) 中, 替换Ncr。由此可计算底板岩层能屈曲破断的最大分层厚度, 计算结果见表1。

2 号煤层结构复杂, 含夹矸4 - 7 层, 21141 下巷底板留有的1 - 2 m底煤的实际分层厚度通常小于0. 76m。因此在巷道底板水平挤压应力的作用下, 底煤将不断发生破坏, 从而产生底鼓、巷道变形量增加现象。如在外界扰动作用下, 巷道底板水平挤压应力瞬间增大达到底板煤岩层的破坏强度, 巷道底板支护结构体的约束力抵挡不住该水平挤压应力时, 巷道底板的煤岩层会突然大范围破坏并产生较大底鼓量, 甚至诱发底板冲击地压。底板其它岩层的破坏亦遵循同样道理。

2. 3 巨厚砾岩层运动对巷道底板冲击的动载扰动

由弹性波传播理论, 扰动应力波从震动源传播到巷道围岩近表面处, 扰动导致的应力强度[14]为:

式中: σ0为扰动波初始强度; λ 为扰动波能量衰减指数; a为巷道半径; d为震源到巷道中心的距离。

如果外界应力波引起的围岩应力与扰动前的围岩应力场叠加, 则巷道周围应力会急剧升高[15]。

巨厚砾岩层悬顶距离和断裂尺度越大, 其断裂时释放的弹性能就越多, 产生的动载扰动则越强。动载作用下, 动载扰动导致的应力强度 σd与巷道底板最大水平应力 σx叠加会使底板最大水平应力瞬间积聚升高, 能使处于冲击危险状态的巷道底板围岩瞬间层裂破坏而发生冲击地压。

3 动载作用下底板冲击过程数值模拟

3. 1 数值模型建立

数值模拟采用FLAC2D 5. 0 有限元数值模拟软件的Dynamic模块, 研究动载扰动影响下, 巷道底板岩层的位移、塑性区分布等参数的动态响应规律, 以揭示处于极限应力状态下的煤层巷道底板发生冲击显现的过程。

千秋煤矿21161 和21141 工作面上区段的21101、21121 以及下区段的21201、21181 工作面已经回采, 所以21161 和21141 工作面处于孤岛状态, 由于上覆巨厚的砾岩没有完全垮落, 所以在这两个工作面形成了很大的支撑压力, 21141 工作面下巷在实体煤中掘进, 留有一定的底煤, 在21141 工作面下巷掘进和工作面回采过程中上覆巨厚砾岩有可能发生大范围垮落, 从而诱发冲击地压。本次数值模拟的地质模型如图1 所示, 为简化分析, 沿采区倾斜方向做一剖面, 为简化分析, 倾角按零度考虑。模型中的煤岩层力学参数取自实验室试验数据。模拟中21141 工作面下巷断面采用半圆拱形断面, 净宽5. 0m, 净高4. 5m, 采用锚网+ U型钢支架联合支护, 21141 工作面下巷巷道局部模型见图2。

3. 2 模型动载扰动方式

根据该矿的地质条件, 煤层上方直接顶为26m厚的泥岩, 上方的岩层是以砾岩为主要成分的210m厚的岩层, 整体性强, 这层岩层很有可能在采动过程中发生局部或整体性垮落, 从而诱发冲击地压。在这层岩层上方是410m厚的巨厚砾岩, 也会发生不同规模的断裂垮落, 从而诱发冲击地压事故。

根据文献[16], 现场冲击地压发生时微震监测系统记录的震动持续时间仅为几十毫秒, 冲击地压一般不存在多轮冲击的效应。如果把冲击震源波简化为简谐波, 一般矿震的主频率在10 - 20Hz左右, 周期为0. 05 - 0. 1s, 模拟中煤体冲击破坏时所施加的动载时间在1 个周期左右。数值模拟主要研究在21141 和21161 两工作面形成大孤岛煤柱的情况下, 21141 下巷在上覆巨厚砾岩破断时所形成动应力扰动条件下冲击地压的发生过程, 巷道开挖后进行动载模拟, 冲击震源采用剪应力波, 应力波施加在巷道巷帮右侧顶板正上方26m位置, 应力波震源中心距离巷帮水平距离15m, 模型见图3。震源的震动频率20Hz、扰动应力波峰值强度pmax分别为30MPa、40MPa、50MPa, 应力波作用时间0. 20s、0. 30s、0. 30s。

3. 3 动载扰动下煤层巷道底板冲击显现过程

1) 动载扰动下巷道底板垂直位移变化规律

扰动应力波峰值强度pmax分别为30MPa、40MPa、50MPa时, 巷道围岩变形以底板垂直变形为主, 巷道底板均出现明显的底鼓变形。在不同动载条件的巷道底板最大垂直位移、变形速度、加速度的关系如表2 所示, 底板位移云图如图4 所示。

从巷道变形与动载应力的关系中看出, 不同的动载应力对冲击地压的影响是不一样的。随着动载应力和加载时间的增加, 巷道底板变形量、变形速度和加速度都明显的大幅度增加, 说明动载应力的作用能诱发冲击地压, 并且对冲击地压的发生规模起着重要作用。

2) 动载扰动下巷道底板塑性区动态变化规律

巷道底板的塑性区分布变化直接反映了底板煤层的物理状态的变化和破坏情况, 能形象的反映冲击地压的孕育和显现过程。

从图5 看出随着动载加载时间和应力峰值强度的增加, 巷道围岩的塑性区逐渐扩大, 在整个变化过程中, 底板总是出现明显的拉伸破坏和剪切破坏现象, 底板表面以拉伸破坏为主出现层裂破坏, 当应力条件和煤层强度达到极限时发生突变, 最终煤岩体发生整体大范围的层裂结构的拉断破坏, 发生冲击显现。

4 巨厚砾岩破断诱发底板冲击的原因

动载扰动是冲击地压发生的重要诱发因素, 动载应力大, 诱发冲击地压发生的规模也就越大, 造成的损失也就更加严重。

为了解上覆岩层垮落与冲击地压诱发之间的关系, 千秋煤矿在21141 工作面回采期间, 在其北邻已采空的21121 工作面地表布置两个岩层移动钻探孔。钻孔1 ( X: 3843056, Y: 37573636, Z: 627) 和钻孔2 ( X: 3843058, Y: 37573436, Z: 625) 的钻探结果显示从290m深度开始岩芯破碎, 且漏浆严重, 因此可确定厚度约为410m的巨厚砾岩的下位岩层已断裂垮落。

对千秋煤矿来说, 煤层上方存在整体性较强的厚硬岩层和巨厚砾岩层, 在采掘作用下很可能发生大范围的整体性垮落或局部垮落, 并且垮落的规模影响着冲击地压的发生规模, 所以要做好上覆岩层运动的监测, 为冲击地压预测提供重要参考。

由于巷道断面采用半圆拱型, 并且采用锚网+U型钢联合支护, 所以在动载影响下顶板和两帮变形很小。而底板由于缺少有效支护, 并且留有部分底煤, 成了冲击破坏的突破口。

5 底板冲击地压控制

巷道底板冲击地压现象已给煤矿安全生产造成严重危害。千秋煤矿现已采用巷道防冲支架增强巷道支护强度, 新型支护结构为: 锚喷+ 36U钢+ 防冲支架, 如图6 所示。防冲支架包括顶梁、底座和千斤顶立柱, 该防冲支架可调整安装高度, 对巷道变形适应性强, 支护强度大, 在冲击地压发生时能够有效抵御和缓冲大部分冲击能量。

笔者分别在防冲支架安装前后对21141 下巷进行位移观测, 2009 年11 月下巷巷道高平均变形量3. 45mm / d, 2012 年10 月下巷巷道高平均变形量1. 83mm / d ( 2011 年11 月3 日千秋矿发生冲击地压事故后该工作面停产, 2012 年8 月底21141 工作面恢复生产, 复产后21141 下巷已安装防冲支架) 。联合支护方式使得巷道底板支护强度得到较大提高, 巷道高度的平均变形量仅为原来的50% 左右, 21141 工作面2012 年8 月恢复生产至2013 年10 月回采结束, 未发生冲击地压事故, 巷道底板冲击地压现象得以有效控制。

6 小结

1) 水平应力的大小是影响巷道底板岩层稳定性的最主要因素, 动载扰动会使巷道底板最大水平应力瞬间积聚升高, 能使处于冲击危险状态的巷道底板围岩瞬间层裂破坏而发生冲击地压。

2) 随着动载应力和加载时间的增加, 巷道底板变形量、变形速度和加速度都明显的大幅度增加, 说明动载应力扰动能诱发冲击地压, 并且对冲击地压的发生规模起着重要作用。

3) 随着动载应力和加载时间的增加, 巷道围岩的塑性区逐渐扩大, 当应力条件和煤层强度达到极限时发生突变, 最终煤岩体发生整体大范围的层裂结构的拉断破坏, 发生冲击显现。

4) 千秋煤矿采场上覆巨厚砾岩层断裂、垮落对煤层巷道所产生的动载扰动会诱发规模较大的冲击地压。巷道底板由于缺少有效支护, 并且留有部分底煤, 成了冲击破坏的突破口。

摘要：以千秋煤矿21141工作面下巷冲击地压发生的地质和采掘情况为基础, 建立煤层巷道底板冲击地压诱发机理模型。水平应力的大小是影响巷道底板岩层稳定性的最主要因素, 并确定最大水平应力的计算方法。采场上覆巨厚砾岩层断裂所产生的动载扰动能使巷道底板水平应力瞬间积聚升高。数值模拟分析得出, 随着动载应力和加载时间的增加, 巷道底板变形量、变形速度和加速度都明显的大幅度增加;同时巷道围岩塑性区也逐渐扩大。研究表明采场上覆巨厚砾岩层断裂、垮落对煤层巷道所产生的动载扰动会诱发规模较大的冲击地压, 巷道底板由于缺少有效支护会成为冲击破坏的突破口。

冲击地压机理及防治 篇5

为建立健全防冲系统安全事故隐患排查治理制度，进一步加强防冲系统事故隐患排查治理工作，构建防冲系统事故隐患排查治理长效机制，防范冲击地压事故发生，根据《常村煤矿安全生产事故隐患排查治理制度》等相关法律法规及规章，结合矿井实际，制定本制度。

一、防冲系统事故隐患排查治理机构及职责划分

（一）为确保防冲系统事故隐患排查治理工作，成立常村煤矿防冲系统事故隐患排查治理工作领导小组

组

长：防冲矿长

总工程师 副组长：防冲副总

防冲科长

成员：防冲科副科长、防冲科技术员及基层单位负责人 领导小组办公室设在防冲科，防冲科长兼任办公室主任。办公室职责：主要负责矿井冲击地压防治方面的防冲设计、冲击地压危险性评价、防冲专项措施的编制及井下冲击地压工作面的隐患排查治理工作。负责协助领导小组推动全矿防冲系统隐患排查治理工作的有序开展，组织制定防冲系统事故隐患排查计划、防冲系统旬度事故隐患排查治理工作方案，每旬定期组织实施全矿井防冲系统的事故隐患排查治理，建立防冲系统事故隐患治理信息档案，对全矿的防冲系统事故隐患排查治理工作进行监督管理。

防冲矿长为防冲系统隐患排查第一责任人，对本系统事故隐患排查治理工作全面负责。

防冲副总、防冲科长、基层单位负责人负责本系统每旬、每日的隐患排查治理工作，负责整改落实隐患。

①建立健全防冲系统事故隐患排查治理台账;②制定本系统事故隐患排查、辨识、治理、验收等具体工作标准;③制订事故隐患治理安全技术措施，组织开展专项安全检查,排查治理事故隐患;④按时报告本系统事故隐患排查治理情况和需要提交治理的事故隐患。

（二）事故隐患排查治理责任制

1、防冲矿长事故隐患排查治理责任制

①是防冲专业事故隐患排查治理工作第一责任人。②参加矿井月度事故隐患排查，并对防冲系统的重大事故隐患治理提出主导意见。

③组织防冲系统事故隐患排查，组织有关人员按“五定”原则制定并落实重大事故隐患治理方案。

④负责监督检查各施工现场对上级有关规定和安全技术措施的执行情况，不具备安全生产的作业地点责令其停产整顿。

⑤监督防冲系统各级安全生产责任制落实情况。⑥监督防冲系统安全技术措施及资金的落实情况，督促矿保证安全投入，不断改善安全生产环境。

⑦发生事故后必须迅速赶到现场组织抢救，事后要按照“四不放过”的原则,认真分析,总结经验教训,制定防范措施。

⑧参与全矿各类事故的追查，分析、处理工作。⑨根据矿长安排协查举报的事故隐患。

2、总工程师事故隐患排查治理责任制

①认真贯彻执行上级有关防冲系统事故隐患排查治理的指示精神，加强对防冲科及防冲队的领导，落实好安全生产事故隐患排查治理工作。

②对防冲系统安全生产事故隐患排查与整改工作负领导责任。③协助防冲矿长组织防冲系统事故隐患排查，监督隐患整改落实，提高防冲系统安全管理水平。

④参加矿井月度事故隐患排查治理工作会议，并对防冲系统排查出的安全生产事故隐患的治理整改提出主导意见。

⑤督促落实防冲系统重大危险源安全管理措施，督促相关单位按照防冲设计、防冲专项安全技术措施等施工。

⑥协助矿长进行防冲系统重大危险源的安全评估和安全现状评价工作。

⑦负责根据矿长、党委书记及防冲矿长的安排协助查证各级人员上报和举报的安全生产事故隐患，并对防冲系统安全生产事故隐患进行整改治理。⑧参与防冲系统各类事故的追查、分析、处理工作。

3、防冲副总工程师事故隐患排查治理责任制

①认真贯彻执行上级有关防冲系统事故隐患排查治理的指示精神，加强对防冲科、防冲队及冲击地压区域施工单位的领导，落实好防冲系统事故隐患排查治理工作。

②对防冲系统事故隐患排查与整改工作负领导责任。

③协助防冲矿长、总工程师组织防冲系统事故隐患排查，监督隐患整改落实，提高防冲系统安全管理水平。

④参加矿井月度事故隐患排查治理工作会议，并排查出的防冲系统事故隐患的治理整改提出主导意见。

⑤督促落实防冲系统重大危险源安全管理措施，督促相关单位按照防冲设计、防冲专项安全技术措施等施工。

⑥协助矿长进行防冲系统重大危险源的安全评估和安全现状评价工作。

⑦负责根据矿长、党委书记及防冲矿长的安排协助查证各级人员上报和举报的防冲系统事故隐患，并对防冲系统事故隐患进行整改治理。

⑧参与防冲系统各类事故的追查、分析、处理工作。

4、防冲科事故隐患排查治理责任制

①是矿井防冲系统事故隐患排查治理工作责任部门。②负责防冲系统事故隐患排查治理及监督管理工作。③配合防冲副总组织防冲事故隐患排查，并形成纪要。④制定落实防冲系统重大隐患治理方案。

⑤及时将防冲事故隐患排查、治理和督办、验收过程中形成的电子信息、纸质信息归档立卷，并及时上报。

⑥按规定贯彻执行安全第一方针和国家安全生产的法律、法规。⑦深入现场了解现场情况,掌握安全动态,对防冲系统的安全情况做到心中有数,对事故隐患提出处理意见,对较大及以上事故隐患提出停止生产,并向矿报告事故隐患情况。

⑧按规定向相关领导、单位及上级部门上报专业事故隐患。⑨配合矿相关部门参加安全事故的抢救、分析、处理工作。

5、防冲科科长（副科长）事故隐患排查治理责任制

①认真贯彻执行上级有关防冲事故隐患排查治理的指示精神。②协助防冲矿长、总工程师、防冲副总抓好防冲事故隐患排查与整改工作。

③认真做好防冲事故隐患排查治理的具体组织开展工作，及时向相关矿领导汇报。

④负责具体组织落实防冲事故隐患检查治理工作。

⑤监督落实防冲系统检查排查出的事故隐患，实现闭合管理。⑥按时组织参加矿及防冲系统的事故隐患排查治理工作会议，并根据会议纪要，督促相关区队认真落实整改。

⑦按规定向安检科、相关领导及上级部门上报防冲事故隐患。⑧按职责划分落实防冲事故隐患报告和举报奖励制度中的责任。

6、防冲科技术员事故隐患排查治理责任制 防冲科技术员是防冲系统隐患排查的直接参与者，对防冲事故隐患的排查、治理、验收负责，履行事故隐患排查治理职责。事故隐患排查治理职责如下：

①防冲科技术员必须严格执行防冲事故隐患排查相关规章制度，熟练掌握冲击地压防治知识，严格遵守上级安全指示、指令和各类规章制度。

②参与制定防冲事故隐患排查治理责任制、责任范围和考核标准。

③坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的原则，坚守“红线”和“底线”意识，做到不安全不生产，不形成事故隐患，并重点排查作业场所设备、设施、环境是否存在危险源，确保工作环境始终处于安全状态。

④严格执行“三大规程”中有关规定和各项安全条例指令，做好重大危险源和重大隐患的排查工作，发现问题及时安排处理，抵制“三违”等现象，监督区队不安全不生产行为。

⑤协助科长（副科长）抓好防冲系统隐患排查工作。做好防冲事故隐患排查问题的整改及落实，确保隐患排查的问题均能够按照“五定”原则进行整改。

⑥积极参加防冲事故隐患排查会，并对生产过程中防冲事故隐患排查治理情况提出意见和建议。对防冲事故隐患排查治理工作进行总结，编制防冲事故隐患排查工作方案、治理方案措施。

⑦做好井下施工过程中可能存在的防冲事故隐患及新工艺、新方法实施过程中存在问题的收集和汇报，便于区队总结经验，弥补安全生产管理漏洞。⑧对井下冲击地压区域进行巡检，对作业区域开展事故隐患排查。升井后对排查的隐患及时录入主动预防型安全管理系统，做好事故隐患的整改跟踪落实工作。

⑨积极接受事故隐患排查教育和培训，掌握事故隐患排查治理知识，提高事故隐患排查技能，增强事故预防和应急处理能力。

7、防冲队事故隐患排查治理责任制 ①建立健全区队防冲系统事故隐患排查治理台账;②制定防冲系统事故隐患排查、辨识、治理、验收等具体工作标准;③制订本单位防冲系统事故隐患治理安全技术措施，组织开展专项安全检查,排查治理事故隐患;④按时报告本单位防冲系统事故隐患排查治理情况和需要提交治理的事故隐患。

⑤完成部门领导及相关领导安排的事故隐患排查治理相关工作，并及时反馈落实情况；

⑥加强现场事故隐患排查，对排查出的事故隐患及时上报并落实整改到位。

二、防冲系统事故隐患分级及认定

（一）事故隐患分级 按照隐患的影响范围、整改难易程度和危害程度分为重大事故隐患和一般事故隐患。

1.重大事故隐患，是指危害和整改难度较大，应当全部或者局部停产停业，并经过一定时间整改治理方能排除的隐患，或者因外部因素影响致使生产经营单位自身难以排除的隐患。

2.较大事故隐患，是指整改治理难度较大，需要安排工程进行治理的一般事故隐患。

3.一般事故隐患，是指有一定整改治理难度，需要延期整改的一般事故隐患，一般事故隐患中当班就能排除的属于低风险事故隐患。

（二）事故隐患认定（1）重大事故隐患

1.国家安全生产监督管理总局令（„2015‟第85号令）《煤矿重大生产安全事故隐患判定标准》认定的重大隐患； 2.《河南省人民政府关于印发河南省重大事故隐患排查治理责任追究规定的通知》（豫政„2011‟41号）认定的重大隐患； 3.《煤矿生产安全事故隐患排查治理制度建设指南（试行）》和《煤矿重大事故隐患治理督办制度建设指南（试行）》安监总厅煤行„2015‟116号认定的重大隐患；

4.河南能源化工集团煤矿重大隐患认定标准清单（试行办法）》河南能源„2016‟660号认定的重大隐患；

5.《关于印发义马煤业集团股份有限公司煤矿重大隐患认定标准清单（试行办法）的通知》（义煤发„2016‟560号）认定的重大隐患

三、事故隐患分级管控标准

1.重大事故隐患，由矿长负责组织制定和落实治理方案。方案的内容包括：隐患部位、隐患的现状及其产生原因、隐患的危害程度和整改难易程度分析、负责治理的责任单位和责任人、治理时限和要求、安全措施和应急预案，事故隐患治理责任单位按期完成治理。

2.非重大事故隐患，由事故隐患治理责任单位在采取措施确保安全的前提下及时治理。

3.制定的隐患治理方案必须做到责任、措施、资金、时限 和预案“五落实”。

四、事故隐患分级管控机制

事故隐患必须按照“五定”原则和“闭环”管理要求，按责任、措施、资金、时限和预案“五落实”组织整改，实行分级治理、分级督办、分级验收。

（一）重大隐患的管理

各区队的重大隐患及时汇报，防冲科对重大隐患建档管理。重大事故隐患由矿长组织制定专项治理方案，并组织实施治理，煤矿安全监管部门挂牌督办，义煤公司或煤矿安全监管部门验收，并按规定及时上报。

1、排查出的重大隐患，矿井、防冲科、区队三级部门跟踪落实，区队每月25日前要将整改落实情况和工程进度报防冲科。整改完成后矿组织相关业务科室现场验收，并报防冲技术处。

2、重大安全隐患一经发现必须制定安全技术措施进行隐患治理，隐患治理前或治理过程中无法保证安全的，应当从危险区域撤出作业人员。

3、矿井对所有重大隐患都要定隐患项目、定整改方案、定资金、定整改时间、定责任人，实现“五定”管理。隐患整改落实要有记录，整改结束要有复查人、复查结果和复查日期，并要给出结论性意见，做到闭环管理。

（二）较大隐患的管理

区队的较大隐患及时汇报，防冲科对较大隐患建档管理。较大事故隐患督办人为防冲矿长，防冲矿长组织防冲科制定较大隐患治理方案，落实责任单位、责任人，下发《治理通知单》，并组织实施治理，隐患整改完成后，由督办人牵头，督办单位参加，安检科进行验收销号，并按规定及时上报。

1、较大安全隐患一经发现必须制定安全技术措施进行隐患治理，隐患治理期间，现场安排专人指挥，并设臵警示标识牌，安检员现场监督，日常填写事故隐患治理记录。

3、较大安全隐患要定隐患项目、定整改方案、定资金、定整改时间、定责任人，实现“五定”管理。隐患整改验收要有记录，整改结束要有复查人、复查结果和复查日期，并要给出结论性意见，及时销号，做到闭环管理。

（三）一般隐患的管理

防冲科要建立隐患管理台帐，对隐患实行跟踪管理，矿井建档备查。

一般隐患：区队整改，防冲科督办，防冲矿长（总工程师）组织（可委托防冲科科长）验收，一般事故隐患中的低风险事故隐患由当班岗位人员负责采取措施，立即治理消除，并做好记录，由当班班组长负责督办，当班跟班队长验收。

隐患能现场整改的，要在现场安排整改，不能现场整改的，要按“五定”原则管理。隐患整改落实要有记录，整改结束后，矿防冲科科长（副科长）进行验收，并要给出结论性意见，及时销号，做到闭环管理。

五、隐患排查治理机制

（一）防冲系统事故隐患排查的重点内容

1、矿井要建立健全防冲专业机构，人员配备要满足需要；建立并落实各级冲击地压防治安全生产责任制和冲击地压防治管理制度，由防冲科负责。

2、冲击地压矿井建立防冲机构并配备相应的专业人员；采取健全机构、安全培训、预测预警、防治措施、防治措施的效果检验、安全防护“六位一体”的综合防冲管理体系；编制专项防冲设计、冲击地压危险性评价报告、防冲专项措施，按防冲设计（措施）施工，消冲后进行采掘；按规定配备防冲装备和仪器，由防冲科负责。

3、按照规定建立健全冲击地压防治监测预警平台并运转正常，各类防冲监测设备安设要符合规定、管理维护到位由防冲科负责。

（二）事故隐患排查流程

事故隐患排查治理要按照规定流程进行，事故隐患排查治理流程主要包括排查发现—通报信息（录入主动预防信息管理系统告知责任单位）—实施治理（责任单位）—治理结果反馈（责任单位）—验收闭合上报等环节。

参加隐患排查验收的人员要具备相应的业务技术水平，并事先做好技术资料、检查资料收集整理工作。隐患排查内容要包括基础管理和生产现场管理两方面的内容，涉及各个系统和人、机、环、管各个方面，做到纵向到底、横向到边、不留死角。

（三）事故隐患排查治理和记录报告

1.事故隐患排查治理实行“自查、自报、主治”的排查治理工作机制。

2、由防冲矿长（总工程师）每旬组织防冲科、防冲队、冲击地压区域施工单位召开一次覆盖冲击地压区域的事故隐患排查治理分析会，根据《防冲系统事故隐患排查清单》，对防冲事故隐患排查治理工作进行总结，研究制定下旬事故隐患排查工作方案，提出治理方案措施。

根据对防冲系统排查的事故隐患，由防冲科按照“五定”原则，实行“闭环”管理，建立事故隐患排查治理台账及重大事故隐患信息档案，报矿安检科备案。

3、防冲科日常安排管理人员、技术人员对井下冲击地压区域进行巡检，对防冲系统开展事故隐患排查。升井后对排查的事故隐患及时录入主动预防型安全管理系统，做好事故隐患的整改跟踪落实工作。防冲科接到区队隐患整改完毕通知后，根据实际情况确定复查时间，及时对区队整改隐患进行复查，并将复查隐患的“五落实”表格分类、整理存档备查。

4、基层区队由党政负责人牵头搞好本单位事故隐患排查和治理工作；每班由带班人员牵头开展事故隐患自查自纠工作。各区队排查的隐患，由区队自己进行录入和整改、复查等工作。

5、在排查过程中发现重大事故隐患时，要立即停止受威胁区域内所有作业活动、撤出作业人员。并逐级报告分管领导，通过安检科报告到义煤公司及地方政府有关部门、煤矿安全监察机构。重大事故隐患由矿长负责组织制定和落实治理方案。对于重大事故隐患的整改方案至少包括以下内容；

（1）事故隐患的影响范围和程度；

（2）治理的目标、任务和时限；

（3）采取的方法、措施、治理时限、进度安排、停产区域；

（4）治理资金和物资的来源及其保障措施；

（5）负责治理的机构和人员；

（6）采取的安全防范措施和制定的应急预案。

6、其他要求

⑴参加隐患排查的人员必须牢固树立“隐患就是事故”的理念，全面细致的认真排查，确保把隐患消灭在萌芽之中，有效遏制隐患生存空间。

⑵所有参加隐患排查的人员必须服从统一安排，不得无故缺席；请销假必须经防冲矿长审批。

⑶隐患排查必须全面细致，严格按隐患排查表规定的内容进行填写，检查表填写要字迹工整、表面清洁。

⑷对排查出的隐患必须在规定时间内完成，对未按期整改的单位每一项按相关要求进行处罚。

（四）事故隐患复查及安全监控

1、防冲科负责建立矿井防冲系统重大安全事故隐患排查治理台帐。重大事故隐患的整改必须落实“隐患登记—治理责任人—治理期限—治理措施—复查人员—复查—治理完成”的隐患治理闭合原则。重大事故隐患整改必须制定专项安全技术措施，经审批后执行，整改结束后以书面形式通知业务科室，由业务科室和安检科组织进行复查，复查不合格的单位继续进行整改，直到合格。

2、对未按规定期限完成治理的事故隐患，及时提高督办层级，加大督办力度；事故隐患治理完成，经验收合格后予以销号，解除督办。

3、防冲科要不定期对基层单位安全隐患的排查整改情况进行指导服务；安检科负责对隐患排查、治理等“闭环”管理进行监督检查。

4、事故隐患治理完成后，相应的验收责任单位应当及时对事故隐患治理结果进行验收，验收合格后解除督办、予以销号；重大事故隐患验收资料必须上报公司业务部室及煤矿安全监管部门。

5、煤矿安全监察部门挂牌督办并责令全部或者局部停产停业治理的重大事故隐患，治理工作结束后，矿井要组织相关领导、专家、工程技术人员对重大事故隐患的治理情况进行评估，符合安全生产条件的，向负责督办的部门提出恢复生产的书面申请，经审查同意后，方可恢复生产。

6、防冲科、安检科等相关责任单位、责任人接到区队隐患整改完毕通知后，根据实际情况确定复查时间，及时对区队整改隐患进行复查。

7、隐患复查原则上做到系统自控，防冲科下发的隐患自己复查，安检科协助。最后将复查隐患的整改结果及时与隐患管理系统提交闭合，并将复查隐患的“五落实”表格分类、整理存档备查。

8、防冲科借助主动预防信息平台做好隐患排查治理工作的监督监察工作。对于隐患限改到期未及时反馈的隐患，系统发出预警信息，相关责任人及时与责任单位沟通，督促责任单位及时提交整改信息，因无故造成整改超期的，纳入“双基”考核。

常村煤矿防冲科

新兴矿冲击地压机理分析 篇6

关键词：冲击地压,岩石性质,应力分布

1 新兴矿冲击地压统计分析

自2007年6月22日以来, 新兴矿工作面发生的冲击地压次数为:41051工作面发生两次, 41061工作面发生七次, 41062工作面发生55次, 41081工作面发生七次, 如图1所示。其中41051、41061和41081工作面的冲击地压均发生在工作面上, 而41062工作面发生的冲击地压分别在上巷和工作面上的次数各为29和26。对四个工作面的冲击位置进行统计发现, 发生在上巷和工作面的次数分别为29和42, 分别占40.8%和59.2%。

2 新兴矿冲击地压影响因素分析

2.1 煤岩层冲击倾向性

煤岩层的冲击倾向作为产生冲击地压的必要条件, 通过测定煤岩层的冲击倾向性能够对煤岩层是否积聚大量能力以及在破坏瞬间的释放属性做出有效的判断。

表1为新兴煤矿不同开采层的煤岩冲击倾向性鉴定结果, 此结果表明:六采区的58层煤岩的煤层具有较大的弹性能和冲击能, 由于动态破坏时间较短从而表现为强冲击倾向性。此外, 58层的顶板和底板岩层也具有较大的弯曲能量, 且表现为中等冲击倾向性。

2.2 煤岩含水率及浸润性的影响

影响冲击地压发生的内在因素除了煤岩体的冲击倾向性外, 煤岩的厚度、强度、弹脆性、含水率及浸润性等都是比较重要的影响因素。

从煤层的自然含水率看, 具有冲击危险性的煤层, 自然含水率通常较低, 最大不超过5%。新兴矿六采区58层和60层的煤层和顶底板岩层煤岩试样的自然平均含水率 (见表2) 都很低, 远远低于5%, 这样就使得新兴矿煤岩坚硬, 性脆, 能很容易地积聚发生冲击地压所需要的弹性能。

大量的研究表明, 煤系地层岩层的单向抗压强度随着其含水量的增加而降低。同样, 煤的强度与冲击倾向性指数也随着煤的湿度的增加而降低。但新兴矿六采区58层和60层的煤层和顶底板岩层煤岩试样的自然平均吸水率 (见表3) 都很低, 远远低于5%, 说明采取注水措施对降低新兴矿煤岩强度和冲击倾向性的效果不是很理想。

2.3 开采深度及地应力的影响

之所以说新兴煤矿目前已经具备了发生冲击地压的条件, 那是因为65煤层和67煤层的平均开采深度分别达到了500m和557m, 这个开采深度已经达到了我国煤矿冲击地压频繁发生的临界开采深度。

此外, 对新兴煤矿前石门两位置的地应力进行测试结果为:最大主应力集中在22.6~23.3MPa;176.8°~177.2°之间为最大主应力的分布方向;主应力与水平面的夹角为6.9°~7.1°, 接近水平方向。由于最大水平应力的实测值为理论计算值的六倍以上, 由此说明, 新兴煤矿已经具有十分明显的构造应力场。

2.4 坚硬顶板的影响

新兴煤矿的主采煤层基本为三硬条件。主采的48、49和65层煤的老顶不仅最厚而且十分坚硬, 从而具备冲击地压的形成条件。由于该矿的主采煤层的倾角较大, 从而采用下行开采顺序。由于各个开采工作面上的一区段已经被采空, 因此, 巷道采用沿空留巷。倾斜和急倾斜煤岩层由于受到重力作用使得煤岩体跨落倾向于工作面下巷方向, 因此, 开采工作面上巷始终承受同层上区段采空区悬臂顶板的压力, 从而不仅增大了上巷和工作面的上隅角压力, 还增大了应力集中系数。

对于坚硬的顶板, 为了减小顶板来压时的强度和冲击性, 可以对其进行爆破, 通过人为的切断顶板促进采空区顶板冒落, 从而削弱采空区与待采区之间的顶板连续性。此外, 通过爆破还可以改变顶板的力学特性从而释放顶板集聚的能量, 最终达到了防治冲击地压产生的目的。

2.5 地应力、瓦斯压力和采动应力的叠加影响

(1) 地应力的影响作用。地应力作用是产生冲击地压的重要原因之一。在新兴煤矿的地应力中以水平应力为主, 最大水平应力值的实际值是理论计算值的六倍以上, 因此, 显现出十分明显的构造应力场。

(2) 瓦斯压力的影响作用。新兴煤矿主采煤层之一的48层, 存在较大的吸附性瓦斯, 从打抽放钻孔观察来看瓦斯压力较大。

(3) 采动应力的叠加作用。由于采动工作面产生的采动应力和地应力叠加后, 增加了工作面发生冲击地压的可能性。

新兴矿主采48层煤的41081工作面, 既有煤与瓦斯突出灾害发生, 又有冲击地压灾害发生。该工作面老顶厚达10m, 煤的吸附性强, 吸附瓦斯大, 表现在工作面割煤时, 回风流瓦斯经常超限。

3 总结

总之, 对冲击地压产生影响的因素主要包括以下四方面:

第一, 地质构造:对围岩的初始地应力场起到了决定性作用;第二, 地层岩性:主要包括岩体结构、岩石强度、脆弹性质和储能性, 这些对冲击地压的烈度起到了决定性作用;第三, 工作面的开采情况:决定了围岩的二次应力场即次生应力的大小、分布和应力集中情况;第四, 煤层的埋藏深度:对自重应力场起到了决定性作用。

参考文献

[1]熊俊杰.矿井冲击地压危险源辨识与风险评价[D].河南理工大学, 2012.

[2]姜耀东, 潘一山, 姜福兴, 窦林名, 鞠杨.我国煤炭开采中的冲击地压机理和防治[J].煤炭学报, 2014 (02) .

冲击地压防治关键技术分析 篇7

冲击地压的存在严重威胁着矿井生产安全,冲击地压随着开采深度的增加呈现出越来越严重的趋势,整体上来看,开采深度越大,冲击地压引发的灾害越严重。我国煤矿对于冲击地压的防止效果与技术发展不协调,并非所有矿山都建立了完善的冲击地压灾害防治体系。

根据冲击地压的防治现状把煤矿分成三种:1.曾发生过冲击地压灾害的矿井,且已经建立了防冲体系;2.临界地压冲击矿井,该类矿井常有小的地压冲击,发生机理不知,对于防冲体系的建立不够重视,也没有建立防冲体系;3.有冲击地压灾害发生危险,但由于资金及技术原因未建立防冲体系的小矿井、老矿井。

2 冲击地压防治理论

冲击地压的发生机理至今没有一套成熟完善的理论研究机理,导致了冲击地压防治难度的增大,防治过程中存在一定的盲目性。矿井在对于冲击地压灾害的认识上存在两种极端:第一种是不重视冲击地压的防治,对其采取不治理态度。第二种是全面治理,建立多种防治体系,管理混乱,没有针对性,资金投入增大却效率低下。结合最新的理论研究及实际的防治效果,本文总结出了如下几个冲击地压防治理论。

(1)确定冲击地压与矿震之间的关系。矿震指的是因为矿区内岩层的断裂、构造活化、矿柱破碎和采动塌陷等原因造成的矿区范围内出现震感的现象。冲击地压指的是巷道四周及采场承压变形、破坏从而发生灾害的现象。冲击地压可以诱发矿震现象的发生,强烈的矿震也可以诱发冲击地压现象的发生。微震指的是因为开采而引发的围岩破坏移动现象。综上所述,防治原发性的矿震可行性是很低的,防治巷道及采场的冲击地压灾害是可行的。能区分冲击地压和矿震的区别后,就可以制定相应的开采方案、卸压及检测方案。

(2)应用“上盘岩层空间结构理论”对动力灾害区域进行划定、预判。矿井进行深部开采时,影响采场应力分布的岩层范围超出了基本顶和直接顶的范围,此时需要用到上覆岩层的空间结构理论来对采场周围的应力分布进行分析研究。岩层的多层结构往往诱发多次的矿震和冲击。

(3)应用“水平应力突变理论”来预测矿震及其引发的冲击地压。在顶板有坚硬岩层的矿井往往容易出现强烈矿震进而引发冲击地压灾害,这样的灾害是难以预测的。但是可以依据坚硬岩层的水平应力变化来预判矿震可能发生的位置。

(4)应用“采动应力与构造应力耦合理论”对区域性动力灾害进行预测。断层、相变构造是与大量的动力灾害有关的,且是因为采动应力诱发的,故做好地质勘查是防治冲击地压的基础。

(5)应用“静-动应力场理论”来评价预测危险区及对工作面巷道进行合理布置。相邻采空区上部的高应力位岩层可将地压传导到远处的侧向煤体,且所形成的应力场不会受到工作面的开采影响,即该应力场不随工作面的变化而变化,该应力场成为静应力场。若巷道口所在位置的应力到了冲击临界值,则在该区域中的巷道将存在冲击地压发生的危险。工作面长度及矿柱的宽度决定了冲击地压发生的概率。

(6)应用“膨胀冲击理论”作为厚及特厚煤层地压灾害防治的理论基础。厚及特厚煤层、软煤层及高瓦斯煤层地压灾害防治及评估的理论研究尚处于起步阶段。但是经过大量数据分析后可以发现,厚及特厚煤层开采破裂之后,因其体积膨胀出现了“应力集中和应力均化”现象,这是导致发生大范围、大强度冲击地压发生的重要原因。

3 冲击地压防治关键技术体系

冲击地压防治的关键在于建立一套成熟的防治体系,体系不完善或是缺少环节就容易导致事故的发生。冲击地压防治技术体系中有7个重要环节是必不可少的:1.以防冲为基础进行开采方案优化;2.开采之前对冲击地压井下危险性评估;3.开采前对危险区域进行防冲预处理;4.开采中建立检测报警系统;5.危险区域卸压解危及其效果检验;6.施工工作面的施工安全管理;7.防治经验总结。

基于以上7个重要环节构建三个防冲体系和一个防冲流程,三个防冲体系是指:防冲人员组织体系、技术人员及设备体系、管理制度体系,一个防冲流程指闭环式的工作流程。要重点做到强检测、强防护及强卸压。

4 结论

冲击地压及矿震引发的煤与瓦斯突出等次生灾害是导致煤矿发生群死群伤事故的重要灾害之一,冲击地压灾害发生的原因复杂,其发生机理及相应的防治技术还没得到完善,是一个世界性难题。随着矿井开采范围及深度的增加,冲击地压发生的程度及其带来的灾害程度也随着增加,对于防治技术及措施要求也越来越严格。绝大部分煤矿只要相关领导能重视起,措施制定到位,管理合理,技术人员及相关设备投入到位,冲击地压灾害是可以得到很好控制的。对于超深井、急倾斜井、巨厚煤层、地应力异常等特殊冲击地压防治体系,有待进行进一步研究。

摘要：本文介绍了冲击地压防治的理论及技术,阐述了冲击地压防治体系及其体系中的开采方案优化、开采前危险性评估及防冲预处理,开采中的监测预警、危险性检测、危险区解危及安全管理等内容。

关键词：冲击地压,防治技术,地压防治

参考文献

[1]潘一山,李忠华,章梦涛.我国冲击地压分布、类型、机理及防治研究[J].岩石力学与工程学报,2013,22(11):1844-1851.

[2]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,2011:10-120.

[3]齐庆新,刘天泉,史元伟.冲击地压的摩擦滑动失稳机理[J].矿山压力与顶板管理,2012,12(01):174-177.

[4]李学华,梁顺,姚强岭.冲击倾向性围岩沿空掘巷防冲控制原理及应用[J].采矿与安全工程学报,2012,29(06):751-759.

[5]潘俊锋,宁宇,杜涛涛.区域大范围防范冲击地压的理论与体系[J].煤炭学报,2012,37(11):1803-1809.

[6]王宏伟,姜耀东,杨忠东.长壁孤岛工作面煤岩冲击危险性区域多参量预测[J].煤炭学报,2012,37(11):1790-1795.

矿井深部开采冲击地压研究与防治 篇8

(1) 在煤层和它们的附近有一定的冲击倾向性。

当煤岩受到力的作用就会被破坏, 其中, 镜煤和亮煤是这一方面的代表。如果所处的煤层具有比较小的脆性、比较小的湿度以及比较高的抗压强度的话, 那么就很容易出现冲击地压的情况。

(2) 较多的能量集中存在于回采工作面周围。

通常情况下, 在距离回采工作面前方15—50m的位置附近容易发生冲击地压, 这些区域被称为回采工作面超前支承压力区, 煤层在这些区域会产生很大的弹性应变能, 当弹性应变能大到煤层难以忍受时, 就会出现冲击地压。

(3) 采场拥有释放能量的区域。

有非常多的弹性变形能存在于采场前方煤体里面, 在这些煤体的周围又具有一定的间隔, 如果煤体的强度超过了极限强度那么就很容易出现冲击地压。

2、冲击地压的影响因素

(1) 地质构造。

由于不同区域的地质情况不同, 使得在煤体的断层、褶陆等区域附近会存在非常多的弹性变形能, 如果人们挖煤的时候不能正确的实施作业的话就很容易导致这些区域出现冲击地压。

(2) 开采技术。

开采技术不合理也会导致冲击地压, 例如不能正确的布置巷道;没有履行正确的开采程序, 使得孤岛采煤情况的出现等;没有合理的设置煤柱等都是容易引发冲击地压的因素。

(3) 开采深度。

原岩应力会随着开采深度的增加而不断变大, 这样也会加大出现冲击危险的可能性。尽管不同矿井采用不同的开采条件, 但通常情况下当开采深度大于200m以后就很有可能出现冲击地压。

(4) 开采范围。

当开采范围不断增加以后, 会使得很多的顶板被破坏, 这样人们就很难确定顶板的活动规律, 增加了冲击地压发生的可能性。

3.冲击地压发生的规律与破坏形式

(1) 冲击地压发生的规律。

a) 震级比较大的冲击地压往往发生在大断层周围;b) 冲击地压往往会出现在第一次出现压力的时候, 而且冲击地压在出现压力之前已经多次出现;c) 冲击地压出现的次数随开采深度的增加而不断增多, 冲击地压的震级随开采深度的增加而不断增高;d) 冲击地压的震级在构造带周围往往不会太高 , 但是其影响范围和破坏能力却往往超出人们的预计。

(2) 冲击地压的破坏形式。

a) 煤出现完全的位移:这种形式会使得顶板出现擦痕, 并且会减小巷道的规模; b) 煤的抛射:煤块被抛出, 使得煤尘被扬起等; c) 震动:这种情况会使得棚子发生倒塌, 设备器材发生位移。并且会有飓风跟随着出现:如果冲击地压强度比较大时其出现的冲击波很强, 可造成人员伤亡;d) 底鼓:底煤因为发生鼓起而造成伤人的现象。

4、煤矿冲击地压预测技术

(1) 电磁辐射监测仪探测法。

人们通过煤岩流变的规律对电磁辐射的规律以及其特性造成一定的干扰, 这种方法是一种通过监测煤岩流变的破坏程序及在不接触的情况下判断煤与瓦斯突出以及出现冲击地压等煤矿中经常出现的对人们生命财产造成威胁事件可能性的技术方法。当人们在煤矿中掘进或回采以后, 工作面煤体的应力平衡就会消失, 导致煤壁里面煤体的变形或裂变, 从而可以过渡到新的应力平衡状态;煤体中的瓦斯也会在这时出现动态不稳定, 从而会因为瓦斯压力梯度的作用而顺着煤体中的裂隙向煤层以外扩散, 电磁辐射均会伴随着这两种过程出现。

(2) 煤岩变形监测法。

随着开采活动的进行, 围岩难免会出现位移和形变, 这种变化表现在采面的话就是顶底板会向近处移动, 表现在巷道的话就是出现围岩的形变。煤体质地越软, 硬度越小, 越容易产生巷道形变, 也越不容易产生冲击破坏;如果巷道没有足够大的形变的话, 那就表明煤体具有较大的刚度, 这种情况下就很容易出现冲击破坏。

(3) 煤粉钻孔法。

这种方法是通过在煤体中钻小直径钻孔, 然后再将不同深度的钻孔使煤层排出的煤粉量和标准值进行对比, 如果排出的煤粉量大于极限煤粉量的话, 工作面出现冲击危险的可能性就大大增加。但研究表明, 如果是危险煤粉量的位置比3倍采高的还要大, 那么就不会出现冲击地压。

5、煤矿冲击地压的防治措施

(1) 超前注水软化煤层。

在人们挖掘巷道的过程中, 人们可以通过巷道断面的面积在迎头煤体内设置多个钻孔, 钻孔的直径在42—50毫米范围内, 钻孔的深度在7m附近, 然后向钻孔内注水。

(2) 深孔爆破卸压。

当人们通过钻屑法查看到煤体中出现应力集中的情况时, 通常会利用深孔爆破的方法降低压力, 也就是在煤层8～15米深度的左右设置多个炮眼, 在炮眼内放置炸药, 并且通过反向爆破的方法实施。

(3) 实施合理的开采程序。

煤矿开采过程中要对顺序以及开采方式进行合理的安排:对煤层进行混合开采, 通过先开采上层然后再不断的开采下层的顺序开采煤层;工作面通过使用长壁走向的方式不断推进, 这种方法也就是不同方向的工作面均向同一方向扩展, 避免出现采空区。

(4) 优化开拓布局合理设置巷道。

通过研究采区内煤层及地质构造状况, 把永久硐室以及开拓巷道设置在没有冲击可能的煤层中或者是设置在赋存比较稳定的煤层底板岩石内, 尽量不要将巷道布置在出现冲击地压可能性较大的区域。

(5) 采用宽巷道掘进, 便于应力释放。

在进行巷道开采的过程中, 巷道的形状往往会由于受矿压的作用而不断变化。这种变化主要体现在两帮出现位置移动, 这种位置的移动会使得煤层中的应力得以释放, 因而可以很好地防止冲击地压的出现。

(6) 合理安排采掘活动、避免采掘相互影响。

当采区里面同时发生同翼掘进与生产时, 这两个部分之间的距离至少要有一个工作面那么大, 并且还要对采区两翼的交替开采进行合理的安排, 避免在开采的过程中采区同一翼的不同工作面出现同时被开采的情况。

6、总结

随着矿井开采深度的不断增加以及矿井开采难度的不断加大, 这些区域的地质条件以及开采条件也变得越来越复杂, 开采扰动应力以及原始应力在这些区域相互作用, 使得矿井出现冲击地压灾害的可能性逐渐增大, 给矿工的生命安全带来很大威胁。基于此, 既要深入的研究矿井灾害发生的原理, 研究出合理的预警和防治机制, 还要对不同矿区出现矿区危险的可能性进行对比分析, 以便正确的划分整个矿区范围内发生冲击的危险区域的等级。

摘要：我国矿井地质条件多种多样, 由于开采深度的增加, 发生冲击地压灾害的矿井数量也变得越来越多。本文首先介绍了深部开采冲击地压发生的条件及影响因素, 然后对冲击地压的发生规律和破坏形式进行了分析, 最后提出了煤体冲击地压的预测技术并给出了具体的防治措施。

关键词：冲击地压,发生的条件,发生规律,防治措施

参考文献

[1]郭延华, 等.内错式下分层回采巷道围岩变形破坏机理研究[J].河北工程大学学报, 2007, 24 (2) :36—38.

[2]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]章梦涛.我国冲击地压预测和防治[J].辽宁工程技术大学学报 (自然科学版) , 2001, 20 (4) :434—435.

掘进工作面冲击地压的防治 篇9

关键词：掘进工作面,冲击地压,防治对策

一、掘进工作面冲击地压发生的原因

掘进工作面冲击地压的发生是由多种因素综合在一起造成的, 但主要来说, 有地质构造的特殊、支承压力的叠加、煤岩层构成的影响以及开采深度的增加这四个方面的原因。从地质构造上来说, 一般在褶曲、煤层倾角变化带以及断层等地质构造区域容易发生冲击地压事故, 这是因为在这样的地质构造的周围通常有高应力存在, 在对煤层进行开采的过程中这些高应力被集中在一起产生冲击地压;从支承压力上来说, 煤层的开采集中了围岩和工作面的煤体中的应力, 支承压力形成, 侧向固定支承压力会作用于与采空区相邻尤其是两侧都是采空区的煤岩体内, 两顺槽超前范围内也要承受很高的支承压力, 这么多种支承压力叠加在一起, 更是增强了煤岩体内的应力集中的程度, 在这种情况下, 冲击地压事故非常容易发生;从煤岩层构成上来说, 通常冲击地压事故发生的工作面顶板有硬顶-薄软层-煤层和硬顶-硬煤-硬底这两种结构, 在诱发因素的作用下, 这两种地质条件极易发生充冲击地压事故;从开采深度上来说, 煤层开采的越深, 煤岩体中含有的弹性能也越大, 当煤层的极限抗压强度低于这个弹性能的时候, 冲击地压事故就会发生。

二、掘进工作面冲击地压的防治对策

掘进工作面冲击地压的防治需要做两个方面的工作:一是“防”, 二是“治”, 要做好“防”的工作就要先对冲击地压事故进行预测, 而“治”的工作就需要应用治理技术。

(一) 掘进工作面冲击地压的预测

现阶段, 掘进工作面冲击地压的预测通常采用以下几种方法:一是电磁辐射监测和钻屑法, 煤岩层中的冲击地压出现之前, 电磁辐射会在应力下产生并处于一个稳定的状态, 在冲击地压即将出现的时候, 电磁辐射的强度就会发生变化, 以此为根据就能对冲击地压的危害程度进行判断, 钻屑法就是指在可能会发生冲击地压事故的煤层中打小孔径钻孔, 以打钻时每米煤层排除的煤粉量为根据来预测冲击地压的发生;二是宏观判断和矿压观测法, 宏观判断就是对附近的煤矿的相同煤层出现的冲击地压事故进行考察, 然后结合本矿的地质情况与开采条件等对本区域的冲击地压事故进行预测, 矿压观测法是对开采过程中的顶板压力、片帮等实施的观察和监测, 然后对其进行综合的分析, 以此来预测冲击地压事故的发生;三是地音与微震法, 地音法是通过将地音探头布置在监测区内对地音信号进行采集, 然后将采集资料处理分析成图表和报告的形式来预测冲击地压事故, 微震法就是对煤岩体内出现的比较细微的震动进行监测, 然后分析解释这些震动, 如果震动的幅值到达了一定的值, 冲击地压就容易发生, 因此, 以震动为依据也可以对冲击地压的发生进行预测。

(二) 掘进工作面冲击地压的治理

对于掘进工作面冲击地压的治理, 可以通过以下方式:一是进行强制性的放顶, 就是通过爆破的方法使顶板发生垮落进而使煤体的应力被降低。具体地说, 就是在采空的区域采用深孔预裂的爆破方法强行让顶板垮落, 使顶板来压步距被缩小, 顶板来压强度被降低, 煤体的支撑压力的分布范围被缩小。二是卸压爆破和煤层预注水, 泄压爆破就是通过应力比较高的作用下煤层中集中的弹性能来对钻孔附近的煤体进行破坏, 使煤层的支承压力被卸掉, 能量被释放出来, 进而使冲击的危险被消除。煤层预注水就是利用水的化学物理作用使冲击煤层的物理力学性质发生改变, 对一部分的高应力能量进行吸收, 实现弹性能的降低, 进而防止发生冲击地压事故。三是选择合理的开采方法并合理的安排作业的布局, 对于井田和采区的开采要有一个合理的计划, 并制定科学的开采程序, 避免开采不当造成的冲击地压事故。

结束语:开采过程中发生的掘进工作面冲击地压事故会造成大量的设备损坏甚至人员伤亡, 阻碍煤矿开采的正常运行, 导致煤矿发生重大的经济损失。因此采矿单位必须对这一点予以高度的重视, 积极分析其发生的原因并采取一定的对策进行防治, 以防为主, 以治为辅, 切实减少掘进面冲击地压事故的发生, 推进我国经济的健康发展。

参考文献

[1]窦林名.冲击矿压防治理论与技术[J].中国矿业大学出版社, 2009 (3) .

冲击地压防治方法及其注意事项 篇10

关键词：冲击地压,防治,改变开采因素

1. 引言

1738年英国南斯塔福(South Stanford)煤田发生了世界上首例冲击,现在已发生冲击的国家有南非、德国、英国、俄罗斯等20多个国家。当前,我国部分煤矿有明显的冲击倾向性,甚至个别矿有严重的冲击,造成了非常严重的危害,对人的安全和生产带来严重的后果。因此,国内外煤矿和研究部门对此非常重视,开展了深入的研究,以避免或减少由于冲击带来的损失。冲击是指矿井高应力区内煤体、岩体及断层等在受外界扰动瞬间失稳破坏时,释放出很大能量而引起的以猛烈震动和爆发式破坏为特征的矿山动力现象,是矿井的一大自然灾害。在煤矿比较普遍地将震级较高、释放能量大、足以造成巷道工作面破坏危及人身安全的称为冲击。冲击可能造成矿井巷道工作面破坏、顶板下沉、底板臌起、支架倒塌折断、设备颠覆损坏、其他生产设施也遭到破坏,还造成井下工作人员伤亡,严重时整个采场被摧毁,造成井毁人亡的悲剧,甚至波及地面,给矿区人民造成地震灾害。防治冲击是研究冲击的目的,自然因素(内因)很难改变,因此改变开采因素(外因)是防治冲击地压的有效方法。主要方法有开采解放层、煤层注水、卸压爆破等方法。

2. 冲击地压防治的方法

2.1 开采解放层

所谓开采解放层是指一个煤层(或分层)先采,能使临近煤层得到一定时间的卸载。先采的解放层必须根据煤层赋存条件选择无冲击倾向或弱冲击倾向的煤层。在冲击危险较大的煤层附近,选取没有冲击危险或危险较小的煤层先开采,然后开采垂直下层(或上层)危险较大的煤层。

开采解放层防治冲击地压的原因:解放层开采后,在其围岩中产生裂隙,引起围岩向采掘空间移动,使采空区上下方的岩层卸载,形成“卸压带”,以及附近岩层产生破裂。处于解放层卸压带范围内的被解放层,由于降低了压力,煤岩体中产生大量的裂隙,改变了煤岩结构和属性,释放了潜在的弹性能,消除或减缓了冲击危险。

开采解放层防治冲击地压的注意事项:第一、实施时必须保证开采的时间和空间同步,开采解放层的间隔时间不能太久;第二、不得在采空区内留煤柱;第三、只有在卸压带的某些范围内(层间距不能过大),应力降低到一定程度时,开采工作才会免遭冲击地压的危害;第四、要注意岩石组成和岩层排列次序可能对卸压带尺寸和卸压作用有影响。

2.2 煤层注水

煤层预注水是在采掘工作前,对煤层进行长时压力注水。注水一般是在已掘好的回采巷道内或临近的巷道内进行。煤层原内在含水率为0.51%,外在含水率为2.05%,总含水率为2.56%,通过浸水后,内在含水率为1.52%,外在含水率为2.93%,总含水率为4.41%。通过实验室的实验总结,一般来说,总含水率达到3.8%即可以防止冲击的发生。按总含水率在4%以上,就可以不采取预防措施,也不会发生冲击。煤层预注水是一种积极主动的区域性防范措施,不仅能消除或减缓冲击危险,而且可起到消尘、降温,改善劳动条件的作用。

煤层注水防治冲击地压的原因:煤层注水引起煤岩中储存的弹性能大大降低;煤壁前方支承压力分布情况发生变化,支承压力峰值降低,峰值点向煤壁深部转移;由于天然裂隙得到扩大与增加,大大减少了裂隙失稳扩展的机会,即裂隙失稳扩展,破碎煤体与周围介质组成的平衡系统也不容易失稳。

煤层注水防治冲击地压的注意事项:第一、必须要注水充分,达到煤层全部湿润,不留盲区;第二、水的压力要大于气体压力;第三、防止水渗入机巷,使机巷煤壁过早泄水,影响走向方向上煤体的湿润。第四、如果发现注水压力突然下降,随时间的延长而注水压力不再恢复,说明出现泄水,这时要查明,采取措施。

2.3 深孔爆破

卸压爆破法是对已形成冲击危险的煤体,用爆破方法减缓其应力集中程度的一种解危措施。当煤层应力达到峰值强度前,在压力比较大的部位打一定深度的钻孔,装上火药,用爆炸应力波破坏煤层的整体结构,达到松动煤层(注意不要崩出煤体)的目标。松动的煤层就不能积聚能量,也就消除了冲击危险。

深孔爆破防治冲击地压的原因:卸压爆破在煤体中产生大量裂隙,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,破坏了冲击地压发生的强度条件和能量条件。由于煤体内裂隙的长度和密度增加,按照失稳理论,还具有致稳作用和止裂作用,防止了冲击的发生。

防治冲击地压的注意事项:第一、应采取深孔爆破方法,孔深应达到支承压力峰值区;第二、实施卸压爆破前必须先进行钻屑法检测;第三、如果在实施范围内仍有高应力存在,则应进行第二次爆破,直至解除冲击危险为止;第四、爆破时人员远离危险地点。

3. 结语

防治冲击是研究冲击的目的,不论是煤体注水,还是卸压爆破,其基本原理都通过改变煤体的力学性质而降低冲击危险性。引起冲击的原因有自然因素(内因)和开采因素(外因),自然因素(内因)很难改变,因此用开采解放层、煤层注水、卸压爆破等方法改变开采因素(外因)是防治冲击地压的有效方法。并指出各方法所须的一些注意事项。

参考文献

[1]王来贵,潘一山.矿井不连续面冲击地压发生过程分析[J].中国安全科学学报,1996,6(3):40-44.

[2]章梦涛,潘一山.冲击地压的预测[J].岩土工程学报,1997,19(4):49-53.

[3]章梦涛,宋维源,潘一山.煤层注水防治冲击地压的研究[J].中国安全科学学报,2003,20(3):106-112.

[4]潘一山,李忠华,章梦涛.我国冲击地压分布、类型、机理及防治研究[J].岩土工程学报,2003,22(11):1844-1851.

[5]朱月明,张玉林,潘一山.急倾斜煤层冲击地压防治的可行性研究[J].辽宁工程技术大学学报,自然科学版,2003,22(3):332-337.

[6]章梦涛.冲击地压和突出的统一失稳理论(J).煤炭学报,1991,16(4):25-31.

[7]赵本钧.冲击地压及其防治(M).北京:煤炭工业出版社,1994.

[8]章梦涛.我国冲击地压预测与防治(J).辽宁工程技术大学学报,2001,20(4):434-435.