煤層深部開采沖擊地壓危害防治

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1、煤層深部開采沖擊地壓危害防治劉健劉魁摘要：從沖擊地壓發(fā)生的機(jī)理，分析沖擊地壓的防治措施及采掘過程中的應(yīng)對方案，利用鉆探卸壓和微地震監(jiān)測等多種方法綜合治理，有效的減少了沖擊地壓的危害。關(guān)鍵詞：沖擊地壓防治、揭煤措施、微震觀測及電磁輻射儀、鉆孔卸壓、斷底及斷頂、煤層注水等。前言：沖擊礦壓是礦山開采中發(fā)生的煤巖動力現(xiàn)象之一。這種動力災(zāi)害通常是在巖體力學(xué)系統(tǒng)達(dá)到極限強(qiáng)度時，聚積在巖體中的彈性能量以突然、急劇、猛烈的形式釋放，在井巷發(fā)生爆炸性事故，造成巖體振動和破壞，動力將巖體拋向井巷，同時發(fā)出強(qiáng)烈聲響，造成支架與設(shè)備、井巷的破壞，人員的傷亡等。沖擊礦壓還可能引發(fā)其它礦井災(zāi)害，尤其是火災(zāi)、水災(zāi)和

2、干擾通風(fēng)系統(tǒng)等，強(qiáng)烈的沖擊礦壓還會造成地面建筑物的破壞和倒塌等。隨著礦井開采深度的增加，沖擊礦壓動力災(zāi)害的危險(xiǎn)也在逐步增加，沖擊礦壓問題也將越來嚴(yán)重。一、沖擊地壓現(xiàn)象、發(fā)生條件和機(jī)理：沖擊地壓是采場周圍煤巖體，在其力學(xué)平衡狀態(tài)破壞時，由于彈性變形能的瞬間釋放而產(chǎn)生一種以突然、急劇、猛烈破壞為特征的動力現(xiàn)象。沖擊地壓發(fā)生的過程是煤巖的流變到突變的過程，產(chǎn)生的脆性破壞是載荷發(fā)生跳躍、應(yīng)力總和超過極限，發(fā)生立即破壞（突變)。沖擊地壓發(fā)生主要取決于：煤巖體的沖擊傾向性、開采區(qū)的應(yīng)力水平和關(guān)鍵巖層的運(yùn)動以及構(gòu)造活化等因素的綜合作。沖擊地壓發(fā)生的機(jī)理：（1）沖擊應(yīng)力場機(jī)理：應(yīng)力是否達(dá)到能夠發(fā)生沖擊

3、地壓的應(yīng)力水平、高應(yīng)力差水平以及分布規(guī)律。（2）關(guān)鍵巖層運(yùn)動機(jī)理：關(guān)鍵巖層是指運(yùn)動可能引發(fā)沖擊地壓的巖層或巖層組，也可稱為沖擊性巖層；（3）沖擊性構(gòu)造活化應(yīng)力場機(jī)理：構(gòu)造活化是誘發(fā)沖擊地壓的重要因素。二、沖擊地壓的防治措施及管理：1、沖擊地壓的預(yù)測和檢測沖擊地壓的預(yù)測方法，大致可以分為兩類：一類是區(qū)域預(yù)測方法，包括經(jīng)驗(yàn)類比法；第二類是局部檢測法，主要包括鉆屑法，電磁輻射檢測法，還有煤巖體變形觀測法（頂板動態(tài)、圍巖變形）、煤巖體應(yīng)力測量法（相對應(yīng)力測量，絕對應(yīng)力測量）、流動地音檢測法、巖餅法等；此外還有地音系統(tǒng)監(jiān)測法和微震系統(tǒng)監(jiān)測法，以及其它地球物理方法（地溫、地磁等）。采掘工作面根據(jù)地

4、質(zhì)構(gòu)造、物探資料和采掘過程中發(fā)現(xiàn)有異常、檢測超標(biāo)和數(shù)據(jù)異常的地區(qū)應(yīng)進(jìn)行超前預(yù)報(bào)和超期探測，并制定出有效的治理方案和措施。2、沖擊地壓煤層揭露煤層措施根據(jù)《沖擊地壓煤層安全開采暫行規(guī)定》，"當(dāng)巷道接近有沖擊危險(xiǎn)性煤層或應(yīng)力集中區(qū)時，必須制定防沖措施，進(jìn)行卸壓處理"之規(guī)定，當(dāng)巷道即將揭露具有沖擊危險(xiǎn)性的煤層時，必須嚴(yán)格按以下措施執(zhí)行：①、巷道即將揭露煤層時（分從上部、下部、正面三種情況），必須根據(jù)施工現(xiàn)場地質(zhì)資料，在距離煤層垂直距離約5m時，進(jìn)行超前探測，查清距離煤層的準(zhǔn)確距離。②、當(dāng)巖柱厚度為3m時，首先打檢測孔，如果煤粉不超標(biāo)，可以正常揭煤。③、如果煤粉超標(biāo)，必須進(jìn)行卸壓。卸壓孔采用孔

5、徑不小于75mm鉆頭進(jìn)行卸壓，扇形布置3個孔，孔進(jìn)入煤體深度不能少于10m。卸壓后，煤粉檢測不超標(biāo)，方可正常掘進(jìn)。3、掘進(jìn)工作面的一般卸壓措施掘進(jìn)工作面在掘進(jìn)前必須進(jìn)行卸壓，卸壓分為工作面和兩幫正常卸壓①、掘進(jìn)工作面防沖措施在掘進(jìn)工作面打卸壓鉆孔，每次施工三個孔，斷面中心距巷道底板不小于1m的位置，孔距1.0m。工作面卸壓鉆孔必須保證超前卸壓深度不小于10m（根據(jù)煤層的采深，沖擊傾向不同，超前卸壓的深度進(jìn)行調(diào)整），鉆孔直徑不小于75mm。卸壓鉆孔的方向要平行于層面，垂直于煤壁（特殊構(gòu)造地段平行于煤層傾斜方向）。②、巷道兩幫防沖措施巷道兩幫每隔5m各打一個直徑不小于75mm卸壓鉆孔，孔深

6、不小于12m，布置在距巷道底板不小于0.5m的位置，兩幫卸壓孔距迎頭最大距離不得超過7m。巷道兩幫所有卸壓鉆孔的方向都要平行于層面，垂直于煤壁（特殊構(gòu)造地段平行于煤層傾向）。③、卸壓效果檢測采用煤粉檢測法檢驗(yàn)卸壓效果，根據(jù)打鉆過程中的壓力顯現(xiàn)程度和煤粉量是否超過臨界值決定是否采用二次或多次卸壓，具體的方法如下：工作面每掘進(jìn)15～20m（即上次檢測孔距迎頭距離達(dá)到30～40m）或距上次施工的檢測孔時間達(dá)到一周必須在巷幫距工作面15～20m施工一對檢測孔，距工作面50m施工一對檢測孔，檢測孔位于為兩卸壓鉆孔中間。如果煤粉量超標(biāo)必須在檢測孔附近打大直徑鉆孔進(jìn)行二次卸壓。工作面和兩幫卸壓后，在

7、工作面前方和巷幫兩側(cè)形成保護(hù)帶，在掘進(jìn)過程中減少了沖擊地壓發(fā)生的危害。4、掘進(jìn)工作面的壓力集中區(qū)域的卸壓和壓力釋放措施對于高應(yīng)力區(qū)，一般采取的方法是大直徑深部卸壓和深孔爆破兩種措施。大直徑鉆孔孔徑不低于110mm，孔深不低于20m（可依據(jù)煤層的沖擊傾向性鑒定和煤層埋深、頂?shù)装逄匦缘榷喾N因素，酌情調(diào)整）。在這里特別強(qiáng)調(diào)一下，大直徑深孔卸壓不能緩解沖擊壓力時，方可進(jìn)行深孔爆破，深孔爆破一定要制定專門的措施和具體的規(guī)定。5、掘進(jìn)工作面留底煤或在煤層頂