義馬煤田沖擊地壓現(xiàn)狀及研究

1、第一章 沖擊地壓概述煤礦煤巖動力災(zāi)害主要包括沖擊地壓和有瓦斯氣體參與的煤與瓦斯突出，本次課程我們主要介紹沖擊地壓的基本知識、發(fā)生的原因、機(jī)理、影響因素以及沖擊地壓危險的預(yù)測預(yù)報技術(shù)、沖擊地壓危險的治理措施等方面的實用技術(shù)。第一節(jié) 沖擊地壓動力災(zāi)害沖擊地壓以其突然、急劇、猛烈的破壞特征對煤礦、金屬礦井、隧道等的安全輕則構(gòu)成嚴(yán)重威脅，重則造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。隨著井工礦井開采深度的增加，煤巖動力災(zāi)害沖擊地壓的危險也在逐步增加。原來沒有發(fā)生過沖擊地壓的礦井，現(xiàn)在也開始發(fā)生，原來發(fā)生過沖擊地壓的礦井，現(xiàn)在沖擊發(fā)生的強(qiáng)度越來越大，發(fā)生的次數(shù)越來越多。目前，我國有近50對礦井累計發(fā)生過4000多次

2、沖擊地壓，造成數(shù)以百計的人員傷亡，巷道破壞達(dá)30多公里。沖擊地壓作為采礦誘發(fā)的地震，與大地地震相比，雖然震級不大，但由于其震中距地表近，屬淺表層地震，其危害性非常嚴(yán)重。圖11為按里氏震級劃分的德國、向非、波蘭等國以及我同撫順礦區(qū)、三河尖煤礦、華豐煤礦等發(fā)生沖擊地壓的最大強(qiáng)度。第二節(jié) 義馬煤田沖擊地壓概況1、生產(chǎn)地質(zhì)情況義煤集團(tuán)公司沖擊地壓主要發(fā)生在中部義馬煤田。義馬煤田分布有5對生產(chǎn)礦井，即：常村、躍進(jìn)、千秋、耿村、楊村煤礦。目前礦井采深分別是：常村礦600-800m,躍進(jìn)礦650-1060m, 千秋礦750-980m,耿村礦500-650m,楊村礦400-600m。義馬煤田含煤地層為侏羅系，

3、開采煤層為中侏羅統(tǒng)義馬組，煤田基本構(gòu)造形態(tài)為一簡單的單斜構(gòu)造。地層產(chǎn)狀平緩，走向近東西，傾向南，自下而上分別是2-3煤、2-2煤、2-1煤、1-2煤和1-1煤，煤層傾角825°大部分區(qū)域在10°左右，現(xiàn)主采2-1煤和2-3煤。煤層賦存比較穩(wěn)定，開采條件較好，煤層直接頂為泥巖和砂質(zhì)泥巖、老頂為巨厚礫巖，底板為煤與泥巖互層和炭質(zhì)泥巖；煤田煤層瓦斯含量在2.199.72m3/t，礦井地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件均較為簡單。煤種為長焰煤，揮發(fā)份大都在35-40%以上。2-1煤層煤厚在0.149.45m，平均煤層厚度3.54.6 m；2-3煤層煤厚在0.221.7m，平均煤層厚度4.59.

4、6 m。煤層具有沖擊傾向性。2、沖擊地壓情況義馬煤田沖擊地壓從80年代就有顯現(xiàn)。主要表現(xiàn)為響煤炮和局部支架損壞，但沒有詳細(xì)記錄。首次有記錄的沖擊地壓為1998年9月3日，千秋煤礦18152下巷掘進(jìn)工作面沖擊地壓。當(dāng)時18152下巷掘進(jìn)近100m，發(fā)生沖擊地壓造成整條巷道被煤充滿，破壞巷道50m，損壞工字鋼支架100棚，沖擊出煤煤量500m3，兩人死亡，一個受傷，停產(chǎn)60天。該段巷道埋深450m。近兩年來，有記錄的沖擊地壓有21次，躍進(jìn)煤礦16次，千秋煤礦4次，常村煤礦1次。最嚴(yán)重的是2007年躍進(jìn)煤礦“6.19”沖擊和最近千秋煤礦“6.5”沖擊。從分類情況看，發(fā)生在回采期間的有12次、掘進(jìn)期間

5、6次、工作面安裝、轉(zhuǎn)移、修巷期間3次。發(fā)生在采深800m以下的15次，600-800m采深的6次。巷道表現(xiàn)情況基本上是以底鼓和上幫破壞為主，沒有沖擊地壓造成的嚴(yán)重冒頂現(xiàn)象。另外還有很多以“煤炮”和輕微巷道支架變形為主要表現(xiàn)形式的弱沖擊現(xiàn)象。第三節(jié) 沖擊地壓現(xiàn)象及特征沖擊地壓是指井巷或工作面周圍煤巖體，由于彈性變形能的瞬時釋放而產(chǎn)生突然劇烈破壞的動力現(xiàn)象。常伴有煤巖體拋出、巨響及氣浪等現(xiàn)象。同時造成煤巖體振動和煤巖體破壞、支架與設(shè)備損壞、人員傷亡、部分巷道垮落破壞等。沖擊地壓還會引發(fā)或可能引發(fā)其他礦井災(zāi)害，尤其是瓦斯、煤塵爆炸、火災(zāi)以及水災(zāi)，干擾通風(fēng)系統(tǒng)等。對于沖擊地壓現(xiàn)象，世界各國，以及不同的

6、行業(yè)，其稱謂是不一樣的，常見的有“巖爆”、“煤爆”、“沖擊礦壓”、“礦山?jīng)_擊”、“沖擊地壓”等。本書采用“沖擊地壓”這個術(shù)語。通常情況下沖擊地壓將直接產(chǎn)生：將煤巖動力拋向巷道；引起巖體的強(qiáng)烈震動；產(chǎn)生強(qiáng)烈聲響；造成巖體的破斷和裂縫擴(kuò)展。因此，沖擊地壓具有如下明顯的顯現(xiàn)特征：突發(fā)性。沖擊地壓一般沒有明顯的宏觀前兆而突然發(fā)生、難于事先準(zhǔn)確確定發(fā)生的時間、地點和強(qiáng)度。瞬時震動性。沖擊地壓發(fā)生過程急劇而短暫，像爆炸一樣伴有巨大的聲響和強(qiáng)烈的震動，電機(jī)車等重型設(shè)備被移動，人員被彈起摔倒，震動波及范圍可達(dá)幾公里甚至幾十公里地面有地震感覺，但一般震動持續(xù)時間不超過幾十秒。巨大破壞性。沖擊地壓發(fā)生時，頂板可能

7、有瞬間明顯下沉，但一般并不冒落；有時底板突然開裂鼓起甚至接頂；常常有大量煤塊甚至上百立方米的煤體突然破碎并從煤壁拋出，堵塞巷道，破壞支架，從后果來看沖擊地壓常常造成慘重的人員傷亡和巨大的生產(chǎn)損失。第四節(jié) 沖擊地壓的分類根據(jù)沖擊地壓顯現(xiàn)強(qiáng)度、發(fā)生的地點和位置的不同，沖擊地壓有如下幾種分類方法。一、根據(jù)沖擊的顯現(xiàn)強(qiáng)度，可分為四類： (1)彈射。一些單個碎塊從處于高壓應(yīng)力狀態(tài)下的煤或者巖體上射落，并伴有強(qiáng)烈聲響，屬于微沖擊現(xiàn)象。 (2)礦震。它是煤、巖內(nèi)部的沖擊地壓，即深部的煤或巖體發(fā)生破壞。但煤、巖并不向已采空間拋山，只有片幫或塌落現(xiàn)象，但煤或巖體產(chǎn)生明顯震動伴有巨大聲響，有時產(chǎn)生煤塵。較弱的礦震

8、稱為微震，也稱為“煤炮”。 (3)弱沖擊。煤或巖石向巳采空間拋出，但破壞性不很大，對支架、機(jī)器和設(shè)備基本上沒有損壞，圍巖產(chǎn)生震動，一般震級在22級以下，伴有很大聲響，產(chǎn)生煤塵，在瓦斯煤層中可能有大量瓦斯涌出。 (4)強(qiáng)沖擊。部分煤或巖石急劇破碎，大量向已采空間拋出，出現(xiàn)支架折損、設(shè)備移動和圍巖震動。震級在23級以上，伴有巨大聲響，形成大量煤塵和產(chǎn)生沖擊波。二、根據(jù)震級強(qiáng)度和考慮拋出的煤量，可將沖擊地壓分為三級：(1)輕微沖擊(I級)。拋出煤量在10t以下，震級在1級以下的沖擊地壓。(2)市等沖擊(II級)。拋出煤量在l050 t，震級在12級的沖擊地壓。(3)強(qiáng)烈沖擊(III級)。拋出煤量在5

9、0t以上，震級在2級以上的沖擊地壓。一般面波震級Ms1時，礦區(qū)附近居民可能有震感；Ms2時對井上下有不同程度的破壞；Ms2.5時，地面建筑物將出現(xiàn)破壞現(xiàn)象。 三、根據(jù)發(fā)生的地點和位置沖擊地壓可分為兩大類：(1)煤體沖擊。發(fā)生在煤體內(nèi)，根據(jù)沖擊深度和強(qiáng)度又分為表而、淺部和深部沖擊。(2)圍巖沖擊。發(fā)生在頂?shù)装鍘r層內(nèi)，根據(jù)位置有頂板沖擊和底板沖擊。第二章 沖擊地壓影響因素及機(jī)理分析第一節(jié) 沖擊地壓影響因素分析沖擊地壓發(fā)生的原因是多方面的，但從總的來說可以分為三類，即自然的、技術(shù)的和組織管理方面的。其關(guān)系如圖21所示。圖2-1 據(jù)沖擊地壓發(fā)生的原因分類自然因素中，最基本的因素是原巖應(yīng)力，主要由巖體的

10、重力和構(gòu)造殘余應(yīng)力組成，井巷周圍巖體的應(yīng)力由采深決定，而構(gòu)造殘余應(yīng)力則很難預(yù)計，也很難研究。此外斷層附近也會出現(xiàn)相當(dāng)大的水平應(yīng)力。褶曲附近的情況也可能如此。實踐表明，在一定的采深條件下，比較強(qiáng)烈的沖擊地壓一般會出現(xiàn)在煤系地層中具有強(qiáng)度高的巖層情況下，特別是在煤層頂板中有堅硬厚層砂巖的情況。沖擊地壓危險的傾向是由煤巖的特性決定的?？偟膩碚f，煤的強(qiáng)度大，彈性好，沖擊地壓的傾向性就高。但并不是說，強(qiáng)度小和彈性差的煤層不會發(fā)生沖擊地壓。只是在這種情況下，發(fā)生沖擊地壓的應(yīng)力值比強(qiáng)度大、彈性好的煤大得多，并且取決于加載方式和加載速度。從發(fā)生沖擊地壓的技術(shù)因素來分析，首光是開采引起局部應(yīng)力集中。其主要原因是

11、開采系統(tǒng)不完善，或者具有堅硬的頂板，較大的懸頂，造成較大的應(yīng)力集中；或者是由于開采歷史造成的，如煤柱停采線造成的應(yīng)力集中傳遞到鄰近的煤層。從生產(chǎn)實踐來看，生產(chǎn)的集中化程度越高，越容易發(fā)生沖擊地壓。開采設(shè)計或防治措施無法實現(xiàn)，是沖擊地壓危險增加的因素之一。主要是在多煤層開采情況下，還有多種自然災(zāi)害一起出現(xiàn)，如沖擊地壓、火、瓦斯等。但有時無法選擇更有效的沖擊地壓防治措施。技術(shù)和管理相互交叉的因素為投資沒有到位。加采礦作業(yè)沒到位，支架和技術(shù)裝備沒有到位，沒有選擇有效的沖擊地壓預(yù)報儀器和防治的裝備。一、開采深度眾所周知，隨著開采深度的增加，煤層中的自重應(yīng)力隨之增加，煤巖體中聚積的彈性能也隨之增加。義馬

12、煤田現(xiàn)采深已超過或超過700米，具有開采深度大的特點。統(tǒng)計分析表明，開采深度越大，沖擊地壓發(fā)生的可能性也越大。通常情況下，深度H350米時，沖擊地壓不會發(fā)生。深度在350H500m時，在一定程度上危險程度逐漸增加。從500m開始，隨著開采深度的增加，沖擊地壓的危險性急劇增長，當(dāng)開采深度為800米時，沖擊指數(shù)比在深度500米增加了14倍。義馬煤田首次發(fā)生沖擊地壓在千秋煤礦，采深480米，而采深在7001000m的躍進(jìn)煤礦和千秋煤礦沖擊地壓高頻出現(xiàn)，和上述分析結(jié)果一致。二、煤巖的力學(xué)性質(zhì)生產(chǎn)實踐與試驗研究均表明：在一定的圍巖與壓力條件下任何煤層中的巷道和工作面均有可能發(fā)生沖擊地壓。煤的強(qiáng)度越高，引

13、發(fā)沖擊地壓所要求的應(yīng)力越小，反過來說，若煤的強(qiáng)度越小，要引發(fā)沖擊地壓，就需要比硬煤高得多的應(yīng)力。煤的沖擊傾向性是評價煤層沖擊性的特征參數(shù)之。對煤的沖擊傾向性評價，主要采用煤的沖擊、彈性能量指數(shù)，即沖擊能量指標(biāo)KE5為強(qiáng)沖擊傾向，5>K1.5為中等沖擊傾向，KE1.5為無沖擊傾向；彈性能量指標(biāo)WET5為強(qiáng)沖擊傾向，5>WET2為中等沖擊傾向，WET2為無沖擊傾向。表2-4為沖擊煤層的煤樣研究結(jié)果。我礦也對煤的沖擊傾向性進(jìn)行了鑒定，結(jié)果為強(qiáng)沖擊傾向。就是說沖擊地壓形成的條件很簡單，發(fā)生沖擊地壓的可能性較大。三、頂板巖層的結(jié)構(gòu)特點義馬煤田現(xiàn)主采煤層2#煤的頂板為20-30厚的泥巖，再上為

14、強(qiáng)度高的砂礫巖，厚度達(dá)3040米。見義馬煤田煤層綜合柱狀圖2-7。研究表明，頂板巖層結(jié)構(gòu)特別是煤層上方堅硬、厚層砂巖頂板是影響沖擊地壓發(fā)生的主要因素之一其主要原因是堅硬厚層砂巖頂板容易聚積大量的彈性能。在堅硬頂板破斷或滑移過程中，大量的彈性能突然釋放，形成強(qiáng)烈震動，導(dǎo)致沖擊地壓的發(fā)生。四、斷層影響 實踐表明，沖擊地壓經(jīng)常發(fā)生在向斜軸部，特別是構(gòu)造變化區(qū)、斷層附近、煤層傾角變化帶、煤層褟曲、構(gòu)造應(yīng)力帶。當(dāng)巷道接近斷層或向斜軸部時，沖擊地壓發(fā)生的次數(shù)明顯上升，而且強(qiáng)度加大。實踐表明相當(dāng)一部分震動集中在斷層附近。其中在斷層的上盤開采時的震動能量大于斷層下盤開采時的震動能量。在向斜部分開采時，震動也很

15、強(qiáng)烈。在斷層和向斜附近震動集中的原因是地殼的運動形成的殘余構(gòu)造應(yīng)力。該應(yīng)力與開采引起的應(yīng)力集中疊加的位置即為巖體震動的位置。巖層在其受力足夠大時就產(chǎn)生破裂當(dāng)巖層破裂發(fā)生側(cè)向位移時這種破裂就稱為斷層。斷層通常是鎖住不動的，當(dāng)其兩側(cè)的應(yīng)力積累到足以引起沿斷層的斷裂時，則發(fā)生位移，形成粘滑，當(dāng)斷層處于粘滑狀態(tài)，其周圍巖石可因位移一段而積累彈性能，當(dāng)斷層上的應(yīng)力達(dá)到某一臨界值時，斷層滑動(儲存在附近巖石中的彈性能一部分以地震能輻射出去)形成強(qiáng)烈震動。 義馬煤田進(jìn)入深部開采后，受南部F16大斷層的影響，沖擊危險性會大幅度增加。部分礦井在開采過程中受局部小斷層的影響，沖擊也十分明顯，如躍進(jìn)煤礦23130下

16、巷掘進(jìn)工作面在距巷道開口100米左右有一落差為1米的小斷層，“12.27”沖擊發(fā)生在接近斷層時，“1.30”沖擊則發(fā)生在剛過斷層時。五、褟曲的影響我們知道褶曲是巖層在水平應(yīng)力擠壓下形成的，這種褶曲大部分在沉積巖層中形成。一般情況下，對于巷道及回采工作面來說，在褶曲的各個部位，出現(xiàn)的危險性是不一樣的，如圖2-l0所示，I區(qū)，裙曲向斜部分，這部分的應(yīng)力，垂直為壓力，水平為拉力，最容易出現(xiàn)冒頂和沖擊地壓，2區(qū)褶曲翼，這部分的應(yīng)力，垂直和水平均為壓力，最易出現(xiàn)沖擊地壓，3區(qū)褶曲背斜其應(yīng)力狀態(tài)為垂直拉力，水平壓力，這部分也是最大礦山壓力區(qū)域。圖2-10 褟部分的受力狀態(tài)及沖擊危險性 義馬煤田礦井多數(shù)采區(qū)

17、（如千秋煤礦西部）基本上處于單斜構(gòu)造區(qū)，垂直應(yīng)力和水平應(yīng)力均為壓應(yīng)力，最易出現(xiàn)沖擊地壓。也有處于向斜構(gòu)造區(qū)（如躍進(jìn)煤礦25區(qū)）的，同樣是沖擊危險區(qū)。六、煤層分叉的影響煤層分叉和合并的出現(xiàn)，造成了煤層頂板條件的變化，從而引起的沖擊地壓危險狀態(tài)的變化，在分叉和合并地段沖擊地壓危險性較大。義馬煤田2#煤在上部分2-1煤、2-2煤和2-3煤，下部合并（義馬煤田現(xiàn)主采煤層均處于合并帶），是沖擊地壓頻發(fā)區(qū)域。七、采空區(qū)的影響一般來說，當(dāng)工作面接近已有的采空區(qū)，其距離為20-30m時，沖擊地壓的危險性隨之增加，如果工作面的旁邊有上一區(qū)段的采空區(qū)，該采空區(qū)也使得沖擊地壓的危險性增加，危險發(fā)生的最大位置在距煤柱

18、l0m左右。八、開采區(qū)域的影響在煤層開采面積增加的情況下，巖體的震動能量也隨之增加。研究表明，當(dāng)開采面積為10000m2時，釋放的單位面積的震動能量為最大。這就出現(xiàn)了我們所說的一次見方、二次見方問題。九、開采設(shè)計與開采順序的影響 當(dāng)在幾個煤層中同時布置幾個工作面時，工作面的布置方式和開采順序?qū)?qiáng)烈影響煤巖體內(nèi)的應(yīng)力分布。 礦井中，沖擊地壓經(jīng)常出現(xiàn)在： 工作面向老塘推進(jìn)時； 在距采空區(qū)15-40m的應(yīng)力集中區(qū)內(nèi)掘進(jìn)巷道； 兩個工作面相向推進(jìn)時； 兩個近距離煤層中的兩個工作面同時開采時。例如，勝利礦相向掘進(jìn)回風(fēng)巷，當(dāng)兩巷相距10m時沖擊地壓，破壞巷道60m。義馬煤田多數(shù)沖擊是由于工作面相向推進(jìn)形成

19、。比如我礦13190工作面與13210上巷的關(guān)系。第二節(jié) 沖擊地壓發(fā)生機(jī)理 長期以來，沖擊地壓作為巖石力學(xué)的重大難題之一，一直是國內(nèi)外學(xué)術(shù)界和工程界關(guān)注的重要研究課題。沖擊地壓發(fā)生機(jī)理十分復(fù)雜，是一個正在深入研究的問題、更是關(guān)注的焦點。下面我簡單介紹一下咱們義馬礦區(qū)沖擊地壓發(fā)生原因。 結(jié)合義馬煤田沖擊地壓發(fā)生的實際情況、煤層地質(zhì)條件和開采狀況，對中部礦井沖擊地壓發(fā)生機(jī)理初步歸納成以下幾點意見：1、煤層的沖擊地壓傾向性。義馬煤田2-1煤合2-3煤自身具有沖擊地壓傾向性，600m采深以下有中等沖擊危險程度，800m采深以下有嚴(yán)重沖擊危險程度。采深愈大，地應(yīng)力愈高因此沖擊地壓愈嚴(yán)重。2、關(guān)鍵層斷裂失

20、穩(wěn)。義馬煤層老頂巨厚礫巖（厚400m以上，分層厚大于40m）在工作面開采過程中形成關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)，關(guān)鍵層斷裂失穩(wěn)來壓直接誘發(fā)了嚴(yán)重沖擊地壓。因此，在工作面初次周期來壓，末采形成正方體“三面”采空的孤島區(qū)和相鄰工作面對采易發(fā)生大的沖擊地壓。3、煤（巖）層的能量釋放。2-3煤多為軟底結(jié)構(gòu)，在深部高應(yīng)力的作用下，形成“夾持”作用，高地應(yīng)力能量突破底板圍巖系統(tǒng)力學(xué)平衡，造成底鼓。因此，沖擊地壓一般都顯現(xiàn)在底板上，在厚煤層沿頂送巷和2-1煤與2-3煤合并附近，更為形成以底鼓為主的嚴(yán)重沖擊地壓。4、構(gòu)造應(yīng)力的作用。-400m以下開采范圍緊鄰F16大斷層，次生斷層多，構(gòu)造應(yīng)力明顯，在斷面構(gòu)造帶和向斜軸部是沖擊地

21、壓的高發(fā)區(qū)。義馬煤田深部沖擊地壓類型應(yīng)屬沖擊型（頂板或底板型），是沖擊壓力型中治理難度較大的類型。第三節(jié) 沖擊地壓、礦震與巖爆的關(guān)系一、沖擊地壓、巖爆和礦震描述 1、沖擊地壓沖擊地壓是指在一定條件的高應(yīng)力作用下，煤礦井巷或采煤工作面周圍的煤巖體由于彈性能的瞬時釋放而產(chǎn)生破壞的礦井動力現(xiàn)象，常伴隨有巨大的聲響、煤巖體被拋向采掘空間和氣浪現(xiàn)象。它往往造成采掘空間中支護(hù)設(shè)備的破壞以及采掘空間的變形，嚴(yán)重時造成人員傷亡和井巷毀壞，甚至引起地表塌陷而造成局部地震。綜觀發(fā)生在煤礦的沖擊地壓可以看出，沖擊地壓現(xiàn)象具有以下典型特征：（1）沖擊地壓多發(fā)生在采煤期間的超前巷道內(nèi)，通常在超前工作面080米的范圍內(nèi)，

22、沖擊地壓發(fā)生后，煤壁大面積片幫，煤從煤體中拋出。（2）煤礦沖擊地壓的發(fā)生，通常在工作面前方支撐壓力范圍內(nèi)，在應(yīng)力集中和采動影響下，導(dǎo)致沖擊地壓的發(fā)生。（3）發(fā)生沖擊地壓的煤巖體，煤層頂、底板在沖擊地壓發(fā)生后，并不發(fā)生或明顯發(fā)生破壞和變形，而煤體卻在發(fā)生破壞并整體移出，還在煤層與頂、底板之間產(chǎn)生明顯的滑動擦痕和離層（離層高度約0.10.15m，甚至更大），如圖2-17所示。圖2-17 巷道沖擊地壓現(xiàn)象描述（4）沖擊地壓往往發(fā)生在頂板來壓期間，支架移架或回柱放頂、爆破等工藝過程中。沖擊地壓多發(fā)生在煤層變薄帶、斷層、褶曲等地質(zhì)構(gòu)造區(qū)附近。發(fā)生沖擊地壓的礦井構(gòu)造應(yīng)力相對較大。（5）發(fā)生沖擊地壓的煤層一

23、般具有典型的“三硬”結(jié)構(gòu)特征，即硬煤、硬頂、硬底。并且往往在煤層與頂板之間存在一層較薄的粉狀軟煤（厚度約0.10.2m）。（6）沖擊地壓發(fā)生后，巷道斷面收縮明顯，通常可達(dá)5070，甚至達(dá)到90。2、巖爆巖爆是高應(yīng)力條件下，地下工程開挖中，硬脆性圍巖因開挖卸荷導(dǎo)致洞壁應(yīng)力重新分布，儲存于巖體中的彈性應(yīng)變能突然釋放，因而產(chǎn)生爆裂松脫、剝落、彈射甚至拋擲現(xiàn)象的一種動力失穩(wěn)地質(zhì)災(zāi)害。巖爆現(xiàn)象具有以下典型的特征：（1）巖爆發(fā)生時，通常伴有明顯的聲響特征，且由于巖爆的規(guī)模大小的不同，聲響不同。（2）巖爆引起的巖石以片狀彈射是巖爆的最顯著特征。通常情況下，巖爆引起的巖石彈射，其彈射距離通常距離通常多在5m以

24、下，較大巖爆的彈射距離可達(dá)10m以下。（3）巖爆的發(fā)生與地應(yīng)力（構(gòu)造應(yīng)力）方向具有密切的關(guān)系，如圖2-13所示。3、礦震礦震是采礦活動引起的一種誘發(fā)地震。礦震是礦區(qū)內(nèi)在區(qū)域應(yīng)力場和采礦活動作用影響下，使采區(qū)及周圍應(yīng)力處于失調(diào)不穩(wěn)的異常狀態(tài)，在局部地區(qū)積累了一定能量后沖擊或重力等作用方式釋放出來而產(chǎn)生的巖層震動。礦震主要發(fā)生在地質(zhì)構(gòu)造比較復(fù)雜、地應(yīng)力（構(gòu)造應(yīng)力）較大、斷裂活動比較顯著的礦區(qū)。在我國，發(fā)生礦震并構(gòu)成災(zāi)害的礦區(qū)有北京、新汶、撫順、北票、大同等礦區(qū)。其典型特征為：（1）地面和井下的開采活動都有可能引起礦震現(xiàn)象的發(fā)生，較小礦震地面無震感，而較大礦震地面震感明顯，在現(xiàn)象上與天然地震基本相同

25、。（2）礦井頂板冒落、煤層片幫、地表塌陷、沖擊地壓、巖爆、煤與瓦斯突出等均可引起礦震的發(fā)生，礦區(qū)范圍內(nèi)的斷裂等構(gòu)造活動也可能導(dǎo)致礦震的發(fā)生。礦震發(fā)生破壞位置與采礦位置不完全具有針對關(guān)系。（3）礦震震級的大小與井下煤巖破壞程度無對應(yīng)關(guān)系。有的礦震震級很大，但井下煤巖破壞卻較?。挥械牡V震震級很小，但井下煤巖破壞卻比較嚴(yán)重。這主要是由于礦震的震中不一定就是破壞位置。比如發(fā)生在采區(qū)的礦震，工作面或巷道煤巖的破壞可能就較小。礦震的破壞情況與震級并不呈正比關(guān)系，在地面震感明顯的較大礦震并不一定造成礦井損壞，較小礦震有時也造成較大破壞甚至造成災(zāi)害。二、幾點認(rèn)識1、沖擊地壓、巖爆與礦震是具有不同意義的礦山巖石

26、力學(xué)現(xiàn)象，在實際工程或研究中，應(yīng)結(jié)合具體情況分析確定是沖擊地壓、巖爆，還是礦震。特別是在煤炭行業(yè)中，建議這三個術(shù)語區(qū)別使用，切不可以一個“沖擊地壓”或“巖爆”代之。2、沖擊地壓和巖爆，往往會導(dǎo)致礦震的發(fā)生，而礦震則不一定會導(dǎo)致沖擊地壓或巖爆的發(fā)生。即沖擊地壓和巖爆往往是礦震的誘發(fā)因素，反之則不成立。3、沖擊地壓和巖爆，其最為顯著的差異在于構(gòu)成結(jié)構(gòu)體的巖性具有明顯的不同，從而導(dǎo)致在現(xiàn)象和破壞形式上明顯不同。因此，在控制沖擊地壓和巖爆的實際工程中，應(yīng)結(jié)合巖性特點采取適當(dāng)?shù)拇胧?、礦震的發(fā)生與采礦或地下開采活動密不可分。為了減少礦震災(zāi)害，應(yīng)最大限度地控制采礦活動。第三章 沖擊地壓危險性評價及預(yù)測預(yù)

27、報技術(shù)第一節(jié) 概述沖擊地壓危險性評價及預(yù)測預(yù)報是沖擊地壓防治工作的重要組成部分，它對及時采取區(qū)域防范措施和局部性解危措施，避免沖擊危害十分重要。一、危險性評價目前，我國還沒有一個比較科學(xué)的沖擊危險性評價方法。目前主要采用沖擊傾向性評價方法、數(shù)值模擬分析方法和地質(zhì)動力區(qū)劃方法、數(shù)量化理論方法以及綜合指數(shù)法等對沖擊危險性進(jìn)行評價。沖擊地壓研究的最終目標(biāo)是要防治沖擊地壓，針對不同沖擊危險等級，現(xiàn)場應(yīng)采取不同對策。（1）微弱或無沖擊危險：所有的采礦工作可按作業(yè)規(guī)程規(guī)定進(jìn)行。（2）弱沖擊危險：所有的采礦工作可按作業(yè)規(guī)程規(guī)定進(jìn)行，但采礦作業(yè)中要求加強(qiáng)沖擊地壓危險狀態(tài)的觀察。（3）中等沖擊危險：下一步的采礦

28、工作應(yīng)與該危險狀態(tài)下的沖擊地壓防治措施一起進(jìn)行，而且至少通過預(yù)測預(yù)報以確定沖擊地壓危險程度不再上升。（4）較強(qiáng)烈沖擊危險：此時較強(qiáng)烈沖擊危險區(qū)域應(yīng)停止作業(yè)，加以處理后沖擊危險得以緩解并保證不再上升方可允許下一步作業(yè)。（5）強(qiáng)沖擊危險：此時應(yīng)停止采礦作業(yè)，不必要的人員撤離危險地點；礦主管領(lǐng)導(dǎo)確定限制沖擊地壓危險的方法及措施，以及沖擊地壓防治措施的控制檢查方法，確定沖擊地壓防治措施的人員，（6）極強(qiáng)烈沖擊危險：此時沖擊地壓的防治措施應(yīng)根據(jù)專家的意見進(jìn)行，應(yīng)采取特處條件下的綜合措施及方法；采取措施后，通過專家鑒定，方可進(jìn)行下一步的作業(yè)。如果沖擊危險程度在沒有降低的情況下，停止進(jìn)行進(jìn)一步的采礦作業(yè)，該

29、區(qū)域禁止人員通過。二、現(xiàn)場預(yù)測預(yù)報目前，沖擊地壓現(xiàn)場預(yù)測預(yù)報采用的主要方法有：煤巖體原巖應(yīng)力與采動應(yīng)力測定、地音與微震監(jiān)測、電磁輻射法、鉆屑法和煤層含水率測定法等。現(xiàn)場預(yù)測預(yù)報的核心在于通過各種參量的監(jiān)測和測定，來綜合預(yù)測發(fā)生沖擊地壓的危險性和危險等級，從而采取有針對性的解危方法。第二節(jié) 沖擊地壓危險性評價方法一、沖擊傾向性評價方法沖擊傾向性是識別煤巖體發(fā)生沖擊破壞的能力，鑒定其是否具有發(fā)生沖擊地壓危險性的固有力學(xué)性質(zhì)。沖擊傾向性研究在沖擊地壓機(jī)理研究中占有重要的位置，是沖擊地壓預(yù)測與防治研究的基礎(chǔ)。二、綜合指數(shù)法綜合指數(shù)法就是在分析各種采礦地質(zhì)影響沖擊地壓發(fā)生因素的基礎(chǔ)上，確定各種因素的影響

30、權(quán)重然后將其綜合起來，就可以建立沖擊地壓危險性預(yù)測的綜合指數(shù)法。主要就是通過采掘工作面周圍地質(zhì)因素和采礦技術(shù)因素對沖擊地壓的影響程度及沖擊地壓危險狀態(tài)等級進(jìn)行評定，從而根據(jù)這兩個指數(shù)來確定出采掘工作面周圍沖擊地壓危險狀態(tài)等級。等級主要有：Wt0.3，為無沖擊危險。Wt=0.30.5，為弱沖擊危險。Wt=0.50.75，為中等沖擊危險。Wt=0.750.95，為強(qiáng)沖擊危險。Wt0.95，為不安全。第三節(jié) 現(xiàn)場預(yù)測預(yù)報技術(shù)一、礦壓監(jiān)測一是工作面超前巷道應(yīng)力監(jiān)測。每班對上、下平巷超前支柱進(jìn)行阻力監(jiān)測，找出工作面超前支承壓力影響范圍及應(yīng)力集中系數(shù)，確定超前支護(hù)距離及方式。根據(jù)阻力大小預(yù)報工作面頂板來壓

31、及應(yīng)力集中區(qū)域。二是綜采支架工作阻力監(jiān)測。在工作面中部布置測區(qū)，對工作面支架阻力進(jìn)行循環(huán)監(jiān)測，然后畫出監(jiān)測曲線，預(yù)測工作面頂板來壓情況，結(jié)合其他監(jiān)測手段預(yù)報工作面沖擊危險度。同時對每個支架都安設(shè)自動測壓表，一方面可以對支架初撐力進(jìn)行監(jiān)控，另一方面可以對工作面頂板來壓情況進(jìn)行全面預(yù)報分析。 三是頂板離層監(jiān)測。在掘進(jìn)和回采巷道安設(shè)頂板離層監(jiān)測系統(tǒng)，每50米一組傳感器，和地面計算機(jī)結(jié)合，實現(xiàn)在線監(jiān)測，對頂板活動動態(tài)實時觀察分析，總結(jié)頂板活動規(guī)律。四是巷道變形監(jiān)測。在掘進(jìn)和回采巷道安設(shè)巷道變形監(jiān)測系統(tǒng)，定期采集巷道圍巖變形信息，分析巷道圍巖變形活動規(guī)律，為沖擊地壓巷道支護(hù)提供依據(jù)。二、電磁輻射監(jiān)測技術(shù)

32、電磁輻射監(jiān)測法是一種測定煤巖體電磁輻射強(qiáng)度和脈沖數(shù)來預(yù)測沖擊危險程度的一種簡單、實用、可靠的沖擊地壓預(yù)測方法，并且實現(xiàn)了非接觸連續(xù)監(jiān)測，受干擾小，定向性好，連續(xù)監(jiān)測的信息量大，能夠提高預(yù)測準(zhǔn)確性。三、鉆屑法監(jiān)測技術(shù) 鉆屑法是通過在煤層中打直徑4250mm的鉆孔，根據(jù)排出的煤粉量及其變化規(guī)律和有關(guān)動力效應(yīng)，鑒別沖擊危險的一種方法。其理論基礎(chǔ)是鉆出煤粉量與煤體應(yīng)力狀態(tài)只有定量的關(guān)系，即其他條件相同的煤體，當(dāng)應(yīng)力狀態(tài)不同時，其鉆孔的煤粉量也不同。當(dāng)單位長度的排粉率增大或超過標(biāo)定值時，表示應(yīng)力集中程度增加和沖擊危險性提高。目前已在沖擊地壓礦井全面推廣應(yīng)用。四、微震監(jiān)測技術(shù) 我們礦上還沒有使用，不再詳細(xì)

33、描述。第四章 沖擊地壓防治技術(shù)沖擊地壓研究的最終目的就是有效地防止沖擊地壓的發(fā)生。從沖擊地壓形成的機(jī)理看，控制沖擊地壓災(zāi)害的發(fā)生，實質(zhì)上就是改變煤巖體的應(yīng)力狀態(tài)或控制高應(yīng)力產(chǎn)生，以保證煤巖體不足以產(chǎn)生失穩(wěn)破壞或非穩(wěn)定破壞。根據(jù)實際煤巖體條件，沖擊地壓的防治包括兩個方面，即已具備沖擊危險煤巖層的沖擊地壓防治和目前尚無沖擊危險但開采過程中可能發(fā)生沖擊地壓的防治問題。為了從根本上改變煤巖體應(yīng)力分布規(guī)律，以降低沖擊危險程度，目前國內(nèi)外采用的沖擊地壓防治方法主要包括合理的開采布置、保護(hù)層開采、煤層松動爆破和煤層預(yù)注水等。對于已具有沖擊危險的煤巖層采用的控制方法有煤層卸載爆破、鉆孔卸壓、煤層切槽、底板定向

34、切槽和頂板定向斷裂等。這些方法在我國均獲得了廣泛應(yīng)用。一、煤層卸載爆破技術(shù)煤層卸載爆破是在已確定有沖擊危險的區(qū)域，通過對煤體實施爆破，以達(dá)到解除沖擊危險的一種沖擊地壓防治措施。煤層卸載爆破可分為煤層松動爆破、煤層卸載爆破和煤層誘發(fā)爆破三種形式。煤層松動爆破是指在煤層尚未形成高應(yīng)力集中或不具有沖擊危險但預(yù)測采煤過程中具有沖擊危險的區(qū)域?qū)嵤┍?，以改變煤體的物理力學(xué)性質(zhì)，從而使得煤的沖擊危險性降低，避免煤體內(nèi)的彈性能過于積聚，以防止沖擊地壓的發(fā)生。煤層卸載爆破是對已形成沖擊危險的區(qū)域進(jìn)行爆破，使煤體中的應(yīng)力集中程度下降，煤體中支撐壓力峰值位置向煤體深部轉(zhuǎn)移，從而降低沖擊危險性。煤層誘發(fā)爆破是對具有

35、較高沖擊危險的煤體實施爆破，通過爆破形成的應(yīng)力波與高應(yīng)力煤體的應(yīng)力疊加，進(jìn)一步增加煤體中的應(yīng)力集中程度并誘發(fā)沖擊地壓，即通過選擇合理的爆破參數(shù)、爆破時間和地點，在爆破動應(yīng)力的作用下，誘發(fā)強(qiáng)度可控、較小的沖擊地壓的發(fā)生，從而避免災(zāi)害性較大的沖擊地壓的發(fā)生。二、義馬煤田沖擊地壓防治的經(jīng)驗（1）沖擊地壓重點防范區(qū)域主要有：地質(zhì)構(gòu)造變動帶：包括斷層、褶曲、煤層厚度和傾角突然變化區(qū)域；綜采面及前方30300m的采動應(yīng)力集中區(qū)；工作面臨近下山煤柱或邊界煤柱期間；孤島煤柱或三面采空煤柱內(nèi)掘進(jìn)和回采工作面；中部礦井600-800m以深，尤其是F16斷層構(gòu)造帶附近；工作面初采和末采及停產(chǎn)三天以上恢復(fù)生產(chǎn)的工作面

36、。（2）義煤集團(tuán)中部礦井沖擊地壓發(fā)生的一些規(guī)律：大斷面、高強(qiáng)度巷道支護(hù)可以減輕巷道沖擊，減少沖擊傷人；沿空送巷沒有發(fā)生沖擊；綜采、綜放工作面內(nèi)不發(fā)生沖擊，掘進(jìn)頭10-15米沖擊不明顯；高應(yīng)力巷道通過爆破卸壓和高壓注水治理效果比較明顯，危險區(qū)域可以通過爆破方式進(jìn)行誘發(fā)，從而避免傷人。（3）多種預(yù)測手段并存。義煤集團(tuán)中部煤田躍進(jìn)、千秋兩礦均采用KBD5、KBD7電磁輻射監(jiān)測、鉆屑法監(jiān)測，很快將安裝微震監(jiān)測系統(tǒng)，形成一整套危險性識別預(yù)警系統(tǒng)，從多方位彌補單一預(yù)測手段的不足。（4）多種解危措施并存。義煤集團(tuán)中部各生產(chǎn)礦井現(xiàn)采用深孔卸壓爆破、煤層高靜壓注水及爆破誘發(fā)等多種解危方式并存的方法效果比較好。并

37、且在所有采掘工作面無論有無沖擊危險，均采取先卸壓，后監(jiān)測，再解危的危險區(qū)處理方法，也取得了明顯的效果。（5）加強(qiáng)底板支護(hù)，采用O型棚全封閉支護(hù)。義煤集團(tuán)中部礦井沖擊能量多以底板釋放為主。現(xiàn)躍進(jìn)礦23130下巷采用的錨網(wǎng)索+O型棚復(fù)合支護(hù)從防沖角度考慮，效果很好。該工作面曾發(fā)生過一次大威力“煤炮”，當(dāng)時，整個巷道煤塵飛揚，能見度不足2m，除O型棚斷面有部分收縮外，沒有造成其他破壞。（6）采取“五位一體”的沖擊地壓總體防治措施。“五位一體”即：安全培訓(xùn)、預(yù)測預(yù)報、防治措施、防治措施的效果檢驗、安全防護(hù)。安全培訓(xùn)是指加強(qiáng)管理、完善制度、健全機(jī)制、強(qiáng)化職工培訓(xùn)，加強(qiáng)隊伍建設(shè)，提高主動防治的意識；預(yù)測預(yù)

38、報是對有沖擊地壓危險的區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測和預(yù)報，為防治措施提供指導(dǎo)；防治措施包括主動防范和主動解危措施，一般指優(yōu)化生產(chǎn)布局、減少應(yīng)力集中、加強(qiáng)巷道支護(hù)等措施減少沖擊地壓的發(fā)生和采取卸壓爆破、煤層注水、鉆孔卸壓等方法弱化沖擊程度，形成防沖保護(hù)帶；防治措施的效果檢驗是對防治措施的效果采用電磁輻射法和鉆屑法等方法進(jìn)行沖擊危險性檢驗，各項指標(biāo)均在臨界值以下，才能正常生產(chǎn)；安全防護(hù)是指在采取防治措施后仍然不能完全杜絕沖擊地壓發(fā)生，為降低沖擊地壓發(fā)生時造成的人身傷害所采取的各項安全防護(hù)措施。第六章 礦山震動與沖擊地壓對環(huán)境的影響在采礦巷道中發(fā)生震動和沖擊地壓，將會引起：巷道、工作面的破壞，人員的傷亡。其主要原因

39、是地震波傳播過程中動載荷脈沖的沖擊使煤層垮落，動力拋出煤巖體。在沖擊地壓區(qū)域人員傷亡，但巷遭損壞不大。在較大能量的震動和沖擊地壓發(fā)生時，地表產(chǎn)生振動，使建筑物產(chǎn)生裂縫甚至倒塌?？偟膩碚f，沖擊地壓的危害與煤礦五大自然災(zāi)害并重。附錄：義馬煤田典型沖擊地壓事故實例事故一：千秋煤礦“6.5”沖擊地壓2008年6月5日下午16時，義煤集團(tuán)千秋煤礦21201工作面下巷在修巷期間發(fā)生沖擊地壓，巷道底鼓嚴(yán)重，巷道斷面瞬間縮小至局部不足1m2，突出煤量3975噸，涌出瓦斯1700m3，瓦斯?jié)舛茸罡哌_(dá)8.1。造成9人死亡，11人受傷。一、礦井概況：千秋煤礦位于河南省義馬市南12Km，礦井于1958年投產(chǎn)，是義煤集

40、團(tuán)公司的骨干礦井之一， 2007年核定礦井綜合生產(chǎn)能力210萬噸。2007年礦井產(chǎn)量209.6萬t。井田開拓方式為立井多水平上、下山混合式開拓，通風(fēng)方式為混合式負(fù)壓通風(fēng)。 井田地質(zhì)構(gòu)造較為簡單，長焰煤種?，F(xiàn)主要開采侏羅系二煤。2007年礦井瓦斯等級鑒定為低瓦斯礦井。煤塵爆炸指數(shù)為44.57%，有爆炸危險。屬容易自燃煤層，自燃發(fā)火期1個月，最短7天。礦井正常涌水量為275m3/h，最大涌水量313m3/h。目前礦井21區(qū)下山一個采煤工作面?，F(xiàn)回采的21201工作面采深745 m，工作面采用綜采放頂煤一次采全高回采工藝，全部垮落法管理頂板。該工作面巷道采用錨網(wǎng)+可縮性拱型支架支護(hù)，工作面設(shè)計走向長

41、度1555m，已回采605米，剩余950米，煤層硬度系數(shù)為1.52.3，可采厚度11.57m，傾角9°13°。二、事故發(fā)生及搶救情況：6月5日16時，千秋礦21201工作面下巷八點班和四點班交接完畢，八點班下班，四點尚未開始從事修棚作業(yè)，突然感到一陣晃動，接著105m巷道迅速合攏，20名礦工被困井下。附圖：沖擊地壓發(fā)生后21201下巷巷道變形情況圖。 沖擊地壓發(fā)生后，千秋礦立即向公司領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行了匯報，集團(tuán)公司、礦迅速成沖擊地壓發(fā)生后21201下巷巷道變形情況圖立了搶險救援領(lǐng)導(dǎo)小組和搶險指揮部，設(shè)立現(xiàn)場搶險組、傷員救治組、治安保衛(wèi)組、后勤保障組、善后處理組和協(xié)調(diào)組，迅速啟動緊急

42、救援預(yù)案，開展救援工作。并立即啟動應(yīng)急預(yù)案。先派第一救援小分隊從21201下巷進(jìn)入沖擊地壓發(fā)生地點，當(dāng)救援小分隊到達(dá)下巷730m處，發(fā)現(xiàn)頂?shù)装搴蠑n，無法實施救援工作，救援小分隊迅速通知搶險指揮部，搶險指揮部命令救援小分隊從上巷進(jìn)入沖擊地壓發(fā)生地點，到達(dá)下巷轉(zhuǎn)載機(jī)附近時，聽到有呼救聲，救援人員一邊實施緊急救援，一邊上報搶險指揮部，搶險指揮部迅速展開全方位搶險救援工作，從事故地點兩端向沖擊地壓發(fā)生區(qū)域(共105m)清理巷道，從里端進(jìn)入搶救人員60人，其中救護(hù)隊員15人；從外端進(jìn)入搶救人員70余人。截止6月6日14點，從上巷累計運出19名被困人員，1人從下巷運出。至此，21201工作面所有搶險救援工

43、作全部結(jié)束，此次沖擊地壓事故共計造成9人死亡，11人受傷。三、現(xiàn)場勘查6月6日，礦壓研究所組織人員到千秋礦進(jìn)行事故現(xiàn)場勘查，查看了21201工作面事故現(xiàn)場，并同千秋礦生產(chǎn)科技術(shù)人員和相關(guān)區(qū)隊當(dāng)班工人進(jìn)行了交流，?，F(xiàn)場情況是:1、巷道合攏段105米；嚴(yán)重受損段240米；一般受損段285米。共計受損巷道630米，21201工作面下巷320米以里至工作面幾乎全部受損；2、傷亡人員多在巷道合攏段和嚴(yán)重受損段。沖擊地壓發(fā)生時，現(xiàn)場施工人員正在進(jìn)行修巷工作和注水、瓦斯抽放等防滅火工作，人員比較集中。四、事故原因此次千秋礦“6.5”沖擊地壓事故波及范圍廣、巷道受損嚴(yán)重、破壞性強(qiáng)，在義馬煤田歷次沖擊地壓事故中

44、是非常罕見的。鑒于此，2008年6月5日，搶險指揮部特邀中國工程院院士張鐵崗現(xiàn)場指揮搶險工作，并聘請有關(guān)專家對這起事故性質(zhì)及原因進(jìn)行了現(xiàn)場分析鑒定。1、這起事故是受到2008年5月12日汶川地震后效的間接影響和2008年6月5日15時57分澠池縣果園鄉(xiāng)地震直接影響引發(fā)的一次沖擊地壓。分析原因如下：千秋煤礦開采煤層具有沖擊傾向性，煤層頂板存在巨厚堅硬礫巖層，21201采面已經(jīng)進(jìn)入750 m開采深度，原巖地應(yīng)力大。上述條為沖擊地壓的發(fā)生提供了基本條件。研究表明，強(qiáng)烈地震前后一段時間內(nèi)，地震應(yīng)力場可對周邊應(yīng)力場產(chǎn)生影響。千秋煤礦據(jù)四川汶川地震震中1000 km左右，汶川主震時，義馬地區(qū)震感強(qiáng)烈。因此

45、，可以推測義馬地區(qū)現(xiàn)今構(gòu)造應(yīng)力場有受四川汶川地震影響的可能。據(jù)三門峽市地震局轉(zhuǎn)河南省局領(lǐng)導(dǎo)震情，2008年6月5日15時57分，北緯34.71度、東經(jīng)111.77度，在澠池縣果元鄉(xiāng)（距千秋礦3 km）發(fā)生一次里氏3.5級地震。這次地震可能是受到汶川地震影響的結(jié)果。根據(jù)千秋煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)對瓦斯、風(fēng)速的監(jiān)測結(jié)果，2008年6月5日15時59分21201采面瓦斯探頭濃度值與風(fēng)速探頭值同時發(fā)生嚴(yán)重異常，結(jié)合礦山調(diào)查結(jié)果，確定此次沖擊地壓發(fā)生的時間為2008年6月5日15時59分。據(jù)井下獲救人員口述，事故發(fā)生時感受到較強(qiáng)烈的震動，聽到巨大的聲響。2、生產(chǎn)不正常，推進(jìn)速度快，突然的周期來壓是此次沖擊

46、地壓發(fā)生的主要原因之一。5月12日至今，21201工作面下拐頭CO經(jīng)常超標(biāo)，為防止采空區(qū)發(fā)火，沖擊地壓發(fā)生前半個月內(nèi)上巷推進(jìn)30米，下巷推進(jìn)40米，工作面平均推進(jìn)35米，頂板活動加劇，周期來壓突然。3、沖擊地壓發(fā)生段人員集中作業(yè)，引起擾動，是人員傷亡多，巷道損壞波及面大的一個重要原因。一是此次沖擊地壓導(dǎo)致的巷道合攏段和嚴(yán)重受損段從掘進(jìn)到回采變形速度一直很快，主要原因是壓力大、支護(hù)強(qiáng)度低，沖擊地壓發(fā)生前有一部分人員正在修巷；二是工作面發(fā)火地點多，沖擊地壓發(fā)生前，有一部分人員正在進(jìn)行注水、瓦斯抽放等防滅火工作。4、21201工作面下巷采深接近800米，根據(jù)地質(zhì)資料及以往沖擊地壓發(fā)生規(guī)律分析評定，2

47、1201工作面下巷屬于嚴(yán)重沖擊巷道。五、防范措施提高對防止沖擊地壓的認(rèn)識，開展專項培訓(xùn)工作。結(jié)合義煤礦區(qū)情況，開展系統(tǒng)、全面、針對性的沖擊地壓防治研究工作。采用微震監(jiān)測系統(tǒng)、地音監(jiān)測系統(tǒng)及采動應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)對沖擊地壓進(jìn)行礦區(qū)及礦井范圍內(nèi)的綜合監(jiān)測，掌握沖擊地壓發(fā)生規(guī)律，提高沖擊地壓監(jiān)測手段與監(jiān)測裝備水平。合理開采布置，開展巷道合理支護(hù)方式試驗。對回采工作面和兩巷進(jìn)行礦壓觀測，探索千秋煤礦綜放開采條件下采場應(yīng)力分布規(guī)律與特點。加強(qiáng)對頂板礫巖層的垮斷與應(yīng)力分布規(guī)律的研究，研究沖擊地壓發(fā)生的力源條件。2114、2116工作面在掘進(jìn)過程中，應(yīng)注意沖擊地壓的預(yù)測與防治。加強(qiáng)沖擊地壓的個人防護(hù)工作，重點沖擊

48、危險區(qū)域作業(yè)人員應(yīng)采取個人防護(hù)措施。結(jié)合千秋、躍進(jìn)近幾年沖擊地壓發(fā)生情況，表明沖擊地壓多發(fā)生在采深接近800米的區(qū)域。因此，類似條件巷道的治理必須嚴(yán)格執(zhí)行“安全培訓(xùn)、預(yù)測預(yù)報、防治措施、防治措施的效果檢驗、安全防護(hù)”為一體的綜合防治措施，即“五位一體”沖擊地壓綜合防治措施。事故二：千秋煤礦“8.21”沖擊地壓2008年8月21日下午13時05分，義煤集團(tuán)千秋煤礦21141下巷掘進(jìn)工作面550米至642米處發(fā)生沖擊地壓，巷道底鼓嚴(yán)重，最大底鼓量達(dá)2m。造成3人受傷。一、礦井概況：千秋煤礦位于河南省義馬市南12Km，礦井于1958年投產(chǎn)，是義煤集團(tuán)公司的骨干礦井之一， 2007年核定礦井綜合生產(chǎn)能

49、力210萬噸。2007年礦井產(chǎn)量209.6萬t。井田開拓方式為立井多水平上、下山混合式開拓，通風(fēng)方式為混合式負(fù)壓通風(fēng)。 井田地質(zhì)構(gòu)造較為簡單，長焰煤種?，F(xiàn)主要開采侏羅系二煤。2007年礦井瓦斯等級鑒定為低瓦斯礦井。煤塵爆炸指數(shù)為44.57%，有爆炸危險。屬容易自燃煤層，自燃發(fā)火期1個月，最短7天。礦井正常涌水量為275m3/h，最大涌水量313m3/h。發(fā)生沖擊地壓的21141下巷掘進(jìn)工作面采深680m，至沖擊地壓發(fā)生時已掘進(jìn)657m，采用錨網(wǎng)+可縮性拱型支架支護(hù)，與正在回采的21201工作面(采深750m)傾向上相差兩個區(qū)段（21161未采工作面和21181已采工作面，間距290m）,走向上

50、對頭采掘，目前間距150m。二、事故發(fā)生及搶救情況：2008年8月21日下午13時05分，義煤集團(tuán)千秋煤礦21141下巷掘進(jìn)工作面工人正在進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)的同時，發(fā)生沖擊地壓，造成3人受傷。附圖：千秋煤礦21141下巷掘進(jìn)工作面“8.21”沖擊地壓事故示意圖。事故發(fā)生后千秋礦一邊迅速啟動應(yīng)急預(yù)案，組織礦通風(fēng)隊到現(xiàn)場查看風(fēng)路，搶救人員，一邊立即向集團(tuán)公司相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)及單位匯報。集團(tuán)公司副總經(jīng)理李建新及其他領(lǐng)導(dǎo)迅速趕到現(xiàn)場，同礦領(lǐng)導(dǎo)率救護(hù)隊下井積極搶救。14時人員全部救出，并將傷員送至集團(tuán)公司總醫(yī)院救治。三、現(xiàn)場情況發(fā)生時間：2008年8月21日13時05分。沖擊地點：21141下巷掘進(jìn)工作面。施工區(qū)隊：

51、千秋礦掘四隊。沖擊范圍：距下巷口550642m范圍。沖擊程度：550m處出現(xiàn)1m左右的明顯底鼓臺階，590m處左右共50米沖擊最嚴(yán)重，最大底鼓量達(dá)2m。沖擊發(fā)生前情況：發(fā)生沖擊當(dāng)天上午11時左右，“煤炮”頻繁，但所有人員沒有撤離。13時05分，掘四隊工人正在掘進(jìn)時，發(fā)生沖擊。人員傷亡情況：傷三人，無死亡。四、事故原因分析認(rèn)為發(fā)生原因有以下幾個方面：21141下巷在孤島煤柱中掘進(jìn)，巷道整體受雙向應(yīng)力影響；同期單翼采掘同時進(jìn)行，生產(chǎn)集中，工程擾動大；與正在回采的21201綜放工作面對頭推進(jìn)，且發(fā)生沖擊時走向上只有150m間距，基本位于超前支撐壓力范圍內(nèi)，進(jìn)一步加深了應(yīng)力集中；下巷680m的采深已遠(yuǎn)

52、遠(yuǎn)超過中部礦井沖擊地壓發(fā)生臨界深度（根據(jù)集團(tuán)公司首次沖擊深度480m確定）；下巷雖采取了放炮卸壓等解危措施，但沒有從根本上消除沖擊威脅。五、防范措施下一步千秋礦全體職工思想上要高度重視，措施上要更加有力，重點要做好以下幾方面工作：一是加強(qiáng)職工教育，提高全礦的沖擊地壓認(rèn)識水平。“6.5”和“8.21”兩期沖擊地壓盡管條件和原因各不相同，但有一點是相同的，就是千秋礦對沖擊地壓的認(rèn)識不足、防范意識不強(qiáng)、重視程度不夠、研究不深入、措施不到位。因此，必須進(jìn)行全員培訓(xùn)、加強(qiáng)隊伍建設(shè)、提高裝備水平、落實領(lǐng)導(dǎo)責(zé)任、引進(jìn)專業(yè)人才、廣泛交流和學(xué)習(xí)，狠抓現(xiàn)場落實，實現(xiàn)平穩(wěn)發(fā)展。二是嚴(yán)格按照集團(tuán)公司下發(fā)的防沖細(xì)則規(guī)定

53、，制定千秋煤礦沖擊地壓防治方案和防治細(xì)則，認(rèn)真編制沖擊地壓災(zāi)害應(yīng)急救援預(yù)案，進(jìn)一步完善沖擊地壓防治措施，切實抓好現(xiàn)場落實，搞好沖擊地壓防治工作。三是認(rèn)真做好采掘面支架變形、頂板離層和圍巖移近量等礦壓觀測，掌握采掘面圍巖應(yīng)力變化規(guī)律。礦壓觀測也是預(yù)測沖擊地壓的一個重要手段，必須做好相關(guān)礦壓觀測設(shè)備的安裝、維護(hù)及數(shù)據(jù)處理工作，切實保障其正常運行，決不能敷衍了事。四是21141上下巷全面停止掘進(jìn)，維修巷道，并認(rèn)真制定完善措施，報安監(jiān)局審批后才能生產(chǎn)?，F(xiàn)場防治措施補充建議：1、正頭深孔卸壓爆破實行打三孔，爆破兩孔，留一自由孔的爆破方式。2、掘進(jìn)機(jī)截齒去掉，嚴(yán)禁掘進(jìn)機(jī)割煤。3、卸壓炮孔深至少12m，裝藥

54、量不低于4kg。4、注水工作必須立即實施，正頭實施深度不低于40m的深孔高壓注水，兩幫注水滯后掘進(jìn)正頭30m。5、掘進(jìn)和回采必須停止一頭，或嚴(yán)格控制掘進(jìn)速度。6、工作面不出現(xiàn)多余設(shè)備材料，屬備用的必須捆綁牢靠。7、掘進(jìn)機(jī)后部皮帶架必須連接于上幫穩(wěn)固錨索上，固定牢靠。8、頂、幫必須背實，保證支架均勻受力，避免局部應(yīng)力集中。9、支架卡纜上的螺絲必須多次緊固，要求靠正頭10m，每班都要緊固螺絲。10、盡量少留底煤或?qū)Φ装鍖嵤┬秹骸⒓庸獭?1、完善卸壓炮措施，加大卸壓深度（至少12m以上），加強(qiáng)監(jiān)督檢查，保證措施執(zhí)行到位。12、利用大孔徑高性能鉆機(jī)在掘進(jìn)正頭打100200m的深孔，每月卸壓一次。13、

55、微震監(jiān)測系統(tǒng)要盡快購置、安裝運行。14、繼續(xù)采用大斷面支護(hù)，并盡可能加大支護(hù)強(qiáng)度。15、再往前掘進(jìn)與21201工作面形成的煤柱繼續(xù)減小，沖擊危險會更大，必須進(jìn)一步加強(qiáng)防沖工作。16、21201回采工作面和21141掘進(jìn)工作面減小推進(jìn)速度的同時，必須加強(qiáng)防滅火管理工作，不能顧此失彼。五是“8.21”沖擊地壓屬重大沖擊地壓事故，集團(tuán)公司要成立事故調(diào)查組，追查相關(guān)事故責(zé)任，以便引起千秋礦對下一步防沖工作的高度重視。事故三：介紹兩次放炮誘發(fā)沖擊造成嚴(yán)重破壞案例躍進(jìn)礦“12.27”和“1.30”沖擊地壓一、基本情況：23130工作面下巷埋深約890m，23130工作面位于23采區(qū)上山東部（23采區(qū)單翼開

56、采），北為23110工作面（已采），東為常村礦與躍進(jìn)礦邊界煤柱，南為未采區(qū)；西為23采區(qū)上山保安煤柱。2007年12月27日，躍進(jìn)煤礦23130下巷掘進(jìn)工作面自開口掘至90米時遇一落差約1m的正斷層，10點左右進(jìn)行放炮（掘進(jìn)和卸壓共裝藥近10公斤），誘發(fā)產(chǎn)生沖擊地壓，瞬間巷道嚴(yán)重變形，下巷口向里至36m內(nèi)巷道無變形，再向里10m，巷道底鼓0.20.3m，皮帶架下移;46100m段內(nèi)巷道底鼓1.53.5m（斷層處巷高5.5m），皮帶架推移至下幫，部分皮帶側(cè)翻，隨機(jī)皮帶跑道側(cè)立，上幫有3處拘邦；鼓出煤量約650噸，斷層前后頂板破碎冒落2-2.5m，巷道最高達(dá)7m。窩頭10m內(nèi)巷道無明顯變形。2007年1月30日8點班，23130下巷掘進(jìn)至278m，進(jìn)行下幫放炮卸壓，施工人員撤至距正頭130m處，放炮員放炮，誘發(fā)沖擊地壓，造成四名工人受傷。下巷口向里至159m內(nèi)巷道無變形，再向里159203m，巷道底鼓1.21.4m，皮帶架側(cè)翻，上幫拘幫0.51.0m，203236m內(nèi)巷道下幫浮煤距頂板0.20.9m，皮帶架及皮帶被浮煤埋住，有三架皮帶架側(cè)立，底梁斷，上幫拘幫0.5