某礦業(yè)有限公司沖擊地壓安全評價報告

1、2013年度沖擊地壓安全評價報告2013年度沖擊地壓安全評價報告山東新能泰山西周礦業(yè)有限公司二一三年三月山東新能泰山西周礦業(yè)有限公司2013年度沖擊地壓安全評價報告編審人員編 制 人：防沖辦主任：防沖副總工程師：總工程師：總 經(jīng) 理：44目 錄1、礦井概況及沖擊地壓防治現(xiàn)狀11.1礦井概況11.2相鄰礦井情況11.3井田地質41.4礦井煤層頂?shù)装寮跋锏乐ёo情況101.4.1礦井煤層頂?shù)装迩闆r101.4.1.1 2煤層101.4.1.2 4煤層111.4.2 巷道施工方法及支護情況111.5礦井動力災害概況121.5.1礦井沖擊地壓鑒定情況121.5.2 沖擊地壓發(fā)生歷史121.5.3礦井沖擊地

2、壓防治現(xiàn)狀122、采掘工作面接續(xù)情況132.1采煤工作面接續(xù)情況132.2 掘進工作面接續(xù)情況143、區(qū)域性沖擊危險區(qū)劃分153.1基于防沖的采掘工作面危險性評價153.1.1 2013年度工作面危險性評價153.1.2 2013年掘進工作面危險性評價253.2 主要結論264.2013年度基于防沖的采掘工作面設計、接續(xù)注意事項、防沖檢測方法及防沖措施274.1 2013年度基于防沖的采掘工作面設計、接續(xù)注意事項274.2 沖擊地壓檢測方法284.3 沖擊地壓防治措施324.3.3 采掘工作面沖擊地壓防治措施355、本年度防沖隊伍建設376、需要具備的防沖裝備38附件1：401綜合指數(shù)法402

3、 可能性指數(shù)診斷法421、礦井概況及沖擊地壓防治現(xiàn)狀1.1礦井概況山東新能泰山西周礦業(yè)有限公司位于山東省新泰市西北約5km，行政區(qū)劃屬山東省新泰市青云街道辦事處。礦井東南距新泰市區(qū)約5km，西北距泰安市區(qū)約75km，南距泰(安)新(泰)公路西周路口約0.5km，東距京滬高速公路(g2)新泰北出入口約12km，南距泰新高速公路(s31)新泰南出入口約8km，礦區(qū)鄉(xiāng)村公路網(wǎng)絡縱橫交錯，交通十分便利。井田走向長平均1.22km，傾斜寬1.37km，面積1.6804km2，西周礦井于2004年5月恢復建設，2008年7月22日取得五證一照，礦井正式投產(chǎn)。2010年5月更名為山東新能泰山西周礦業(yè)有限公司

4、，礦區(qū)范圍內(nèi)共有開采煤層5層，（即2、4、11、13、15煤層）?，F(xiàn)開采煤層為2、4煤層。采用立井開拓，雙回路供電，中央并列抽出式通風，一級排水，走向長壁后退式采煤法開采，全部垮落法管理頂板，設計生產(chǎn)能力21萬噸/年，2012年11月核定生產(chǎn)能力為30萬噸/年。1.2相鄰礦井情況西周煤礦西北部以1、2號拐點聯(lián)線為界與王家寨煤礦為鄰；西南部以1、4號拐點聯(lián)線為界與良莊煤礦為鄰；東南部以4、5、6、3號拐點聯(lián)線為界與孫村煤礦深部東周預測區(qū)為鄰；東北部以2、3號拐點聯(lián)線 (相當于蓮花山斷層)為界(圖1-1)。圖1-1 西周煤礦井田邊界及周邊礦井位置關系圖1.2.1 王家寨煤礦王家寨煤礦屬地方國有控股

5、中型煤礦，行業(yè)管理隸屬山東省新泰市煤炭工業(yè)管理局。礦井由棗莊煤礦規(guī)劃設計院依據(jù)原新汶礦務局地質勘探隊于1986年10月提交的山東省新汶煤田王家寨井田精查補充地質勘探報告進行設計。礦井采用立井多水平(-350、-510)采區(qū)石門開拓方式，走向長壁或傾斜長壁法采煤，放炮或機械落煤(目前裝備2個炮采面、1個機采面)，單體液壓支柱配合鉸接頂梁支護頂板，全部跨落法管理頂板，前期為中央并列式通風，后期為中央邊界混合式通風，礦井生產(chǎn)運輸以皮帶為主，回采工作面采用刮板運輸機運輸，掘進工作面采用機械扒裝和人工扒裝，小型絞車提運。目前生產(chǎn)水平-350、-510m，主要開采山西組2、4煤層。兩礦邊界附近，王家寨煤礦

6、一側2煤層已開采1215、1216、1217工作面，留有寬度不小于50m的邊界煤柱。西周煤礦一側2煤層1203工作面已開采，1204工作面正在回采，1203、1204工作面回風巷走向與井田邊界平行，留有寬度不小于40m的邊界煤柱。其余地段兩礦均未開采。王家寨煤礦與西周煤礦之間，邊界清楚，煤柱完整，寬度合理，彼此開采互無不良影響。1.2.2 良莊煤礦良莊煤礦于1954年破土，1957年7月1日正式投產(chǎn)，設計生產(chǎn)能力為30萬噸/年，1962年核定生產(chǎn)能力為45萬噸/年，19761983年改擴后生產(chǎn)能力為120萬噸/年，礦井開拓方式為斜井多水平階段石門分組聯(lián)合開拓，采煤方法為走向長壁采煤法。淺部采用

7、水沙充填法管理頂板，深部采用全部冒落法管理頂板。第一水平±0m、第二水平-195m已采完，第三水平-350m、第四水平-580m正在開采。開采煤層為2、4、6、11、13、15煤層。礦井現(xiàn)在生產(chǎn)水平為-350m、-580m。煤層開采深度為-670m。煤層開采情況為f10斷層以南2、4、6、11煤層已全部開采結束，13、15煤層開采-350m水平下山采區(qū)，f10斷層以北2、4煤層正在開采標高-400m-600m之間塊段。兩礦邊界附近，良莊煤礦一側的開采動用區(qū)離邊界尚遠，礦井設計留設井田邊界煤柱50m。西周煤礦一側，北段(f16以北) 2煤層1201-1工作面、4煤層1401-1工作面已

8、開采，開切眼走向與井田邊界平行，留有寬度不小于40m的邊界煤柱，11、13、15煤層未開采；南段(f16以南)各可采煤層均未開采。良莊煤礦與西周煤礦之間，邊界清楚，煤柱完整，寬度合理，彼此開采互無不良影響。1.3井田地質1.3.1 地層西周井田位于新汶煤田(向斜)北翼中段，含煤地層為華北型石炭二疊紀海陸交互相沉積，煤系基底為奧陶紀石灰?guī)r，煤系上覆蓋層為第四系松散沉積物及古近紀紅色砂、泥巖。井田地層系統(tǒng)自下而上分別為奧陶紀馬家溝群，石炭二疊紀月門溝群本溪組、太原組及山西組，二疊紀石盒子群，古近紀官莊群固城組和第四系。1.3.1.1 奧陶紀馬家溝群(om)中下奧陶統(tǒng)石灰?guī)r，總厚度約800m左右，棕

9、灰、灰及淺灰色厚層塊狀，質純致密，底部為白云質石灰?guī)r，頂部裂隙、溶洞較發(fā)育，產(chǎn)珠角石及其他頭足類化石。在井田西北方向蓮花山斷層帶內(nèi)有出露。1.3.1.2 石炭二疊紀月門溝群(c2-p1y)1、本溪組(c2yb)厚度15.4922.72m，平均18.04m。以灰色、紫色、蘭色等雜色粘土巖為主，底部發(fā)育山西式鐵礦層(含鐵質泥巖)及鋁土巖，厚度不穩(wěn)定。含珊瑚、紡綞蜒及腕足類化石較豐富。2、太原組(c2-p1yt)厚度205.94216.25m，平均厚度211.11m。主要由灰色、深灰色、灰黑色泥巖、粘土巖、粉砂巖和灰綠、灰白色中細粒砂巖、薄層石灰?guī)r及薄煤層組成。共含煤13層(517煤層)，其中可采或

10、大部可采者三層(11、13、15煤層)，夾石灰?guī)r五層(一灰、二灰、四灰、五灰、六灰)及一層泥灰?guī)r，除二灰不穩(wěn)定外，其余石灰?guī)r全區(qū)穩(wěn)定，為主要標志層。3、山西組(p1ys)厚度71.95101.30m，平均84.36m，主要由灰色、灰白色中細粒砂巖、深灰色粉砂巖、泥巖及煤層組成，煤層頂板粉砂巖、泥巖中含植物葉片化石苛達樹、羊齒類。共含煤4層(14煤層)，其中2、4煤層為可采煤層。1.3.1.3 二疊紀石盒子群(p2)保留不全，殘厚36.9984.94m，平均55.11m，為一套河湖相的碎屑巖沉積，主要由淺灰色、灰綠色及雜色粘土巖、粉砂巖及砂巖組成。總觀本組地層沉積物的顏色，由下部的灰色、灰綠色逐

11、步變?yōu)樯喜康淖虾稚?、黃綠色等雜色沉積，明顯反映了由潮濕向干旱轉變的古氣候環(huán)境，沉積盆地常處于一種氧化環(huán)境，當時雖有植物生長，但由于構造、氣候等原因，未能形成長期穩(wěn)定的泥炭沼澤，故此組不含可采煤層。1.3.1.4古近紀官莊群固城組(e1g)保留不全，殘厚119.67634.28m，平均534.43m，主要由磚紅色粉砂巖、細砂巖、雜色粘土巖、間夾薄層礫巖組成，礦物成分以石英為主，粘土質膠結，結構較松散。礫巖礫石成分以片麻巖、石灰?guī)r、閃長巖為主，分選性差，礫石大者幾十厘米，小者幾厘米?；旌习敌本?、回風暗斜井井口設計標高-280m，井底車場標高-650m，井筒斜長分別為912m、890m，均位于古近紀

12、官莊群固城組內(nèi)。實際揭露情況如下：斜長0279.13m(標高-280-393.53m)段為暗紅色泥巖、斜長279.13287.46m(標高-393.53-396.36m)段為暗紅色泥巖與淺灰色薄層礫巖互層、斜長287.46450.67m(標高-396.36-463.30m)段為暗紅色泥巖、粉砂巖、斜長450.67459.42m(標高-463.30-466.86m)段為黑灰色泥巖、斜長459.42889.38m(標高-466.86-638.65m)段為暗紅色泥巖與砂巖互層。1.3.1.5 第四系(q)厚度0.002.00m，平均0.70m，其厚度與地面標高多呈反比，沿沖溝兩側分布稍厚，主要為河流

13、相未膠結的沖積、坡積物和含水流砂層，流砂層主要分布在葛橋溝等沖溝附近。1.3.2 構造井田總體構造形態(tài)為一走向nnessw、傾向see的單斜構造，煤巖層傾角1530°，平均22°。井田內(nèi)斷裂構造較發(fā)育且落差走向變化較大，截止目前，已發(fā)現(xiàn)落差大于或等于10m的斷層9條，均為正斷層，平均每平方千米5.36條。其中落差100m的4條、50落差100m的1條、30落差50m的1條、10落差30m的3條，井田地質構造復雜程度屬中等類型(表2-3、圖2-2)?，F(xiàn)將各斷層特征分述如下。一、井田邊界斷層1、蓮花山斷層正斷層，為井田東北部邊界斷層，走向nw，傾向sw，傾角5070°

14、，落差大于2000m，井田內(nèi)延伸長約1500m。地面露頭斷層帶特征十分明顯，為基本查明斷層。2、f2斷層正斷層，為井田東南部邊界斷層，走向ne，傾向se，傾角7075°，落差70150m，井田內(nèi)延伸長約1400m，東北部落差大，西南部落差小。由西南向東北延伸直至與蓮花山斷層相交。該斷層南段為孫村煤礦與良莊煤礦之間的井田邊界斷層，控制程度較高，屬查明斷層。北段為西周煤礦與孫村煤礦深部東周預測區(qū)之間的邊界斷層，控制程度低，屬基本查明斷層。二、井田內(nèi)部斷層1、f6斷層正斷層，主體位于一采區(qū)西翼東部，向北延伸至一采區(qū)1204面后與f12斷層相交。走向近sn，傾向e，傾角70°，落差

15、515m，走向長度在750m左右，1201-2工作面運輸巷、1204工作面回風巷、2層回風上山等巷道多處揭露，屬查明斷層。2、f7斷層正斷層，走向近sn，傾向w，傾角70°，落差1020m，走向長度在850m左右，xz-1號鉆孔、2層回風上山、-650m軌道大巷等多處揭露，屬查明斷層。3、f12正斷層，位于井田北部邊界附近，其兩端均與蓮花山斷層相交，為蓮花山斷層的旁側分支支斷層，斷層的主體位于王家寨井田內(nèi)。西周井田內(nèi)f12斷層走向nw，傾向sw，傾角70°，落差60150m，走向長度在500m左右。1205工作面上、下順槽揭露該斷層，屬查明斷層。圖1-2 西周煤礦構造綱要圖

16、(以2煤層為例)4、f13斷層正斷層，位于一采區(qū)中部，兩端分別與f6、f15斷層相交，走向nw，傾向sw，傾角70°，落差520m，走向長度在500m左右，1201、1201-2、1202、1203工作面回采巷道多處揭露，屬查明斷層。5、f14斷層正斷層，位于井田西南部，走向近ew，傾向s，傾角70°，落差2060m，井田內(nèi)由三維地震1個b級斷點、4個c級斷點控制，井田內(nèi)斷層走向長度在800m左右，屬基本查明斷層。向西伸入良莊煤礦段已被其深部三維地震勘探測線控制或被八采區(qū)2、4煤層生產(chǎn)巷道揭露，走向轉為nee，傾向轉為sse，屬查明斷層。6、f15斷層正斷層，位于一采區(qū)中西

17、部，南端與f16斷層的北側分支f16-1斷層相交，西北段伸入王家寨煤礦。走向nw，傾向sw，傾角45°，落差2040m，井田內(nèi)走向長度在550m左右，1201-1工作面位于其上盤、1201-2、1201、1202、1203工作面位于其下盤，工作面回采巷道多處揭露，屬查明斷層。7、f16斷層正斷層，位于井田中部，走向nee，傾向sse，傾角60°，落差120200m，井田內(nèi)斷層走向長度在1500m左右。2013年1月15日，山東泰山地質勘查公司在-850m回風暗斜井偏口車場施工兩個井下探f16斷層鉆孔，累計孔深175.3m。由于鉆孔為偽斜布置，同時又是在紅土層中鉆進，塌孔現(xiàn)象

18、嚴重，鉆探未達煤系地層，分析認為探孔附近的f16斷層落差不低于150m。f16斷層東段控制程度低，屬基本查明斷層。f16斷層西段結合西部良莊煤礦8203工作面生產(chǎn)揭露資料，該斷層呈帚狀分叉，構成斷層密集區(qū)，其資源儲量已被2006新礦生便字247號文報損。表1-1 西周煤礦落差大于10m斷層特征一覽表斷層名稱斷層性質走向傾向傾角(°)落差(m)井田內(nèi)延伸長度(m)查明程度蓮花山正nwsw5070大于20001500基本查明f2正nese7075701501400基本查明f6正近sne70515750查明f7正近snw701020850查明f12正nwsw7060150500查明f13正

19、nwsw70520500查明f14正近ews702060800基本查明f15正nwsw452040550查明f16正neesse601202001500基本查明1.3.3 巖漿巖新汶煤田內(nèi)巖漿活動微弱。僅在煤田西部發(fā)現(xiàn)零星的燕山晚期閃長巖侵入奧陶系石灰?guī)r或太原組底部。井田內(nèi)未揭露巖漿巖侵入體。1.4礦井煤層頂?shù)装寮跋锏乐ёo情況1.4.1礦井煤層頂?shù)装迩闆r1.4.1.1 2煤層2煤層位于山西組中下部，下距4煤層平均28.14m。2煤層平均厚度2.19m，可采性指數(shù)km=1.00，厚度變異系數(shù)r=22.99%，普氏硬度系數(shù)f=1.4，屬穩(wěn)定型全區(qū)可采中厚煤層。2煤層偽頂為粘土巖，深灰色，易冒落，厚

20、度0.00.50m，直接頂板為深灰色細砂巖，一般厚度在5-7m左右，局部為砂泥巖互層，含2層煤線，灰色至灰白色，性脆易碎，難維護；老頂為灰白色至綠色的中砂巖，堅硬，有時顏色發(fā)紅，厚度10-15m；直接底為灰白色至灰色細砂巖，層理堅硬，零星夾有煤線，厚度4-8m；老底為灰色或白色細砂巖，堅硬，有時含礫巖，不顯層理，厚度3-6m。1.4.1.2 4煤層4煤層位于山西組中下部，下距11煤層平均116.90m。平均厚度2.02m，可采性指數(shù)km=1.00，厚度變異系數(shù)r=21.30%，普氏硬度系數(shù)f=1.7，屬穩(wěn)定型全區(qū)可采中厚煤層。4煤層偽頂為粉砂巖，性脆易碎，厚度0.01.00m，直接頂為灰白色相

21、間的中砂巖，一般厚度在58m左右，巖性堅硬，易維護。老頂為灰白色相間的中砂巖，厚度10-16m，裂隙發(fā)育，結構致密，巖性堅硬；直接底厚度6-9m，以細砂巖為主，局部為粉細砂巖互層，不易變形。在底板砂巖中，局部夾有0.30m左右的粘土巖，遇水易膨脹變形。1.4.2 巷道施工方法及支護情況目前礦井回采巷道及開拓巷道主要采用炮掘工藝，回采巷道主要采用錨網(wǎng)帶+錨索進行聯(lián)合支護，開拓巷道采用錨網(wǎng)噴進行支護；高檔普采、炮采工作面使用單體液壓支柱配鉸接頂梁上輔設塑料雙抗網(wǎng)聯(lián)合支護頂板；綜采工作面采用液壓支架支護頂板。1.5礦井動力災害概況1.5.1礦井沖擊地壓鑒定情況2008年12月份煤科總院北京開采研究所

22、巖石力學實驗室對2、4煤層的鑒定結果：2層煤屬于3類，為具有強沖擊傾向性的煤層；4層煤屬于3類，為具有強沖擊傾向性的煤層；2層煤頂板2類，為具有弱沖擊傾向性的巖層；4層煤頂板屬于3類，為具有強沖擊傾向性的巖層。以上試驗結果僅是針對我礦送檢的煤層、巖層試樣作出的是否具有沖擊傾向性的鑒定。由于同一煤礦同一煤層不同區(qū)域煤系地層巖石的力學性質差別較大，沖擊傾向性差別也較大，在開采過程中，是否發(fā)生沖擊還同其開采深度和地應力狀況有關，在開采工作面靠近斷層、褶曲等構造附近、原巖應力大時，隨著開采深度的增加，地壓加大，沖擊傾向性加劇，需要采取有效措施防止沖擊地壓的發(fā)生。 1.5.2 沖擊地壓發(fā)生歷史西周礦井自

23、2008年7月正式投產(chǎn)，截止到目前未發(fā)生沖擊地壓事故。1.5.3礦井沖擊地壓防治現(xiàn)狀西周煤礦目前主采煤層為二、四層煤，同屬沖擊地壓煤層，煤層間距一般在28米左右，屬近距離煤層，目前采取先開采二層煤作為四層煤的保護層，但二層煤的開采同樣存在沖擊地壓的威脅，這就給礦井的沖擊地壓防治工作增加了難度。隨著礦井開采深度的增加和地質條件的變化，到了深部發(fā)生沖擊地壓的可能性大大增加，相應的危害程度也增加。面臨著越采越深(超深)，礦山壓力越來越大；越采越空, 煤柱型采場增多；越采越難, 易采煤炭減少；構造、老空和煤柱區(qū)分布復雜等防沖嚴峻形勢和壓力。自重型沖擊（超深井）、構造型沖擊（斷層、褶曲）、采動與構造耦合

24、型沖擊（回采與掘進相互影響）、煤柱型沖擊（同層煤柱和上下層煤柱）等各種類型的沖擊地壓都有可能發(fā)生。西周煤礦積極落實上級關于沖擊地壓防治規(guī)定的有關內(nèi)容，設立沖擊地壓專職副總工程師，成立防沖辦公室，負責現(xiàn)場監(jiān)測，成立防沖隊，負責卸壓解危措施的實施，并且引進裝備了電磁輻射儀、大直徑卸壓鉆機等防沖監(jiān)測和卸壓設備。隨著采深的增加，地壓增大，防治沖擊地壓的工作難度逐漸增大，因此，需在開采過程中，根據(jù)實際需要加大防沖投入，應用應力在線監(jiān)測系統(tǒng)等先進的監(jiān)測、監(jiān)控設備，提高礦井沖擊地壓災害防治能力。另外需要加強與高校以及有豐富防沖經(jīng)驗的煤礦合作，加強沖擊地壓災害防治技術的研究，保障礦井的安全開采。2、采掘工作面

25、接續(xù)情況2.1采煤工作面接續(xù)情況2013年西周煤礦共安排5個回采工作面以及為其服務的掘進工作面，具體接續(xù)情況如下表所示。年 度施工單位開采工作面回采時間備注2013回采工區(qū)1402-1工作面2013.1-2013.31204工作面2013.1-2013.41402工作面2013.5-2013.71205工作面2013.8-2013.121203-1工作面2013.12-2013.12表2.1 2013年西周礦業(yè)回采工作面接續(xù)表2.2 掘進工作面接續(xù)情況2013年公司安排2個掘進隊施工回采巷道，計劃掘進進尺2690米，2013年掘進工作面接續(xù)安排如下：表2.2 2013年西周礦業(yè)掘進工作面接續(xù)表

26、年 度施工單位開采工作面回采時間備注2013掘進一區(qū)一隊1204補運輸巷2013.1.1-2013.2.151205回風巷2013.2.16-2013.4.301402切眼2013.5.1-2013.5.281203-1運輸巷2013.5.29-2013.9.71203-1切眼2013.9.8-2013.10.71403-1運輸巷2013.10.8-2013.12.31掘進一區(qū)二隊1204補進風巷2013.1.1-2013.3.51402補溜子道2013.3.6-2013.4.5四層運輸山上偏口2013.4.6-2013.4.241403切眼2013.4.25-2013.6.31403回風巷2

27、013.6.4-2013.8.241203-1進風巷2013.8.25-2013.11.121403-1進風巷2013.11.13-2013.12.313、區(qū)域性沖擊危險區(qū)劃分3.1基于防沖的采掘工作面危險性評價針對2013年度采掘范圍內(nèi)的煤層地質條件，公司組織相關工程技術人員排查了西周煤礦影響沖擊地壓的主要因素，根據(jù)這些因素單獨或綜合作用評價工作面的危險程度。這些影響因素主要由以下7條。（1）深部多煤層開采情況：西周煤礦具有深部多煤層開采特點，煤層開采順序及煤柱留設位置會對上下煤層應力集中（沖擊危險性）產(chǎn)生很大影響；（2）斷層密布、相互切割，造成局部高應力積聚；（3）工作面沿空開采；（4）孤

28、島開采甚至煤柱工作面開采；（5）工作面開采順序對應力分布和防沖的影響；（6）停采線位置的合理性；（7）區(qū)段煤柱留設寬度和位置。通過對上述7條主要影響因素分析，以及采用采掘工作面沖擊地壓危險性綜合指數(shù)法（附件1）對西周煤礦工作面進行沖擊危險性綜合評價。3.1.1 2013年度工作面危險性評價2013年計劃開采的工作面有1402-1工作面、1204工作面、1402工作面、1205工作面、1203-1工作面。1402-1工作面2013年3月結束。1204工作面2013年4月結束。1402工作面2013年5月投產(chǎn)。1205工作面2013年8月投產(chǎn)。1203-1工作面2013年12月投產(chǎn)。1204工作面

29、、1205工作面位于一采區(qū)北翼，1402-1工作面、1402工作面、1203-1工作面位于一采區(qū)南翼。各工作面具體位置詳見二、四煤層采掘工程平面圖。（一）1402工作面沖擊危險程度評價圖3.1 1402工作面平面圖主要危險源和影響因素：（1）工作面一側沿空開采，特別注意回采初期的防沖工作；（2）二層解放層的開采降低了本工作面的應力集中，但是二層1202工作面的區(qū)段煤柱的位置會對本工作面的安全回采產(chǎn)生較大的影響，應引起重視。影響沖擊地壓的主要采礦地質因素有：開采深度、頂?shù)装鍒杂矌r層、構造應力集中、煤層沖擊傾向性等。下表3.1為評價區(qū)域采礦地質條件對沖擊地壓危險狀態(tài)的影響因素與指數(shù)。表3.2為采掘

30、工作面周圍的開采技術因素對沖擊地壓的影響程度及指數(shù)。表3.1 1402工作面地質條件影響沖擊地壓危險狀態(tài)的因素及指數(shù)序號因素影響危險狀態(tài)的因素影響因素的定義沖擊地壓危險指數(shù)1w1發(fā)生沖擊地壓該層未發(fā)生過-22w2開采深度700m23w3頂板中堅硬巖層距煤層的距離(rc60mpa)距煤層的距離50m34w4開采區(qū)域內(nèi)構造應力集中程度10%正常15w5頂板巖層厚度特征參數(shù)lst<50 06w6煤的抗壓強度rc>16mpa27w7煤的彈性能量指數(shù)wet54wt1=wi/wimax=0.52表3.2 1402工作面開采技術條件確定的沖擊地壓危險狀態(tài)評定指數(shù)序號因素沖擊地壓危險狀態(tài)影響因素沖

31、擊危險指數(shù)1w1工作面距殘采區(qū)或停采線的垂直距離，>60m02w2未卸壓一次采全高，煤厚3.0m03w3未卸壓的厚煤層，留頂煤或底煤厚度<1m04w4采空區(qū)處理方式：垮落法2wt2=wi/wimax0.18通過綜合比較分析可知，1402工作面沖擊地壓危險狀態(tài)等級評定為中等沖擊危險性，沖擊危險指數(shù)0.52。沖擊地壓危險區(qū)的危險程度受到很多因素的影響，但是應力狀態(tài)和煤巖體的性質是最主要的因素，因此，采用沖擊地壓發(fā)生的可能性指數(shù)診斷法為基本方法，以構造分析、工程類比等為輔助方法進行綜合評價。沖擊地壓發(fā)生可能性指數(shù)診斷法的基本內(nèi)容和步驟為：（1）計算采動應力場分布規(guī)律；（2）測試和計算煤巖

32、體的沖擊傾向性；（3）計算應力和沖擊傾向性各自對“發(fā)生沖擊地壓”事件的隸屬度；（4）計算沖擊地壓發(fā)生的可能性指數(shù)；（5）診斷某一點沖擊地壓發(fā)生的可能性。根據(jù)經(jīng)驗和礦山壓力分布的一般規(guī)律，在1402工作面的條件下，這一階段采深平均770m，根據(jù)1401工作面現(xiàn)場實際檢測，工作面移動支承壓力應力集中系數(shù)按1.06計算，則最大應力為1.06×2.5×104×770=18.5mpa，而煤層單向抗壓強度為16.68mpa，應力比達到了1.1，未超過發(fā)生沖擊地壓的基本應力水平（1.5倍的應力比）。經(jīng)測定煤層具有強沖擊傾向性，煤層的wet為6.03。應力對“發(fā)生沖擊地壓”事件的

33、隸屬度計算公式為：應力隸屬度uic =0.5ic, ic 1.0ic-0.5, 1.0ic 1.51.0, ic 1.5式中，ic=krh/c，在1402工作面應力集中區(qū)域，應力集中系數(shù)k=1.06；ic =18.5mpa/16.68mpa=1.1，ic取值處于1.01.5之間因此采動應力對“發(fā)生沖擊地壓”事件的隸屬度為：uic = ic -0.5=1.1-0.5=0.6沖擊傾向性對“發(fā)生沖擊地壓”事件的隸屬度計算公式為：傾向性隸屬度uwet =0.5wet, wet 2.00.133wet+0.333, 2.0wet 5.01.0, wet 5.0式中wet為彈性能指數(shù)。1402工作面wet

34、=6.03（取實驗結果的平均值），wet取值5.0。因此，沖擊傾向性對“發(fā)生沖擊地壓”事件的隸屬度，uwet=1。根據(jù)計算沖擊地壓發(fā)生可能性指數(shù)u= (uic+ uwet)/2=0.8可判斷出該面接近發(fā)生沖擊地壓的應力條件，特別是在遇到斷層、巖層強烈的斷裂運動期間，如果不提前采取防治措施，可能具有發(fā)生沖擊地壓的危險。通過以上兩種分析方法及已采工作面（1201、1202、1203、1401工作面）實際檢測情況綜合評價，1402工作面為中等沖擊危險程度。1402工作面主要危險區(qū)為：（1）工作面切眼初采至初次來壓影響時期內(nèi)。（2）工作面推采f305斷層前后50米范圍內(nèi)。（3）工作面采至停采線前后50

35、米范圍內(nèi)。（二）1204工作面沖擊危險程度評價圖3.2 1204工作面平面圖主要危險源和影響因素：1204工作面回收采區(qū)上山煤柱過程中，將面臨過多條老巷帶來的應力集中區(qū)，工作面西側臨近1203工作面的采空區(qū)，采動應力集中與老巷應力集中的疊加，將使得1204工作面回收上山煤柱過程中隨時處于高應力狀態(tài)，動壓顯現(xiàn)將會非常明顯。影響沖擊地壓的主要采礦地質因素有：開采深度、頂?shù)装鍒杂矌r層、構造應力集中、煤層沖擊傾向性等。下表3.3為評價區(qū)域采礦地質條件對沖擊地壓危險狀態(tài)的影響因素與指數(shù)。表3.4為采掘工作面周圍的開采技術因素對沖擊地壓的影響程度及指數(shù)。表3.3 1204工作面地質條件影響沖擊地壓危險狀態(tài)

36、的因素及指數(shù)序號因素影響危險狀態(tài)的因素影響因素的定義沖擊地壓危險指數(shù)1w1發(fā)生沖擊地壓該層未發(fā)生過-22w2開采深度700m23w3頂板中堅硬巖層距煤層的厚度(rc60mpa)距煤層的距離50m34w4開采區(qū)域內(nèi)構造應力集中程度10%正常15w5頂板巖層厚度特征參數(shù)lst5006w6煤的抗壓強度rc>16mpa27w7煤的彈性能量指數(shù)wet54wt1=wi/wimax=0.52表3.4 1204工作面開采技術條件確定的沖擊地壓危險狀態(tài)評定指數(shù)序號因素沖擊地壓危險狀態(tài)影響因素沖擊危險指數(shù)1w1工作面距殘采區(qū)或停采線的垂直距離，>60m02w2未卸壓一次采全高，煤厚3.0m03w3未卸

37、壓的厚煤層，留頂煤或底煤厚度<1m04w4采空區(qū)處理方式：垮落法2wt2=wi/wimax0.18通過綜合比較分析可知，1204工作面沖擊地壓危險狀態(tài)等級評定為中等沖擊危險性，沖擊危險指數(shù)0.52。沖擊地壓危險區(qū)的危險程度受到很多因素的影響，但是應力狀態(tài)和煤巖體的性質是最主要的因素，因此，采用沖擊地壓發(fā)生的可能性指數(shù)診斷法為基本方法，以構造分析、工程類比等為輔助方法進行綜合評價。沖擊地壓發(fā)生可能性指數(shù)診斷法的基本內(nèi)容和步驟為：（1）計算采動應力場分布規(guī)律；（2）測試和計算煤巖體的沖擊傾向性；（3）計算應力和沖擊傾向性各自對“發(fā)生沖擊地壓”事件的隸屬度；（4）計算沖擊地壓發(fā)生的可能性指數(shù)；

38、（5）診斷某一點沖擊地壓發(fā)生的可能性。根據(jù)經(jīng)驗和礦山壓力分布的一般規(guī)律，在1204工作面的條件下，這一階段采深平均720m，根據(jù)1202工作面、1203工作面現(xiàn)場實際檢測，工作面移動支承壓力應力集中系數(shù)按1.07計算，則最大應力為1.07×2.5×104×720=17.5mpa，而煤層單向抗壓強度為34.48mpa，應力比達到了0.5，未超過發(fā)生沖擊地壓的基本應力水平（1.5倍的應力比）。經(jīng)測定煤層具有強沖擊傾向性，煤層的wet為5.71。應力對“發(fā)生沖擊地壓”事件的隸屬度計算公式為：應力隸屬度uic =0.5ic, ic 1.0ic-0.5, 1.0ic 1.5

39、1.0, ic 1.5式中，ic=krh/c，在1204工作面應力集中區(qū)域，應力集中系數(shù)k=1.07；ic =17.5mpa/34.48mpa=0.5，ic取值小于1.0，因此采動應力對“發(fā)生沖擊地壓”事件的隸屬度為：uic =0.5×ic =0.5×0.5= 0.25沖擊傾向性對“發(fā)生沖擊地壓”事件的隸屬度計算公式為：傾向性隸屬度uwet =0.5wet, wet 2.00.133wet+0.333, 2.0wet 5.01.0, wet 5.0式中wet為彈性能指數(shù)。1204工作面wet=5.71（取實驗結果的平均值），wet取值5.0。因此，沖擊傾向性對“發(fā)生沖擊地壓

40、”事件的隸屬度，uwet=1。根據(jù)計算沖擊地壓發(fā)生可能性指數(shù)u= (uic+ uwet)/2=0.62可判斷出該面接近發(fā)生沖擊地壓的應力條件，特別是在遇到斷層、巖層強烈的斷裂運動期間，如果不提前采取防治措施，具有發(fā)生沖擊地壓的危險。通過以上兩種方法及已采工作面（1201、1202、1203、1401工作面）實際檢測情況綜合評價，1204工作面為弱沖擊危險程度。（三）1205工作面沖擊危險程度評價圖3.3 1205工作面平面圖主要危險源和影響因素：（1）工作面臨近f1蓮花山斷層及f12斷層；（2）工作面內(nèi)煤層傾角加大，工作面斷層較多。通過綜合指數(shù)法、可能性指數(shù)法計算，1205工作面沖擊危險性指數(shù)

41、wt=0.52，屬中等沖擊危險性；沖擊地壓可能性指數(shù)為u=0.64，屬可能性沖擊，根據(jù)以上兩種方法計算結果及已采工作面（1201、1202、1203、1401工作面）實際檢測情況綜合評價，1205工作面為弱沖擊危險程度。1205工作面主要危險區(qū)為：（1）工作面切眼初采至初次來壓影響時期內(nèi)。（2）工作面推采至斷層前方50米范圍內(nèi)。（3）工作面采至停采線前后50米范圍內(nèi)。（四）1203-1工作面沖擊危險程度評價圖3.4 1203-1工作面平面圖主要危險源和影響因素：（1）工作面臨近1203工作面、1201-1工作面采空區(qū)；（2）工作面臨近f15大斷層。通過綜合指數(shù)法、可能性指數(shù)法計算，1203-1

42、工作面沖擊危險性指數(shù)wt=0.52，屬中等沖擊危險性；沖擊地壓可能性指數(shù)為u=0.63，屬可能性沖擊，根據(jù)以上兩種方法計算結果及1203-1工作面布置情況綜合評價，1203-1工作面為中等沖擊危險程度。1203-1工作面主要危險區(qū)為：（1）工作面切眼初采至初次來壓影響時期內(nèi)。（2）工作面推采至斷層前方50米范圍內(nèi)。（3）工作面采至停采線前后50米范圍內(nèi)。3.1.2 2013年掘進工作面危險性評價1204補進風巷布置在二層上山保護煤柱內(nèi)，且臨近1202工作面采空區(qū)，掘進過程中處于應力集中區(qū)域內(nèi)，掘進過程中具有一定的危險性；1204補運輸巷掘進過程中受1204采煤工作面超前采動、二層上山保護煤柱及

43、臨近f6斷層影響，掘進過程中處于應力集中區(qū)域內(nèi)，具有一定的危險性；由于1203-1工作面沖擊危險程度評定為中等危險程度，圍繞1203-1工作面布置的1203-1運輸巷、1203-1回風巷及1203-1切眼處于工作面危險區(qū)域內(nèi)；1402補溜子道、1402切眼、1403切眼、1403-1進風巷巷道布置臨近斷層，處于斷層構造應力影響區(qū)域內(nèi)。3.2 主要結論根據(jù)以上綜合分析，西周煤礦2013年內(nèi)回采工作面沖擊地壓危險程度如下表所示。表3.5 回采工作面沖擊危險程度一覽表年 度開采工作面危險程度主要影響因素20131402-1工作面中等沖擊斷層，一側采空，上部采空區(qū)1204工作面弱沖擊斷層，上部采空區(qū)1

44、402工作面中等沖擊斷層，一側采空區(qū)1205工作面弱沖擊斷層，一側采空區(qū)1203-1工作面中等沖擊斷層，兩側采空區(qū)表3.6掘進工作面沖擊危險程度一覽表年 度開采工作面危險程度主要影響因素20131204補運輸巷中等沖擊斷層、上山煤柱、超前采動1205回風巷弱沖擊斷層、上山煤柱1402切眼弱沖擊斷層、1202采面留設煤柱1203-1運輸巷中等沖擊斷層1203-1切眼中等沖擊斷層1403-1運輸巷弱沖擊斷層1204補進風巷中等沖擊上山煤柱、超前采動1402補溜子道弱沖擊斷層四層運輸山上偏口弱沖擊上山煤柱1403切眼弱沖擊斷層1403回風巷中等沖擊邊界煤柱、1203采面留設煤柱1203-1進風巷中等

45、沖擊斷層1403-1進風巷弱沖擊斷層西周煤礦目前面臨著大采深，構造復雜等諸多沖擊危險源，礦井局部已處于沖擊地壓危險區(qū)，因此個別工作面屬于中等沖擊危險工作面，特別是個別采掘工作面受斷層、采動影響，應力集中明顯且復雜，屬于沖擊危險區(qū)，掘進、回采時需引起特別注意，加強管理。4.2013年度基于防沖的采掘工作面設計、接續(xù)注意事項、防沖檢測方法及防沖措施4.1 2013年度基于防沖的采掘工作面設計、接續(xù)注意事項（1）回采工作面在回采前，必須對沖擊危險性進行分析評估。有沖擊危險的工作面除編制專項防沖設計外，在編制采掘工作面作業(yè)規(guī)程時，必須制定專項防沖措施。（2）同一采區(qū)內(nèi)的工作面必須按順序進行開采，避免形

46、成孤島工作面。孤島工作面必須逐面進行沖擊地壓評估。（3）相鄰工作面切眼、停采線應對齊，避免出現(xiàn)不規(guī)則煤柱。（4）采區(qū)一翼內(nèi)各工作面應向同一方向推進，嚴禁相向回采?；夭晒ぷ髅婢鶓诚虿煽諈^(qū)方向推進，避免形成孤島煤柱。（5）掘進工作面不得在采煤工作面影響區(qū)內(nèi)掘進。（6）沖擊地壓危險區(qū)應避免雙巷同時掘進，兩同向掘進工作面的前后錯距不得小于100m。相向掘進的巷道相距150m時，必須停止一個頭掘進。掘進工作面與相鄰回采工作面同向作業(yè)時，間距不得小于350m；嚴禁掘進工作面與相鄰回采工作面相向作業(yè)（回采工作面超前350m范圍內(nèi)）。（7）嚴重沖擊地壓厚煤層中的所有巷道應布置在應力集中區(qū)外。（8）嚴重沖擊地

47、壓煤層的強沖擊危險巷道應進行專門的支護設計，并預留斷面系數(shù)。（9）沖擊危險區(qū)內(nèi)的掘進與回采工作，必須始終在卸壓保護帶內(nèi)進行，卸壓保護帶的寬度不小于3.5倍巷道(或回采)高度。（10）采掘工作面通過應力集中區(qū)前，應進行沖擊危險性的監(jiān)測和處理。有沖擊危險的采掘工作面停產(chǎn)3天以上的，恢復生產(chǎn)前一班內(nèi)，應鑒定沖擊地壓危險程度，并采取相應的安全措施。（11）開采嚴重沖擊地壓煤層時，不應在采空區(qū)留有煤柱。如果在采空區(qū)留有煤柱，必須將煤柱的位置、尺寸以及影響范圍標在采掘工程圖上。（12）沖擊地壓危險區(qū)開采過程中必須堅持“先解危后開采”的原則，嚴格執(zhí)行預測預報、卸壓解危、效果檢驗、安全防護“四位一體”綜合防沖

48、措施，及時消除沖擊危險隱患。4.2 沖擊地壓檢測方法4.2.1 鉆屑法使用zqsj-140/4.3型架柱支撐氣動手持式防突鉆機打眼，zqsj-140/4.3型鉆機參數(shù)：額定轉速300r/min，額定扭矩140n.m，采用44麻花鉆頭配42高效螺旋鉆桿做打眼工具，鉆孔深度7米，每鉆進一米用塑料編織袋接住煤粉，并用彈簧稱稱量吐出煤粉的重量，記錄在原始煤粉量測定記錄表內(nèi)。西周煤礦分別在二層煤、四層煤選取遠離斷層及采空區(qū)地點進行礦井標準煤粉量的檢測工作，通過檢測：二層煤1-3米范圍標準煤粉量為2.13kg/m，4-6米范圍標準煤粉量為2.37kg/m，7米范圍標準煤粉量為2.26kg/m，根據(jù)鉆屑量指

49、數(shù)確定二層煤臨界值數(shù)值為：判別工作地點沖擊地壓危險性的鉆屑量指數(shù)鉆孔深度/煤層厚度1.51.5-33鉆屑量指數(shù)>=1.52 - 3>=4鉆屑量指數(shù)又稱煤粉量比值=每米實測鉆粉量/每米正常鉆粉量（kg）孔深1-3m臨界煤粉量=1.5*2.13=3.19kg/m,孔深4-6m臨界煤粉量=2*2.37=4.68kg/m,孔深7m臨界煤粉量=4*2.26=9.04kg/m。當實測煤粉量>臨界值的時候，則表明該處有發(fā)生沖擊地壓的可能性。四層煤1-3米范圍標準煤粉量為2.05kg/m，4-6米范圍標準煤粉量為2.19kg/m，7米范圍標準煤粉量為2.09kg/m，根據(jù)鉆屑量指數(shù)確定四層煤

50、臨界值數(shù)值為：判別工作地點沖擊地壓危險性的鉆屑量指數(shù)鉆孔深度/煤層厚度1.51.5-33鉆屑量指數(shù)>=1.52 - 3>=4鉆屑量指數(shù)又稱煤粉量比值=每米實測鉆粉量/每米正常鉆粉量（kg）孔深1-3m臨界煤粉量=1.5*2.05=3.07kg/m,孔深4-6m臨界煤粉量=2*2.19=4.38kg/m,孔深7m臨界煤粉量=4*2.09=8.36kg/m。當實測煤粉量>臨界值的時候，則表明該處有發(fā)生沖擊地壓的可能性。4.2.2電磁輻射法檢測（1）用kbd5礦用本安型電磁輻射監(jiān)測儀對回采工作面兩條順槽進行監(jiān)測。監(jiān)測方式采用定點監(jiān)測和普查相結合的方式，即對工作面兩條順槽超前100m

51、范圍采用定點監(jiān)測，定點監(jiān)測時間為每天或每班監(jiān)測一次，每個點測量時間2分鐘。監(jiān)測指標為電磁輻射幅值最大值、幅值平均值、脈沖數(shù)等。其測點布置為每10m一個，即自工作面煤壁向外10，20，30，100m處各布置一個測點，如圖4.1所示。圖4.1 電磁輻射儀監(jiān)測點布置圖（2）當掘進工作面出現(xiàn)壓力變大、煤炮頻繁時，用kbd5礦用本安型電磁輻射監(jiān)測儀異常區(qū)域進行監(jiān)測。監(jiān)測方式采用定點監(jiān)測，即對掘進頭處25m范圍內(nèi)監(jiān)測，每點測量時間2分鐘。監(jiān)測指標為電磁輻射輻值最大值、脈沖數(shù)兩個指標。隨時在掘進頭附近加設測點。其測點布置為每10m一個，自掘進頭向外10，20，30，40，50m處各布置一個測點，如圖4.2所

52、示。圖4.2 掘巷過程電磁輻射測點布置（3）通過采用kbd5電磁輻射儀對工作面及掘進巷道進行監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，當出現(xiàn)以下情況時需要采取解危措施。當電磁輻射強度最大值或脈沖數(shù)值超過某一臨界值時，儀器自動報警。電磁輻射脈沖數(shù)或強度（最大值或平均值）指標具有明顯的增強趨勢，且接近臨界值時，表明有動力災害危險，應采取措施。確認無影響或影響較小的情況下，電磁輻射強度或脈沖數(shù)強烈變化，變化幅度超過某一數(shù)值。電磁輻射強度或脈沖數(shù)值明顯由大變小，但一段時間后又突然增大。 西周煤礦未出現(xiàn)以上幾種情況，只有在遇斷層、應力集中區(qū)時電磁輻射強度、頻率才有一定的變化，經(jīng)總結分析，正常情況下西周煤礦電磁輻射強度平均值在50m

53、v以下，脈沖數(shù)平均值在3000hz以下，由于未發(fā)生過沖擊地壓事故，無法確定礦井發(fā)生沖擊地壓事故時的電磁輻射強度最大值、平均值及脈沖數(shù)的臨界值，所有電磁輻射強度及脈沖數(shù)報警值使用設備默認的數(shù)值。4.3 沖擊地壓防治措施4.3.1卸壓鉆孔采用zqj-300/6型氣動架柱式鉆機進行打卸壓鉆孔，鉆桿直徑69mm，鉆孔直徑一般為110-150mm。鉆孔深度對于采掘工作面為煤層厚度（采高）的3倍，對于巷道側幫為采高的4倍；孔間距一般不得超過5m，鉆孔要求盡量打在高壓區(qū)。卸壓孔的布置方式和參數(shù)根據(jù)具體情況確定，一般在巷幫或采掘工作面布置單排鉆孔，鉆孔高度視施工情況而定，掘進迎頭兩側應向巷幫兩側向外有一定的角

54、度。4.3.2 卸壓爆破（1）掘進工作面卸壓爆破：鉆孔在待卸載區(qū)域，按事先設計的爆破方案，使用煤電鉆，沿垂直煤壁、平行煤層方向鉆孔，使孔深達到預定的深度。裝藥將炸藥連同雷管或導爆索按一定的裝藥方式推入孔中，如圖3所示是煤層卸載爆破的裝藥結構圖。封孔用封孔材料，按一定要求填塞鉆孔剩余部分的全長或一段長度。起爆將每個待爆破孔的引線接到母線上（一般3-4個孔為一組），將母線拉到安全地點后接到起爆器上，合上起爆器開關引發(fā)爆炸。1雷管2藥卷3炮泥4引線5母線6鉆孔7煤壁8起爆器圖4.3 裝藥結構示意圖巷道掘進沖擊地壓卸壓方法常規(guī)卸壓方法卸壓區(qū)域：迎頭卸壓措施：鉆空爆破卸壓參數(shù)：孔徑：42mm；孔深：8.0m；孔間距：5.0m裝藥長度：1/2（或1/3）孔深圖4.4 卸壓鉆孔布置平面示意圖注：如果卸壓爆破鉆孔打鉆困難，建議用地質鉆進行大直徑鉆孔卸壓，直徑115mm以上，鉆孔間距0.5-0.8m ，距離底板1.5m左右。（2）回采工作面卸壓爆破采用風煤鉆、麻花鉆桿配合42mm鉆頭施工。鉆孔與煤壁成75°夾角布置，沿水平鉆進，炮眼距頂板40cm，孔深4.5m，布置3個炮眼（間距5米）。每孔裝藥7塊，規(guī)格為35×300mm,使用一發(fā)毫秒延期電雷管，采用一個炮頭，正向定炮，分次起爆，每孔3只水炮泥，其余用炮泥封滿。定炮前用釬子