山東煤礦沖擊地壓威脅現(xiàn)狀分析及防治課件

1、山東煤礦沖擊地壓威脅現(xiàn)狀分析及防治措施 韓延晟二一三年四月 山東煤礦從1966年至今共發(fā)生破壞性沖擊地壓400多次，造成死亡38人，重傷71人。近年來，煤礦開采深度的日趨增加，開采強(qiáng)度的加大，煤（巖）體內(nèi)部的應(yīng)力集中程度越來越高，發(fā)生沖擊地壓的可能性逐漸增高，而能量的突然、不易控制的釋放，極易造成重大人員傷亡。沖擊地壓已經(jīng)成為威脅我省煤礦安全生產(chǎn)的關(guān)鍵因素之一。一、我省煤礦沖擊地壓現(xiàn)狀二、有關(guān)沖擊地壓管理方面的規(guī)定三、沖擊地壓發(fā)生規(guī)律分析四、發(fā)生沖擊地壓的原因分析五、我們應(yīng)該如何防沖六、行之有效的防治沖擊地壓技術(shù)措施和先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)一、我省煤礦沖擊地壓現(xiàn)狀 1.沖擊地壓的概念煤礦沖擊地壓是煤巖體在變

2、形破壞過程中釋放能量的動力過程，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。礦震、彈射、弱沖擊、強(qiáng)沖擊。煤巖體中靜載荷與礦震等形成的動載疊加之和大于誘發(fā)煤巖體沖擊的最小載荷時，一般會誘發(fā)沖擊災(zāi)害。 事故現(xiàn)場圖事故現(xiàn)場圖山東已經(jīng)發(fā)生過沖擊地壓顯現(xiàn)的煤礦細(xì)分類型 深部條帶開采梁寶寺、古城等；孤島與煤柱工作面開采大量老礦井、梁寶寺等；厚及特厚煤層開采開采3層煤的礦井；超深井開采孫村、華豐等；長-大工作面開采新巨龍等；邊角煤開采陶莊（聯(lián)創(chuàng)）、構(gòu)造復(fù)雜礦井；巨厚堅硬頂板下開采華豐、古城等；多煤層聯(lián)合開采肥城深部礦井、協(xié)莊、潘西、良莊、孫村等；復(fù)雜構(gòu)造

3、條件下開采。3.目前我省煤礦防沖存在的普遍問題 沒有建立基于防沖需要的開采設(shè)計體系：防沖基礎(chǔ)資料缺乏：防沖基礎(chǔ)裝備缺乏和不規(guī)范：沒有建立基于防沖需要的安全產(chǎn)量概念：對沖擊危害認(rèn)識不足：二、有關(guān)沖擊地壓管理方面的規(guī)定 煤層沖擊傾向性分類及指數(shù)的測定方法（MT/T174-2000）巖層沖擊傾向性分類及指數(shù)的測定方法（MT/T866-2000）沖擊地壓煤層安全開采暫行規(guī)定(87煤生字第337號)沖擊地壓預(yù)測和防治試行規(guī)范(煤炭部1987)煤礦安全規(guī)程煤層沖擊傾向性分類及指數(shù)的測定方法（MT/T174-2000），主要內(nèi)容： 煤層沖擊傾向性分類；煤層沖擊傾向性指數(shù)測定方法。 巖層沖擊傾向性分類及指數(shù)的

4、測定方法（MT/T866-2000），主要內(nèi)容：頂板巖層沖擊傾向性分類；頂板巖層沖擊傾向性指數(shù)測定方法 沖擊地壓煤層安全開采暫行規(guī)定(87煤生字第337號)，主要內(nèi)容：沖擊地壓管理；沖擊傾向性測定；開采設(shè)計與解放層開采； 掘進(jìn)與回采；沖擊危險預(yù)測預(yù)報；沖擊地壓治理；特殊開采；沖擊地壓統(tǒng)計。 煤礦安全規(guī)程，10條的主要內(nèi)容：必須編制專門設(shè)計和措施。在留有煤柱和巷道布置規(guī)定。開采煤層群時，應(yīng)優(yōu)先選擇保護(hù)層開采。沖擊危險程度和采取措施后的實(shí)際效果，可采用鉆粉率指標(biāo)法、地音法、微震法等方法確定。對沖擊地壓煤層，巷道支護(hù)嚴(yán)禁采用混凝土、金屬等剛性支架。開采沖擊地壓煤層時，在同一煤層的同一區(qū)段不得布置2個

5、工作面同時回采。在無沖擊地壓煤層中的三面或四面被采空區(qū)所包圍的地區(qū)、構(gòu)造應(yīng)力區(qū)、集中應(yīng)力區(qū)開采和回收煤柱時，必須制定防治沖擊地壓的安全措施。三、沖擊地壓發(fā)生規(guī)律特點(diǎn)分析 發(fā)生地點(diǎn)發(fā)生時間發(fā)生強(qiáng)度沖擊地壓多發(fā)生在以下條件具備時 1孤島工作面及煤柱等應(yīng)力集中區(qū)；2地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域。如斷層附近及其尖滅處、向背斜軸部及其兩翼應(yīng)力集中處；3煤層上覆堅硬厚層砂巖頂板或巨厚堅硬礫巖層等關(guān)鍵層；4回采工作面老頂初次或周期來壓；5煤層厚薄變化較大處；6綜采或綜放工作面在機(jī)頭（尾）割煤移架；7采空區(qū)大面積懸頂。 四、發(fā)生沖擊地壓的原因分析1.客觀原因（1）煤巖層自身的物理力學(xué)性質(zhì)（2）開采技術(shù)因素2.主觀原因（1

6、）重視程度不足。（2）重產(chǎn)量、輕安全的思想依然存在。（3）防沖技術(shù)力量匱乏。 1.客觀原因（1）煤巖層自身的物理力學(xué)性質(zhì)煤層具備沖擊傾向性，煤質(zhì)較硬、自然含水率較低、厚度較大或厚度變化較大。頂板、底板比較堅硬、厚度大，具有沖擊傾向性。地質(zhì)構(gòu)造。開采深度。門頭溝200米、天池240米、撫順250米、聯(lián)創(chuàng)480米、唐山540米。客觀原因 （2）開采技術(shù)因素開拓布置不合理。開采強(qiáng)度大。采掘順序不合理。不能發(fā)揮技術(shù)手段和先進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測預(yù)警。目前的微震監(jiān)測、應(yīng)力在線監(jiān)測等對于沖擊地壓的監(jiān)測是比較有效的，但設(shè)備的投入較高、運(yùn)行成本較大，致使部分煤礦采取哪里有沖擊就監(jiān)測哪里，系統(tǒng)的設(shè)點(diǎn)少、不能滿足全礦井

7、的防沖需要（朝陽礦的微震監(jiān)測系統(tǒng)是典型的局部微震監(jiān)測，只能夠監(jiān)測采煤工作面附近200米以內(nèi)的范圍，不能有效指導(dǎo)全礦井的防沖工作 全礦井微震監(jiān)測系統(tǒng) 微震監(jiān)測系統(tǒng)臺網(wǎng)一經(jīng)設(shè)定，長期不進(jìn)行臺網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)整，對監(jiān)測精度和準(zhǔn)確性帶來一定影響。多長時間對微震臺網(wǎng)進(jìn)行調(diào)整？結(jié)合采掘工程部署，突出重點(diǎn)區(qū)域的精確性。臺網(wǎng)布設(shè)優(yōu)化，可以有效提高監(jiān)測的精確度；數(shù)據(jù)分析處理能力的提高，可以及時總結(jié)規(guī)律，指導(dǎo)安全生產(chǎn)。 2.主觀原因（1）重視程度不足。如何界定是否為沖擊地壓礦井？山東省煤礦沖擊地壓防治規(guī)定 山東煤礦沖擊地壓重點(diǎn)監(jiān)察意見(試行) 主觀原因（3）防沖技術(shù)力量匱乏。集團(tuán)公司、監(jiān)管部門、煤礦可以勝任防沖專業(yè)的技

8、術(shù)管理人才數(shù)量很有限，應(yīng)對防沖工作常常捉襟見肘。現(xiàn)場硬件硬、軟件軟的現(xiàn)象。五、我們應(yīng)該如何防沖防治沖擊地壓目標(biāo)應(yīng)從三個層次進(jìn)行明確。第一：通過控制致災(zāi)條件、避免災(zāi)害的發(fā)生；第二：通過改善致災(zāi)環(huán)境，減輕災(zāi)害發(fā)生程度；第三：通過有效的防范措施，避免、減輕人員傷害。與沖擊地壓的抗?fàn)?，是一個不斷摸索和實(shí)踐的過程。災(zāi)害提高改進(jìn)防范措施新的威脅。“三個體系和一個流程”，形成防沖工作的程序化、制度化、規(guī)范化。1.建立完善沖擊地壓防治組織體系。2. 建立完善沖擊地壓防治管理體系。3.建立沖擊地壓防治技術(shù)體系。4.按照系統(tǒng)的沖擊地壓防治流程組織開展防沖工作。1.建立完善沖擊地壓防治組織體系。山東省煤礦沖擊地壓防

9、治規(guī)定中要求： 煤礦企業(yè)、礦井的主要負(fù)責(zé)人（含法定代表人、實(shí)際控制人，下同）是沖擊地壓防治工作的第一責(zé)任人，負(fù)責(zé)防沖的全面管理工作；總工程師（技術(shù)負(fù)責(zé)人，下同）是沖擊地壓防治工作的技術(shù)負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)防沖的技術(shù)管理工作；其他副職在分管范圍內(nèi)負(fù)落實(shí)責(zé)任。礦井必須設(shè)立專門的防沖機(jī)構(gòu)和專職的防沖副總工程師，成立專職防沖隊伍，防沖隊伍人數(shù)必須滿足礦井防沖工作的需要。 2. 建立完善沖擊地壓防治管理體系。防治沖擊地壓，是一個專業(yè)性很強(qiáng)的系統(tǒng)工程，涉及到開采設(shè)計、組織管理、制度建設(shè)、技術(shù)管理、應(yīng)急處置、教育培訓(xùn)、信息溝通等諸多方面的內(nèi)容。關(guān)于規(guī)范山東煤礦沖擊地壓管理工作的指導(dǎo)意見，督促煤礦企業(yè)建立防沖綜合保障

10、體系，要求煤礦應(yīng)建立防沖管理組織保障、制度保障、技術(shù)保障、資金保障、信息保障、教育和培訓(xùn)保障、監(jiān)督約束和激勵保障等組成的綜合管理保障體系。3.建立沖擊地壓防治技術(shù)體系。 沖擊地壓防治技術(shù)體系主要包括：開采前沖擊地壓危險性評價、開采設(shè)計方案優(yōu)化、開采前的防沖預(yù)處理、開采過程中的監(jiān)測預(yù)警、危險區(qū)解危、解危效果檢驗(yàn)、沖擊地壓工作面的安全管理、沖擊地壓防治經(jīng)驗(yàn)總結(jié)等分級分層次的技術(shù)管理模式，明確各分級、分層參與的技術(shù)人員和工作方式、工作制度，并明確其運(yùn)轉(zhuǎn)形式。沖擊地壓防治技術(shù)體系（1）開采前沖擊地壓危險性評價（2）開采設(shè)計方案優(yōu)化（3）開采前的防沖預(yù)處理（4）開采過程中的監(jiān)測預(yù)警（5）危險區(qū)解危（6）

11、解危效果檢驗(yàn)（7）沖擊地壓工作面的安全管理（8）沖擊地壓防治經(jīng)驗(yàn)總結(jié)（1）開采前沖擊地壓危險性評價每個受沖擊地壓威脅的煤礦，在編制年度采掘接續(xù)計劃時，應(yīng)組織專家進(jìn)行沖擊危險性系統(tǒng)評價，圈定可能發(fā)生沖擊地壓區(qū)域，確定年度內(nèi)煤礦防沖工作重點(diǎn)區(qū)域和時段。對于專家認(rèn)定的防沖工作重點(diǎn)區(qū)域中的采掘工作面，開工前應(yīng)逐一組織專家進(jìn)行專題論證，明確劃定采掘期間的危險區(qū)、采取的預(yù)防、解危、防范措施等。（2）開采設(shè)計方案優(yōu)化 從源頭上防治沖擊地壓，必須從礦井的開拓布置上做文章：優(yōu)化巷道布置，實(shí)施無煤柱跨巷開采，將主要大巷和永久硐室布置在底板巖石中，堅持合理的開采順序，盡量少留或不留煤柱，杜絕孤島工作面，水平延伸或新

12、區(qū)開拓布置巷道必須首先符合防沖規(guī)定，并在開拓設(shè)計中增加專項(xiàng)防沖設(shè)計。開采設(shè)計方案優(yōu)化優(yōu)先合理開采解放層煤層群開采順序由上往下開采工作面開采順序順序開采，不留孤島煤柱工作面長度避免采動應(yīng)力的影響，大于100m工作面開切眼位置形成一條線，避免外錯工作面停采線位置形成一條線，避免交錯區(qū)段煤柱寬度35m小煤柱，或50m以上大煤柱工作面推進(jìn)速度勻速推進(jìn)，5m/d（有危險）采空區(qū)極限寬度 S 0.4H接近采空區(qū)、煤柱、斷層重點(diǎn)防范區(qū)域（3）開采前的防沖預(yù)處理主要包括采前的防沖預(yù)卸壓和煤層注水。（4）開采過程中的監(jiān)測預(yù)警目前山東省規(guī)定的是，受沖擊地壓威脅煤礦必須采用微震監(jiān)測系統(tǒng)和鉆屑法進(jìn)行沖擊危險性監(jiān)測。除

13、了上述兩種方式之外，還有采用采掘工作面應(yīng)力在線監(jiān)測系統(tǒng)、電磁輻射法、地音監(jiān)測系統(tǒng)、彈性波CT法等方法，進(jìn)行沖擊危險性監(jiān)測預(yù)警。礦井微震監(jiān)測系統(tǒng)集團(tuán)公司微地震監(jiān)控中心 1號礦微震監(jiān)測系統(tǒng)2號礦微地震系統(tǒng)N號礦微震系統(tǒng)集團(tuán)公司微地震監(jiān)控中心 微震監(jiān)測系統(tǒng)微震監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)力在線監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)力在線監(jiān)測系統(tǒng)彈性震動波CT透視，就是地震層析成像技術(shù)。工作原理是利用地震波射線，通過地震波走時和能量衰減的觀測，對工作面的煤巖體進(jìn)行成像。（5）危險區(qū)解危一般依次采取鉆孔卸壓、爆破卸壓等方式。（6）解危效果檢驗(yàn)除了監(jiān)控系統(tǒng)檢驗(yàn)外，最主要的還是鉆屑法檢驗(yàn)。（7）沖擊地壓工作面的安全管理一是“封閉管理制度”；二是“危險區(qū)

14、準(zhǔn)入制度”；三是“危險區(qū)限員制度”；四是“雙危制度”；五是沖擊危險區(qū)躲炮時間、距離；六是危險區(qū)內(nèi)物料、設(shè)備固定。（8）沖擊地壓防治經(jīng)驗(yàn)總結(jié)包括日常報表的分析總結(jié)、上報，防沖經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的分析總結(jié)，礦震、沖擊地壓事故的上報分析。4.按照系統(tǒng)的沖擊地壓防治流程組織開展防沖工作。 制定防沖工作流程（流程圖）。分層次、崗位明確防沖工作流程，做到內(nèi)容清楚、全面、相互協(xié)調(diào)、補(bǔ)位，同時要及時進(jìn)行更新完善。 六、行之有效的防治沖擊地壓技術(shù)措施和先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)在堅持先監(jiān)測、解危后再開采，不確認(rèn)安全不開采的前題下，堅持以下防沖措施：1.開采解放層。2.鉆孔卸壓。3.煤層注水。4.放炮卸壓。5.放炮切頂斷底。6.高位深孔預(yù)裂爆破。7.間歇生產(chǎn)。8