沖擊礦壓防治煤礦培訓(xùn)課件

第一篇沖擊礦壓概述

沖擊礦壓是嚴(yán)重威脅礦井安全生產(chǎn)的煤巖動(dòng)力災(zāi)害現(xiàn)象之一，世界上主要的采礦國家都發(fā)生過沖擊礦壓。在我國有近100對(duì)礦井發(fā)生過沖擊礦壓，而且隨著礦井開采深度的不斷增加，沖擊礦壓的危險(xiǎn)和危害也日趨嚴(yán)重，沖擊礦壓的機(jī)理極其復(fù)雜，影響因素眾多。沖擊礦壓以其突然、急劇、猛烈的破壞特征對(duì)煤礦、金屬礦井、隧道等的正常生產(chǎn)輕則構(gòu)成嚴(yán)重影響，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，沖擊礦壓的危險(xiǎn)也在逐步增加。原來沒有發(fā)生過沖擊礦壓的礦井，現(xiàn)在也開始發(fā)生；原來發(fā)生過沖擊礦壓的礦井，現(xiàn)在沖擊發(fā)生的強(qiáng)度越來越大，次數(shù)越來越多。一、沖擊礦壓的基本特征：1、突然性。主要表現(xiàn)為沖擊礦壓發(fā)生前沒有明顯的征兆，難于事先準(zhǔn)確確定發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)和強(qiáng)度。從以往發(fā)生事故后脫險(xiǎn)人員描述中，沖擊礦壓發(fā)生前有下列現(xiàn)象：板炮聲突然頻繁、煤壁有連續(xù)聲響、煤壁突然外鼓、有較大的煤炭突出、圍巖活動(dòng)明顯加劇等。2、瞬時(shí)性。主要表現(xiàn)為發(fā)生過程極為短暫，象爆炸一樣伴有巨大的聲響和強(qiáng)烈的震動(dòng)，一般持續(xù)時(shí)間為10秒以內(nèi)。3、破壞性。表現(xiàn)為煤層沖擊、頂板沖擊、底板沖擊等相互組合，片幫和煤炭拋出，頂板明顯下沉、底板突然開裂鼓起甚至接頂、煤體突然破碎并從煤壁拋出，破壞巷道支護(hù)，造成人員傷亡。

三河尖礦歷史上自1991年5月首次在7110工作面材料道發(fā)生沖擊礦壓以來，至今己發(fā)生破壞性沖擊礦壓25次（1998年12月6日發(fā)生的沖擊礦壓事故，在工作面內(nèi)有近30m范圍采煤機(jī)及輸送機(jī)向采空區(qū)側(cè)移動(dòng)達(dá)400mm，50m范圍內(nèi)支架被擠倒（歪），工作面以外的材料道等近500m因煤壁片幫而堵死。2000年4月17日15：25時(shí)在7204工作面發(fā)生的一次嚴(yán)重沖擊礦壓事故造成4人傷亡），其中工作面內(nèi)發(fā)生沖擊礦壓22次，嚴(yán)重威脅礦井的安全生產(chǎn)，沖擊礦壓已成為三河尖煤礦主要的自然災(zāi)害之一。二、三河尖礦沖擊礦壓的成因：三河尖礦采掘工作面的沖擊礦壓受多種因素所制約，其中主要制約因素有：1、煤層具有沖擊傾向性根據(jù)原煤炭部北京開采所鑒定結(jié)論認(rèn)為三河尖煤礦主采煤層7、9煤層具有沖擊傾向，屬?zèng)_擊礦壓危害嚴(yán)重的礦井之一，其鑒定結(jié)果參見下表。

煤層工作面編號(hào)

單軸抗壓強(qiáng)度(Mpa)彈性能指數(shù)

沖擊能量指數(shù)動(dòng)態(tài)破壞時(shí)間（S）結(jié)果

7720416.12.5~3.12.8~5.1>1260中等沖擊740117.235.92.27304中等沖擊9910837.72.0~5.32.312~35強(qiáng)沖擊7南翼17.2519.631.2954弱沖擊920.767.833.2870弱沖擊7、9煤沖擊傾向鑒定結(jié)果2、采礦活動(dòng)的誘發(fā)由9112、9101工作面開采及沖擊礦壓發(fā)生過程可知，其沖擊礦壓的發(fā)生均為采礦活動(dòng)的誘發(fā)，事故發(fā)生時(shí)，工作面進(jìn)行的主要工序是落煤爆破及其回柱工序，這些現(xiàn)象說明沖擊礦壓的誘發(fā)與采礦活動(dòng)是密不可分的；另據(jù)7204工作面的沖擊礦壓發(fā)生規(guī)律，其沖擊礦壓與頂板斷裂及失穩(wěn)有較為密切的關(guān)系。3、工作面處于高應(yīng)力區(qū)三河尖礦9煤中所發(fā)生的5次沖擊礦壓均是處于7煤煤柱之下，除此之外，在其它地段尚未發(fā)生沖擊礦壓現(xiàn)象，僅此足以說明7煤煤柱的高應(yīng)力作用。三、三河尖礦歷年來的沖擊礦壓發(fā)生特點(diǎn)及形式（一）沖擊礦壓發(fā)生特點(diǎn)1、采礦活動(dòng)誘發(fā)的沖擊礦壓

在回采過程中，因采場的不斷擴(kuò)大，頂板懸露的面積逐漸增大，達(dá)到一定跨度后，其彎曲下沉而形成的勢(shì)能逐漸加大，使頂板處于亞穩(wěn)定狀態(tài)，爆破落煤及回采作業(yè)使相對(duì)穩(wěn)定的頂板平衡狀態(tài)發(fā)生破壞，同時(shí)爆破作業(yè)又對(duì)煤體或頂?shù)装瀹a(chǎn)生一定的震動(dòng)沖擊，并在爆破孔周圍形成自由面，爆破對(duì)煤體或頂?shù)装瀹a(chǎn)生的壓應(yīng)力被煤體和頂?shù)装馕蘸螅?/p>

原本處于亞穩(wěn)定狀態(tài)的煤體和頂?shù)装澹厝粚⒆灾禺a(chǎn)生的勢(shì)能加上吸收的動(dòng)能以加速度的形式尋找新的平衡，即產(chǎn)生新的動(dòng)能，受壓應(yīng)力影響區(qū)域的煤體或頂?shù)装咫S即產(chǎn)生反抗性，當(dāng)新的動(dòng)能超過煤體的最大抵抗值時(shí)，必然在自由面相對(duì)較多的弱面釋放，使煤體產(chǎn)生急劇破壞，形成沖擊礦壓事故。三河尖礦發(fā)生此類沖擊礦壓，損失最嚴(yán)重的是2000年4月17日15：25時(shí)，發(fā)生在7204工作面材料道和降低材料道的事故，兩道超前90m巷道均受到破壞，距工作面15～60m范圍的巷道基本被堵實(shí)，造成4人傷亡。2、堅(jiān)硬頂板運(yùn)動(dòng)的影響三河尖礦西翼頂板均為砂巖頂板，完整性較好，工作面回采后，隨著工作面的推進(jìn)，頂板因自重緩慢彎曲下沉，因工作面煤壁的支撐作用，在緩慢彎曲下沉及折斷垮落過程中完成了由勢(shì)能向動(dòng)能的轉(zhuǎn)換，并作用在靠近采空區(qū)的支固點(diǎn)處（未采動(dòng)的煤壁），使

靠近工作面的煤壁內(nèi)產(chǎn)生大的應(yīng)力集中，在集中應(yīng)力的作用下，煤體內(nèi)的固有的三向應(yīng)力平衡狀態(tài)被改變，工作面煤壁內(nèi)的煤體在尋找新的平衡時(shí)，因集中的應(yīng)力遠(yuǎn)大于煤體的支承能力，加上工作面或巷道存在的自由面無法有效約束煤體的內(nèi)部活動(dòng)，使煤體在瞬間向工作面或巷道內(nèi)迅速拋出，形成沖擊礦壓事故。三河尖礦發(fā)生此類沖擊礦壓，破壞最嚴(yán)重的是1998年8月30日19：30時(shí)，在7204工作面內(nèi)因老頂初次來壓發(fā)生的沖擊礦壓事故，運(yùn)輸?shù)郎蠋推瑤透?m，深2m，巷道積炭2m厚，推倒運(yùn)輸巷超前支架15棚，造成工作面內(nèi)運(yùn)輸機(jī)向老塘側(cè)70°立起，工作面內(nèi)堆積0.5m左右的浮煤。3、煤柱區(qū)域形成高應(yīng)力區(qū)的影響在回采過程中，自切眼開始，隨著工作面的推進(jìn)，靠近工作面的煤壁因頂板自重應(yīng)力的作用，出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，此應(yīng)力并經(jīng)過煤體向底板內(nèi)傳遞，而在回采過程中形成的孤島煤柱，其相臨采空區(qū)的煤壁均因應(yīng)力集中而出現(xiàn)疊加的集中應(yīng)力現(xiàn)象，使整個(gè)煤柱成為一個(gè)極大的壓應(yīng)力源，一旦集中應(yīng)力遠(yuǎn)大于煤體的承載極限，就極容易發(fā)生沖擊礦壓，加上煤柱的頂?shù)装寰鶠橥暾院谩①|(zhì)地堅(jiān)硬的砂巖，使得影響范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。三河尖礦發(fā)生此類沖擊礦壓達(dá)11次，例如，2000年3月11日04：26時(shí)，9112工作面過上層煤柱影響區(qū)域期間，在運(yùn)輸?shù)腊l(fā)生的沖擊礦壓事故。（二）、沖擊礦壓的表現(xiàn)形式及分類主要是煤體沖擊，沖擊事故發(fā)生時(shí)伴有巨大聲響、形成大量的煤塵、產(chǎn)生沖擊波，工作面或巷道兩幫的煤體在瞬間向工作面或巷道內(nèi)迅速拋出堵塞巷道、移動(dòng)或掀翻工作面及巷道設(shè)備、推倒支架、底鼓、頂板下沉，持續(xù)的板炮掀翻工作面內(nèi)或巷道內(nèi)設(shè)備、推倒支架，造成人員和財(cái)產(chǎn)損失。沖擊礦壓根據(jù)顯現(xiàn)的強(qiáng)度不同，可分為：1、彈射。一些單個(gè)煤巖碎塊從高應(yīng)力狀態(tài)下的煤巖體上射落，并伴有強(qiáng)烈的聲響。2、礦震。煤巖體內(nèi)積聚的能量釋放的一種形式，俗稱“煤炮”或“板炮”。3、弱沖擊。煤巖碎塊從高應(yīng)力狀態(tài)下的煤巖體上拋向采掘空間，產(chǎn)生大量粉塵，破壞性不大。在瓦斯煤層中，可能產(chǎn)生大量的瓦斯涌出。4、強(qiáng)沖擊。煤巖體急劇破壞，大量的煤巖拋向采掘空間，形成大量的粉塵并產(chǎn)生沖擊波，對(duì)采掘空間的支架和施工人員造成極大的損壞和傷害，破壞性大。第二篇安全防沖第一章沖擊礦壓監(jiān)測技術(shù)

一、綜合指數(shù)法影響沖擊礦壓的主要因素有地質(zhì)方面的因素（如開采深度、煤層的物理力學(xué)特性、頂板巖層的結(jié)構(gòu)特征、地質(zhì)構(gòu)造等）；也有開采技術(shù)方面的因素（如上覆煤層的停采線、殘采區(qū)、采空區(qū)、煤柱、老巷、開采區(qū)域的大小等）。根據(jù)對(duì)這些沖擊礦壓影響因素的分析，確定各個(gè)因素對(duì)沖擊礦壓危險(xiǎn)狀態(tài)影響的指數(shù)，將其綜合起來，就是沖擊礦壓危險(xiǎn)狀態(tài)等級(jí)評(píng)定的綜合指數(shù)法。二、電磁輻射法觀測采用KBD-5電磁輻射監(jiān)測儀，對(duì)預(yù)先設(shè)置的各個(gè)測點(diǎn)每天派專人進(jìn)行監(jiān)測，電磁輻射數(shù)據(jù)每班進(jìn)行處理和分析，若電磁輻射值出現(xiàn)異常時(shí)，及時(shí)安排卸壓處理并通知相關(guān)單位。三、鉆屑法檢測根據(jù)工程類比法，當(dāng)鉆粉量大于正常鉆粉量1.5倍時(shí)，則可判定所測地點(diǎn)有一定的沖擊危險(xiǎn)；若打鉆過程中出現(xiàn)卡鉆、吸鉆、煤炮增多等異?，F(xiàn)象，則可判定所測地點(diǎn)存在沖擊危險(xiǎn)；同時(shí)對(duì)采用電磁輻射法測出數(shù)據(jù)異常的地點(diǎn)，最遲在16小時(shí)之內(nèi)采用鉆屑法進(jìn)行復(fù)查。四、微震法記錄沖擊礦壓的發(fā)生及卸壓爆破時(shí)誘發(fā)的震動(dòng)，分析震動(dòng)發(fā)生的趨勢(shì)及震動(dòng)能量變化趨勢(shì)，以每日正常接收的信號(hào)為依據(jù)，根據(jù)震動(dòng)信號(hào)的多少和震動(dòng)能量的大小來對(duì)沖擊礦壓的危險(xiǎn)程度提出預(yù)測。五、常規(guī)礦壓觀測對(duì)支柱的初撐力和工作阻力進(jìn)行觀測，觀測數(shù)據(jù)每天進(jìn)行處理分析，掌握頂板動(dòng)態(tài)。第二章沖擊礦壓治理技術(shù)一、煤層卸載爆破根據(jù)工程類比法，通過監(jiān)測，當(dāng)電磁輻射值變化異常、鉆屑法檢測時(shí)出現(xiàn)吸鉆或鉆桿卡死及孔內(nèi)沖擊、鉆粉量增大等嚴(yán)重動(dòng)力現(xiàn)象時(shí)，必須對(duì)有異常區(qū)域采用煤層卸載爆破法進(jìn)行卸壓處理。1、煤層卸壓爆破鉆具采用MSZ1.2型煤電鉆或QFZ-22輕型鉆機(jī)鉆眼，Φ42mm、L=1000mm麻花鉆桿、Φ42mm麻花鉆頭。2、炮眼布置炮眼布置在煤層內(nèi)，垂直于煤壁、平行于層面。工作面內(nèi)間距5～10m，巷道內(nèi)間距5～15m，炮眼口距底板0.6～1.0m；炮眼直徑42mm，炮眼深度5～7m。3、爆破參數(shù)采用2級(jí)煤礦許用炸藥，原則上在每孔裝藥3kg、雷管3發(fā)（可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際調(diào)整裝藥量和雷管數(shù)），采用正向裝藥爆破，裝藥后剩余眼孔應(yīng)封滿炮泥（黃泥、水炮泥），封孔長度不少于1m，并按孔內(nèi)、孔間串聯(lián)方式連線引爆，一次裝藥一次起爆。二、頂板深孔爆破1、鉆具及爆破器材采用風(fēng)動(dòng)錨桿鉆機(jī)鉆眼，φ22mm、L=1000mm六棱鉆桿、φ32mm旋轉(zhuǎn)式金剛石鉆頭。2、炮眼布置自工作面上下出口向外沿巷道兩幫，每隔2～2.5m布置孔位，頂板孔與頂板夾角70～80°，孔深6～7m（大于直接頂或老頂厚度的一半）。3、爆破參數(shù)采用2級(jí)煤礦許用炸藥，原則上在每孔裝藥3Kg、雷管3發(fā)（可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際調(diào)整裝藥量和雷管數(shù)），正向裝藥爆破，裝藥后剩余眼孔應(yīng)封滿炮泥，封孔長度不少于1m，按孔內(nèi)、孔間串聯(lián)方式聯(lián)線引爆，每次裝藥孔一次聯(lián)線同時(shí)起爆。三、煤層高壓注水1、注水孔自工作面煤壁超前15m處開始布設(shè)、向外基本采取等距離排列，間距10～15m，鉆孔直徑不小于42mm、不大于50mm，深度不小于15m，鉆孔垂直于煤壁、平行于層面，孔口距底板0.4～0.8m。2、封孔長度不小于5m，不得漏水，符合封孔要求。3、每班注水兩次，每次注水時(shí)間不少于３小時(shí)，注水時(shí)，其過程要符合《三河尖礦沖擊礦壓煤層安全開采實(shí)施細(xì)則》第40條的相關(guān)規(guī)定，并測量注水水壓、注水量，做好相應(yīng)的記錄工作。四、有沖擊礦壓危險(xiǎn)的采掘工作面還必須做好如下工作：1、巷道采用錨梁網(wǎng)支護(hù)或可縮性支架支護(hù)，斷面10m2以上，巷道交叉點(diǎn)、工作面及地質(zhì)構(gòu)造處應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)，掘進(jìn)迎頭應(yīng)清頭交窯。2、采掘頭面施工單位要提前編制施工措施，并在措施中明確規(guī)定：工作面爆破時(shí)躲炮距離半徑150米，躲炮時(shí)間30分鐘以上，躲炮地點(diǎn)必須寬敞，支架必須完整牢固，設(shè)備必須捆扎牢固并固定于一幫，人員不得躲在巷道交岔口、設(shè)備儀器集中區(qū)域，不得躲在各種設(shè)備之上，同時(shí)在作業(yè)規(guī)程、措施中，明確避災(zāi)路線，并在施工前向工人傳達(dá)清楚。第三章沖擊礦壓事故應(yīng)急預(yù)案

1、發(fā)生沖擊礦壓區(qū)域的作業(yè)人員按作業(yè)規(guī)程所定的發(fā)生火災(zāi)時(shí)的避災(zāi)路線撤至距發(fā)生沖擊礦壓區(qū)域進(jìn)風(fēng)側(cè)200m以外的安全地帶。2、當(dāng)采掘工作面發(fā)生沖擊礦壓事故時(shí)，跟班區(qū)長、班組長應(yīng)立即清點(diǎn)人數(shù)，跟班區(qū)長、班組長或其它人員應(yīng)立即用電話“緊呼”與調(diào)度室聯(lián)系，匯報(bào)事故性質(zhì)、地點(diǎn)及遇難人員情況，現(xiàn)場指揮搶救遇險(xiǎn)人員，當(dāng)救護(hù)隊(duì)員趕到后，調(diào)動(dòng)力量，積極參加事故的搶險(xiǎn)工作。3、當(dāng)采掘工作面發(fā)生沖擊礦壓事故時(shí)，礦調(diào)度室立即匯報(bào)礦值班領(lǐng)導(dǎo)及有關(guān)礦領(lǐng)導(dǎo)和集團(tuán)公司調(diào)度室。礦壓科及時(shí)抽調(diào)電磁輻射儀對(duì)沖擊礦壓現(xiàn)場進(jìn)行檢測，判斷該區(qū)域和地段的沖擊危險(xiǎn)性是否降低、減弱或升高，如有所升高時(shí)，立即撤出所有人員，待采取相應(yīng)措施后方可繼續(xù)作業(yè)。4、處理事故區(qū)域，應(yīng)由外向里加固和修復(fù)破壞的支架，清理堵塞物，盡快搶救遇險(xiǎn)人員。5、如沖擊礦壓事故拋出的煤巖造成巷道堵塞，應(yīng)盡快疏通巷道并恢復(fù)通風(fēng)，無法采用系統(tǒng)或局扇等供風(fēng)時(shí)，應(yīng)用鉆孔或壓風(fēng)管向事故區(qū)供風(fēng)。6、在事故區(qū)域及時(shí)進(jìn)行灑水除塵，防止煤塵飛揚(yáng)造成事故擴(kuò)大。7、如造成大面積冒頂，應(yīng)編制專門的安全措施進(jìn)行處理。8、礦壓科及時(shí)勘查沖擊礦壓事故現(xiàn)場，對(duì)沖擊礦壓發(fā)生的征兆、發(fā)生經(jīng)過、有關(guān)數(shù)據(jù)及破壞情況進(jìn)行全面、準(zhǔn)確調(diào)查分析，填好沖擊礦壓記錄和統(tǒng)計(jì)表，報(bào)送集團(tuán)公司防沖辦公室。第三篇防沖相關(guān)制度

第一章沖擊礦壓危險(xiǎn)區(qū)域?qū)嵭小皽?zhǔn)入”的制度

隨著礦井開采深度的增加，沖擊礦壓危險(xiǎn)區(qū)域?qū)⑷遮呍龆?，?yán)重影響礦井的安全生產(chǎn)，為了提高危險(xiǎn)區(qū)域的安全可靠性，實(shí)現(xiàn)其有序生產(chǎn)。除專職防沖人員要嚴(yán)格落實(shí)各項(xiàng)解危措施外，在此區(qū)域的施工人員還應(yīng)認(rèn)真實(shí)行沖擊礦壓危險(xiǎn)區(qū)域的“準(zhǔn)入”制度。1、沖擊礦壓防治技術(shù)人員對(duì)所有沖擊礦壓危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行認(rèn)真分析，對(duì)已分析出的危險(xiǎn)區(qū)域在現(xiàn)場懸掛防沖警示牌。2、對(duì)沖擊礦壓危險(xiǎn)區(qū)域除沖擊礦壓防治人員外，其他單位的所有施工人員必須在沖擊礦壓防治負(fù)責(zé)人（技術(shù)負(fù)責(zé)人）對(duì)資料進(jìn)行分析，相關(guān)數(shù)據(jù)無異常變化時(shí)，經(jīng)同意后，持“準(zhǔn)入單”方可進(jìn)入這些區(qū)域進(jìn)行施工。（1）、在沖擊礦壓危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)成建制的施工單位負(fù)責(zé)人，每班必須在施工前將現(xiàn)場施工負(fù)責(zé)人及參加施工人數(shù)報(bào)告給礦調(diào)度室備案。（2）、成建制施工單位必須配備的相關(guān)人員，如瓦檢員、安檢員、總調(diào)現(xiàn)場管理人員等也應(yīng)報(bào)礦調(diào)度室備案，這些人員的配備以每班1人/工種為準(zhǔn)。（3）、其他每次進(jìn)入沖擊礦壓危險(xiǎn)區(qū)域的零星施工人員及管理人員必須攜帶沖擊礦壓防治負(fù)責(zé)人（技術(shù)負(fù)責(zé)人）發(fā)放的“準(zhǔn)入單”方可進(jìn)入。4、沖擊礦壓防治負(fù)責(zé)人（技術(shù)負(fù)責(zé)人）在發(fā)放“準(zhǔn)入單”及同意沖擊礦壓危險(xiǎn)區(qū)域施工前，必須對(duì)近期實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，不得發(fā)放“準(zhǔn)入單”：①微震系統(tǒng)收集的信號(hào)量明顯異常；②電磁輻射儀參數(shù)異常；③沖擊礦壓危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)煤粉量鉆檢施工時(shí)，鉆孔內(nèi)動(dòng)力現(xiàn)象明顯；若上述三種情況同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場卸壓解危