沖擊地壓事故的預防和處理

沖擊地壓事故的預防和處理

井下煤巷掘進工作面受埋深、地質構造、煤層及頂?shù)装逦锢硇再|影響，處于較高的靜載應力水平，隨著掘進、頂板運動等多因素疊加影響，易發(fā)生沖擊地壓顯現(xiàn)現(xiàn)象，造成巷道底鼓、炸幫、頂板下沉、錨桿、錨索拉斷等情況，嚴重時可造成設備損壞，威脅職工生命財產(chǎn)安全。

第一節(jié)沖擊地壓事故的隱患分析

一、埋深大，應力集中現(xiàn)象明顯

當前工作面順槽掘進期間，煤層雖然具有礦壓顯現(xiàn)，但由于煤體應力不大，未能達到臨界破壞條件，因而不會出現(xiàn)動力災害事故。隨著掘進深度的加大，煤巖體中聚積的彈性能也因此增加，礦壓顯現(xiàn)程度將不斷升高。整體來看，xx井田范圍內(nèi)煤層埋深呈西部大，東部小的趨勢。井田大部分區(qū)域埋深均遠超xx礦區(qū)沖擊地壓臨界深度。尤其xx背斜軸部西側及井田東南部區(qū)域，煤層埋深接近1000m。xx煤礦受大埋深影響，沖擊地壓危險性會明顯增強。

二、煤層厚度變化造成應力集中程度高

井田范圍內(nèi)2煤、5煤及8煤層厚度變化較小，規(guī)律穩(wěn)定，但也出現(xiàn)了煤層局部缺失，出現(xiàn)無煤區(qū)，無煤區(qū)邊緣區(qū)域屬于煤層厚度變化帶，勢必存在應力局部集中，沖擊地壓危險性會明顯增強。其次，在煤層等厚線圖中，曲線密集位置煤層厚度變化較大，也容易形成高應力集中區(qū)。在采掘過程中應加強高應力集中區(qū)域的地質預測預報，以提高沖擊危險性評價的準確性。

煤層頂板堅硬層巖層對沖擊地壓的影響

在xx背斜軸部副井及井田西南部，2煤層頂板近距離出現(xiàn)厚度超過36m的半堅硬型巖層，盡管該類砂巖強度不高，但由于厚度較大，容易積聚較大能量而引起沖擊地壓的發(fā)生。井田內(nèi)其他大部分區(qū)域，在煤層上方50m范圍，出現(xiàn)多層較薄的砂質泥巖、泥巖、泥質粉砂巖，強度不高，未出現(xiàn)厚硬頂板。總體來講，再出現(xiàn)較厚半堅硬型頂板區(qū)域，頂板因素會造成沖擊地壓危險性明顯增強。

地質構造對沖擊地壓的影響

根據(jù)xx井田煤炭勘探報告，井田主要受xx背斜和里河向斜控制，兩條構造走向大致相同，兩翼傾角較小。其余6個褶曲均為長度1km左右的寬緩構造。未發(fā)現(xiàn)斷層吉祥和巖漿活動。整體上構造較為簡單，一般在無斷層構造參與下，寬緩的褶曲對礦井的沖擊危險性影響不大。預計再未來的采掘過程中，會不斷揭露構造，應引起重視。

多煤層開采影響因素

根據(jù)礦井勘探鉆孔資料，由于煤層間距較小，先采煤層的遺留煤柱對后采煤層將會造成較大影響，導致其局部應力集中的出現(xiàn)。在開采設計中，需對上、下部煤層進行統(tǒng)籌考慮，避免遺留煤柱對后續(xù)開采造成影響。

第二節(jié)沖擊地壓事故的處理措施

一、沖擊地壓監(jiān)測方法

xx礦井下一步將形成了以“微震系統(tǒng)、應力在線、礦壓監(jiān)測”三大沖擊地壓防治監(jiān)測系統(tǒng)為輔助監(jiān)測手段，以鉆屑法為主要監(jiān)測手段的監(jiān)測體系，完善了礦井防沖監(jiān)測機制，提高監(jiān)測預警的準確性，為有針對性的采取防范措施奠定了基礎。

1、微震監(jiān)測：通過安裝布置ARAMISM/E微震監(jiān)測系統(tǒng)，準確監(jiān)測全礦范圍內(nèi)的沖擊地壓危險狀況，掌握礦井沖擊地壓危險程度，有效預防沖擊地壓事故的發(fā)生。通過該系統(tǒng)統(tǒng)計整個礦區(qū)內(nèi)微震時間的震源位置、發(fā)生時間、釋放的能量，進而統(tǒng)計礦區(qū)微震活動的強弱和頻率，對于作業(yè)影響范圍內(nèi)微震事件頻發(fā)區(qū)域，采用鉆屑法進一步監(jiān)測，若煤粉量超標，則應立即停止該區(qū)域生產(chǎn)作業(yè)，撤出人員，實施解危措施。

2、應力監(jiān)測：應力監(jiān)測系統(tǒng)是一套配合鉆屑法實現(xiàn)沖擊危險預警的自動化監(jiān)測系統(tǒng)。井下采集儀連接40路壓力變送器，對煤層不同深度的壓力進行實時監(jiān)測，變送器通過組更換隨開采面的推進而延伸監(jiān)測區(qū)域。采集到的壓力模擬數(shù)據(jù)經(jīng)過采集控制處理中心轉換為數(shù)字信息，通過以太網(wǎng)和光纖送到井上監(jiān)測中心，監(jiān)測中心針對分色預警值形成云圖并進行危險判斷，實現(xiàn)沖擊地壓的實時監(jiān)測預警。

3、礦壓監(jiān)測：礦壓監(jiān)測系統(tǒng)主要用于煤礦綜采工作面的支護工作阻力在線監(jiān)測，壓力監(jiān)測分站可現(xiàn)場實時顯示支架工作阻力、最大工作阻力。無線數(shù)據(jù)傳輸分站控制巡測下位壓力監(jiān)測分站，數(shù)據(jù)傳輸分站的數(shù)據(jù)通過有線的形式發(fā)送到上位監(jiān)測主站。通過連續(xù)監(jiān)測支架的工作阻力，可以分析頂板的周期來壓規(guī)律，為工作面的安全、高效生產(chǎn)提供決策依據(jù)。

4、鉆屑法：使用鉆機進行鉆屑，每鉆進1m測量一次煤粉量，并現(xiàn)場填寫《煤粉量監(jiān)測記錄表》，若煤粉量超標，應立即匯報防沖辦、調度室，現(xiàn)場再進行校驗，確定具有沖擊地壓危險后立即停止生產(chǎn)，撤出人員，圈定沖擊危險區(qū)域，實施解危措施，解危后經(jīng)校驗無沖擊危險時方可恢復生產(chǎn)。

二、沖擊地壓防治措施

對預測有沖擊地壓危險的區(qū)域必須采取大直徑鉆孔卸壓、爆破卸壓、頂板預裂等措施進行解危，然后再用鉆屑法檢驗卸壓效果，直至消除沖擊地壓危險。

1、大直徑鉆孔卸壓

鉆孔卸壓是利用高應力條件下，煤層中積聚的彈性能來破壞鉆孔周圍的煤體，使煤層卸壓、釋放能量，消除沖擊地壓危險。

2、爆破卸壓

爆破卸壓是對已形成沖擊地壓危險的煤體實施鉆孔爆破，以減緩或消除其沖擊地壓危險的一種解危措施。

3、頂板預裂

頂板預裂是通過爆破或高壓水的方式切斷頂板連續(xù)性，促進堅硬頂板斷裂，釋放頂板壓力，減少大面積懸頂對工作面前方煤體的壓覆力，同時促使工作面?zhèn)认蝽敯甯呒袘^(qū)域向深部轉移，進而減弱沖擊地壓危險。

4、其它技術性預防和管理措施

（1）具有沖擊地壓危險的采掘工作面進行采掘作業(yè)時，必須進行沖擊地壓危險評價，編制沖擊地壓防治設計，制定相應的防治措施，并符合《煤礦安全規(guī)程》《防治煤礦沖擊地壓細則》等有關文件規(guī)定。

（2）堅持對回采工作面進行礦壓監(jiān)測，并進行科學分析，總結初次來壓、周期來壓規(guī)律，使之成為確定沖擊地壓危險性的重要依據(jù)。

（3）優(yōu)化設計，按合理順序開采，在向斜構造和盆地構造中，應盡量從軸部和盆底開始回采；采區(qū)一翼內(nèi)各工作面必須向同一方向推進，嚴禁相向回采,避免形成孤島煤柱。

（4）開采具有沖擊地壓危險的煤層，應盡量采用全部垮落法管理頂板，選擇不留煤柱、少掘巷道、避免大面積懸頂?shù)牟擅悍椒ā?/p>

（5）停產(chǎn)3天及以上的采掘工作面恢復生產(chǎn)前應進行沖擊危險性鑒定，有沖擊地壓危險時必須進行解危處理。

三、沖擊地壓事故隱患的處理措施

1、沖擊地壓預警條件

當作業(yè)地點出現(xiàn)以下情況之一的，經(jīng)相關人員確認具有沖擊地壓危險后，應立即啟動沖擊地壓應急預案。

（1）生產(chǎn)過程中煤炮頻繁，有明顯震感，結合微震及其他監(jiān)測手段綜合判定工作面具有沖擊地壓危險。

（2）出現(xiàn)煤體突出、巷道突然底鼓、兩幫移近等異常動力現(xiàn)象。

（3）工作面頂板壓力持續(xù)升高，支架安全閥開啟數(shù)量超過10%，采空區(qū)出現(xiàn)“悶雷”聲。

（4）煤粉量監(jiān)測嚴重超標或出現(xiàn)卡鉆、吸鉆等動力現(xiàn)象，經(jīng)確認有沖擊地壓危險。

（5）應力在線監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測到一組及以上應力計出現(xiàn)紅色預警，并且在該區(qū)域施工煤粉鉆校驗超標或動壓現(xiàn)象明顯。

（6）應力在線監(jiān)測系統(tǒng)有連續(xù)兩組及以上應力計出現(xiàn)黃色預警，并且該區(qū)域煤粉量監(jiān)測超標或動壓現(xiàn)象明顯。

（7）同一作業(yè)范圍2小時內(nèi)發(fā)生3次及以上能級大于103J的微震事件。

（8）同一作業(yè)范圍2小時內(nèi)發(fā)生2次及以上能級大于104J的微震事件。

（9）同一作業(yè)范圍發(fā)生1次能級大于105J的微震事件。

（10）經(jīng)微震趨勢分析，結合現(xiàn)場動壓顯現(xiàn)現(xiàn)象，判定作業(yè)區(qū)域內(nèi)具有沖擊地壓危險。

2、預警方式、方法

當作業(yè)現(xiàn)場達到預警條件時，現(xiàn)場工作人員應立即就近使用電話、無線小靈通等方式方法向礦調度室發(fā)出預警。

3、信息發(fā)布程序

當?shù)V值班調度員接到預警電話后，應立即采用電話、廣播語音系統(tǒng)、調度通訊系統(tǒng)等直接通知受危害威脅區(qū)域人員安全撤離。

4、沖擊地壓事故現(xiàn)場處置措施

（1）發(fā)生沖擊地壓事故后，現(xiàn)場有關人員應立即啟動現(xiàn)場處置方案，組織開展自救和互救，并立即向礦調度室和本區(qū)隊值班室匯報。報告內(nèi)容簡單、扼要，盡可能說明事故性質、地點、范圍、主要原因和傷亡情況，并保持與礦調度室的聯(lián)系。

（2）礦調度室接到井下事故匯報后，調度員立即通過井下語音廣播系統(tǒng)、無線通訊系統(tǒng)、調度通訊系統(tǒng)等，3分鐘通知到井下所有可能受事故波及區(qū)域人員撤離。

（3）處理沖擊地壓事故過程中，搶救人員要有專人檢查瓦斯和觀察頂板情況，并保證退路暢通。

（4）迅速恢復被摧垮、嚴重變形區(qū)域正常通風。如一時不能恢復，則必須利用壓風管、水管或打鉆的方法向被埋壓或截堵區(qū)內(nèi)的人員供給新鮮空氣。

（5）采用微震監(jiān)測系統(tǒng)、鉆屑法對沖擊地壓事故區(qū)域及其周邊進行嚴密監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，應立即向應急救援指揮部匯報。

（6）在發(fā)生沖擊地壓事故的周邊區(qū)域采取卸壓解危措施，防止二次事故的發(fā)生。

（7）在處理過程中必須由外向里加強支護，清理出搶救人員的通道，必要時可以向遇難人員處開掘專用小巷道。

（8）在搶救中如遇有大塊巖石，不允許用爆破法進行處理，應盡量繞開。如果威脅到遇難人員，則可用千斤頂?shù)裙ぞ咭苿訋r石，救出遇難人員。

（9）在搶救事故期間，應隨時向應急救援指揮部匯報災區(qū)狀況和救災工作的進展情況（如現(xiàn)有搶救力量、人員的情緒及身體