防冲设计.doc

25110工作面防治冲击地压设计一、概况25110工作面地表为乔店村东部的丘陵山地。井田内煤系地层为中下侏罗统义马组，该面为25区下山部分的第一个综放工作面，东为23区下山保护煤柱，南为25130工作面（未采），西为25区下山保护煤柱，北为25090工作面（一分层已采）；地面标高+551596m；工作面煤层标高-394.0- 451.7m，可采走向长865m，倾斜长191m；面积165215m。二、工作面范围内煤层赋存情况煤层走向112127,倾向202216,倾角1015,平均12,夹矸25层,单层厚0.20.7m，岩性一般为炭质或砂质泥岩。煤层厚度8.4m13.2m、平均厚11.5m。煤层赋存稳定，局部有厚煤点（大于10m）。三、煤层顶底板伪顶为砂质泥岩，厚0.2m左右，层状结构，易脱落，局部为石英砂岩，坚硬；直接顶为泥岩，厚20m左右，深灰色,块状易碎,含植物化石；老顶以砾岩为主，夹有薄层砂岩，属弱含水层，局部有富水异常区；直接底为泥岩，厚4m左右，深灰色,块状易碎,含植物化石。附：25110综放工作面综合柱状图四、地质构造 根据25090工作面所揭露资料，预计本工作面仍受F2504、 F2509 和F2510断层影响，从工作面整体看，该面两头构造简单，中间构造复杂，西部煤层顶板走势平缓，东部煤层有起伏并整体上爬。上巷在25090工作面采空区下掘进，顶板胶结时间较短，且一分层回采时未铺网，对掘进有一定影响。本区构造简单，地压大，易底鼓、片帮和冒顶，冲击地压现象会更加明显。 五、冲击危险程度预测1、煤层冲击倾向性根据中国矿业大学冲击倾向性鉴定结论：2-1、2-3煤层冲击倾向性类别为1类，强冲击倾向，其顶板也具有弱冲击倾向。在准备工作面的掘进过程中，其下巷发生过5次中等以上冲击。2、开采深度冲击地压发生的临界深度为500m-600m,25110工作面采深为993m-1042m,具备发生冲击地压的深度条件。3、冲击危险程度预测综合以上分析，25110工作面下巷回采过程中预测具有强冲击危险，必须编制防止冲击地压专项设计及专项措施。六、冲击地压危险区域划分为了在25110工作面回采期间有针对性的进行冲击地压防治，特在25110工作面进行冲击地压危险区域划分。1、冲击地压危险区域划分依据：（1）跃进煤矿冲击地压发生特点、规律。（2）25110工作面上、下巷掘进期间冲击地压发生实际情况。（3）生产技术条件、地质条件、构造应力分布规律。（4）防冲工程实践经验。（5）综合指数法分析。（6）上级有关规定。2、冲击地压危险区域划分由于25110工作面煤层直接顶为20m以上的厚泥岩，老顶为巨厚坚硬砂岩，厚泥岩直接顶和具厚坚硬老顶的运动为冲击矿压提供了动载，随着工作面的推进，上方20m厚的泥岩层周期性垮落，上部的巨厚坚硬砂岩整体性强，采后不易冒落下沉而形成离层空间。随着采空面积的加大，巨厚砂岩层形成板状悬空岩梁，砂岩层原来的应力状态发生改变，从而增加了工作面的应力水平。当板状砂岩层悬露面积达到一定程度后，开始缓慢下沉并周期性断裂垮落。所以随工作面推进，矿山压力显现具有一定特殊性，即直接顶和老顶的双重初次来压和周期来压现象，且影响都很大。另外，本工作面推进时会受相邻工作面采空区上方老顶岩层运动的影响。沿走向随工作面推进，25110工作面潜在的高冲击危险区有以下5个，具体如下：（见区域划分示意图）（1）工作面回采接近本工作面老顶初次跨落第一危险区根据25区相邻23130工作面初次跨落步距35m,类此分析预测该工作面老顶初次跨落步距在35m-40m,该区域前后30m范围是冲击地压第一危险区域；初次来压期间是冲击地压危险时段，步距为35m-40m。（2）工作面“开采面面积见方”阶段第二危险区当25110工作面推进到170m左右，推采距离与工作面长度等长，开采面积呈正方形，面积28900，该区域顶板运动和破裂达到达到最大，释放的震动能量也最大，并且达到工作面“见方”位置，此区域段前后30m为发生冲击地压的第二高危险区。（3）双工作面“见方”阶段第三危险区 当25110工作面推进340m左右，工作面逐渐进入到与25090工作面采空区双“见方”的位置，由于两个工作面采空区上方高位岩层悬露面积较大，上覆次关键层运动可造成工作面支承压力分布范围更大，峰值更高，尤其是倾向支承压力增大的幅度更大，该区域老顶关键层有可能突然跨落，易诱发工作面前方巷道和上、下端头附近区域发生冲击矿压。并且该区域在掘进过程中多次发生冲击地压，因此，该区域前后30m范围为工作面的第三高危险区。（4）三工作面“见方”阶段第四危险区 由于跃进煤矿2-1煤层直接顶为20m以上的厚泥岩，老顶为媒岩互叠层和100m以上的巨厚坚硬砂岩，目前没有关于地面沉陷的数据，老顶可能没有完全跨落，当25110工作面推进510m左右，工作面与25070、25090三个工作面采空区逐渐形成 “见方”的位置，此区域采空区主关键层巨厚砂岩有可能突然大面积跨落，造成工作面支承压力分布范围进一步增大，峰值更高，并且该区域处在F2504断层附近，极易诱发冲击地压，因此该区域前后50m范围为工作面的第四高危险区。（5）停采线附近第五危险区 当25110工作面推进接近停采线段时，受固定支撑应力影响，应力集中程度较高，极易形成应力叠加，诱发冲击地压。并且该区域在掘进过程中曾发生破坏性冲击，因此接近停采线50m范围为第五危险区。 25110工作面回采过程中高冲击危险区域划分 另外在工作面回采期间，老顶周期来压期间，超前工作面30m-100m也是冲击地压易发生区域。七、支护形式25110工作面上巷为二分层巷道，煤柱段使用大直径椭圆棚支护，工作面前100使用大立柱超前支护；25110工作面下巷采取“三级支护”形式，即锚网索支护+“O”型棚支护+门式支架，切眼超前40m安装迈步支架进行加强支护, 超前300m利用门式液压支架进行加强支护。 附：25110下顺槽门式液压支架超前支护图八、“五位一体”综合防治设计（一）预测预报1、电磁辐射监测利用KBD-5型流动电磁辐射仪对工作面进行电磁辐射监测。在25110工作面上巷煤柱段及25110工作面下巷施工深1m，间距15m，孔径100mm钻孔进行定点电磁辐射监测，以此减小监测误差。具体监测方法：利用KBD-5型流动电磁辐射仪对工作面上巷煤柱段140米、下巷切眼外300米范围进行监测。测点布置在上巷煤柱段上、下帮、下巷上帮，测点间距15m，每点监测100s，每天监测一遍。利用KBD-7型电磁辐射仪对工作面切眼前方50100m范围下巷上帮和上、下巷煤柱段进行电磁辐射监测。根据强度和脉冲值大小变化趋势对工作面进行预测预报。2、工作面矿压监测工作面安装KJ216顶板压力动态监测系统，对工作面支架均匀布置13个点进行支架阻力24小时观测，以便掌握全面支架受力情况，及时对工作面顶板来压情况进行全面预报分析，为工作面安全推采提供可靠的顶板来压预报。3、顶底板动态监测在25110工作面下巷6个钻场内各安装一台KBU101-200顶底板动态仪，24小时观测其顶底板移近量，及时掌握顶、底板位移情况，该系统配合工作面压力监测系统能够更加准确预测周期来压及顶板运动情况。4、钻孔应力监测系统在25110工作面下巷每50m安装一台CMC20钻孔应力传感器，24小时观测各钻孔受力情况，及时掌握应力异常区域，提前对应力异常区域进行卸压，以保证回采安全。5、微震监测采用微震监测定位系统，监测记录微震次数及释放的能量，利用微震次数及释放的能量预测预报冲击地压发生的趋势及应力释放情况。下巷布置五个基站，对发生的微震信号及时进行准确定位，为冲击地压预测预报及综合治理提出有效方案。6、钻屑监测对以上异常监测数据利用钻屑法进行效验。采用直径42mm钻头，深度10m进行钻粉测量，每米钻粉大于5Kg，可认为存在冲击危险，钻进过程中出现冲击响声、钻杆跳动、卡钻甚至压死钻杆等现象，可认为存在冲击危险。（2）卸压解危1、高压注水 为了有效解决冲击地压威胁，防治工作面煤尘飞扬，利用掘进期间施工注水孔进行超前工作面上、下巷300m进行交臂高压注水，对已经压死钻孔、无法注水钻孔，可在该孔附近按设计要求重新打眼注水。2、静压注水对所有高压注水过的钻孔利用防尘水进行24小时不间断静压循环注水，直到注水孔处于饱和状态为止。25110工作面高、静压注水设计每个钻孔安设流量计、压力表，使用高压注水，注水压力不少于16Mpa；使用静压注水，注水压力不少于5Mpa。注水量注水量根据注水孔承担的湿润煤量计算：Q1KTW/100 q=737tQ2KTW/100 q=397tQ3KTW/100 q=227t式中 Q1长孔注水量，m3；Q2中长孔注水量，m3；Q3短孔注水量，m3；q水的密度，g1t/m3；K富余系数，一般为1.0-1.55；（取1.0）T一个注水孔承担的湿润煤量，t；W预计含水率增值，%。（取3）一个注水孔承担的湿润煤量计算：T1LSM=24570tT2LSM=13230tT3LSM=7560t式中 T1 长孔注水孔承担的湿润煤量，m3；T2 中长孔注水孔承担的湿润煤量，m3；T 3短孔注水孔承担的湿润煤量，m3；L1、L 2 、L 3待注水煤体在钻孔轴向方向的尺寸，m；（长孔取130m、中长孔70 m、短孔40m）S注水湿润直径，m；（取20m）M注水孔附近煤层平均厚度，m；（取7m）煤的密度，t/m3。（1.35）注水时间：根据需要注水量与实际注水流量确定。注水钻孔施工由防冲队负责，防冲科必须建立详细的注水钻孔施工记录台帐，记录内容包括：时间、地点、孔深、孔数、角度等。防冲队必须建立注水台帐，并详细记录，内容包括：时间、地点、孔深、孔数、开泵时间、注水压力、停泵时间、注水孔个数、注水效果等，每旬10号报防冲科存档。3、钻孔爆破巷帮卸压爆破回采期间及时对巷道进行巷帮卸压爆破；钻孔布置在下巷下帮时，钻孔俯角沿煤层倾斜向下布置，孔口距底板1.0m-1.5m； 钻孔布置在下巷上帮时，钻孔仰角沿煤层倾斜向上布置，孔口距底板0.8m-1.0m；孔深20m,间距5m,每孔装特制炸药5节（9Kg）, 双发同段毫秒延期电雷管正向装药，其余用27节（三箱）水泥药卷封孔。孔内雷管间并联，多个爆破孔的雷管之间采用串联连线方式。巷道断顶卸压爆破 回采期间，对25110工作面下巷超前300m进行巷道断顶卸压爆破。钻孔布置方式：钻孔间距10m，钻孔沿顶板煤体倾向偏向上帮，角度为60，钻孔孔径75mm，孔深25m, 每孔装特制炸药5节（9Kg）, 双发同段毫秒延期电雷管正向装药，其余用27节（三箱）水泥药卷封孔。孔内雷管间并联，多个爆破孔的雷管之间采用串联连线方式。巷道断底卸压爆破回采期间，对25110工作面下巷超前300m进行巷道断底卸压爆破。钻孔布置方式：钻孔间距5m，布置在掘进期间施工的断底孔中间，钻孔沿煤体倾向-45，钻孔孔径75mm，孔深10m, 每孔装特制炸药5节（9Kg）, 双发同段毫秒延期电雷管正向装药，其余用27节（三箱）水泥药卷封孔。孔内雷管间并联，多个爆破孔的雷管之间采用串联连线方式。4、 卸压钻孔 五个危险区域超前300m施工卸压钻孔，钻孔布置在下巷下帮时，钻孔俯角沿煤层倾斜向下布置，孔口距底板1.0m-1.5m；钻孔布置在下巷上帮时，钻孔仰角沿煤层倾斜向上布置，孔口距底板0.8m-1.0m；孔径100mm，孔深15m,间距750mm。（3）效果检验当监测发现有冲击危险时，由防冲监测科根据KBD-5、KBD-7、矿压监测系统、顶底板动态监测系统、钻孔应力监测系统监测结果及微震事件能量频次，辅以钻屑法效验，确有冲击危险时，实施局部卸压解危爆破。对高危区采取卸压解危措施后用电磁辐射法和钻屑法进行效果检验，必须使强度值、脉冲数和钻粉量都低于临界值后才能正常生产。否则继续实施局部卸压解危爆破和电磁辐射法和钻屑法效果检验工作，如此循环，直至确认冲击危险解除。（4）安全防护1、进入25110工作面及下巷、上巷煤柱区域的所有施工人员必须穿戴防冲背心和防冲头盔。2、对25110工作面下巷超前200m范围利用防冲支架进行强力支护，并进行巷道软包。3、机电三队严格做好25110下巷把口工作，生产期间，严禁任何人员进入下巷。必须对25110工作面下巷超前400m范围内实行封闭管理，控制工作面下巷生产人数。生产班严禁任何人员进入（转载机、破碎机、运输机司机、看机尾人员共四人除外；实现远距离监控操作后，严禁任何人员进入），工作面停止割煤、移架、放煤30分钟以后方可进人。检修班除在下巷的施工人员外，其他人员一律不得通过或进入，通风队防灭火工作和防冲监测科人员监测工作必须在割煤机停止割煤的情况下进行，所有人员上下班期间必须从上巷进出。4、下巷超前400m范围内除必要的作业人员外，无关人员禁止逗留，不得存放闲置物料，必须存放的物料和设备必须按要求进行捆绑。5、25110工作面下巷皮带头处要悬挂“冲击地压危险区始点，无关人员禁止通行”标志牌，转载机过桥处要悬挂“冲击地压危险区终点，无关人员禁止通行”标志牌要醒目。进入危险区域人员实行登记制度，由机电三队在皮带头和皮带尾把口登记管理；综采队负责皮带尾至下拐头的人员把口。6、下巷保持压风管路正常供风，每50m安设一组压风自救装置。7、工作面生产实行远距离供电、供液，电缆车距切眼不少于300m，并且电缆车必须安放在上巷。8、下巷换棚期间，锚索头必须安装锚索帽，施工队要及时回收锚索帽以备复用。9、交接班制度：除跟班队长、班长、验收员、安检员、瓦检员可以在是施工地点交接班外，其他人员一律在斜石门车场交接班。10、上、下巷支护要可靠，有失效棚现象应及时处理。支柱要拴全防倒绳，并固定在顶梁或挂在顶网上。11、个体防护措施：(1)不得坐在巷道底板或物料上休息；(2)不得在以下地点逗留：巷道高度不够处；人行道安全间隙不够处；锚杆失锚或其它支护薄弱地点；锚索下方；设备或物料附近；靠近铁质管路处。(3)严禁摘掉安全帽，必须穿齐个人防护用品。（5）职工培训积极开展全员职工培训，对所有煤巷工作面，都根据冲击等级制定了相应的防冲设计和措施，各区队利用班前会、每周一安全活动会、周四学习会进行全员防冲基础知识、专项防冲安全措施学习和培训，提高职工主动防范的意识和能力。并且进行答题考试，考试不合格不准入井。九、卸压爆破的安全措施1、爆破工必须由责任心强，具有二年以上爆破经验，熟悉通风、瓦斯和爆破材料管理及爆破技术，经过培训并经考试合格，持有爆破工合格证的专职人员担任。2、严格执行“一炮三检”制和“三人连锁”放炮制。3、爆破前，爆破地点左右50m的巷道必须洒水灭尘。4、爆破前必须详细检查工作面及爆破地点及附近20米范围内风流中瓦斯浓度，只有当瓦斯浓度不超过0.5时方可起爆。5、爆破前应将爆破地点附近的电缆、管线、管路等保护好。要检查爆破地点附近的巷道支护情况，必要时放炮地点支架进行加固，确保支护达到安全要求。6、爆破母线必须由里向外敷设，两端在与脚线、放炮器连接前必须扭结短路。7、检查处理拒爆或重新联线爆破前，必须检查放炮地点的支护情况，确认安全时方可操作。在拒爆处理完之前，严禁在该地点进行与处理拒爆无关的工作。8、爆破完毕后，爆破工、现场负责人开始对爆破地点及工作面的情况认真检查，是否有拒爆现象，发现隐患及时处理。放炮后，距放炮点50米范围内应洒水降尘。9、下巷爆破时，放炮地点以里，所有人员必须撤至工作面第五架以上支架的安全位置下，放炮地点以外，所有人员撤至距放炮点400米以外支架完好的安全地点，但必须避开划分的冲击危险区域和危险地段把口警戒，躲炮时间不得少于30分钟；10、预防残爆及拒爆措施（1）一旦出现塌孔，炮棍涮孔不顺利时，使用钻机杆涮孔，利用高压水的冲力将钻杆捣碎的煤渣排除孔外。（2）为避免封泥时炮棍连续摩擦雷管脚线以及考虑起爆材料的质量问题，可采用双雷管的起爆方式。（3）做好每个爆破孔的钻孔角度、偏差以及装药情况和爆破后的孔口状态记录，施工中可做适当调整和记录可能发生残爆的位置。（4）深孔送药时尽可能一次到位，防止雷管脚线外皮磨破或拉断。（5）放炮前后必须进行