冲击地压作为一种特殊的矿压显现形式.doc

浅谈冲击地压摘要：本文介绍了冲击地压的预防措施以及处理方法。清晰地阐述了冲击地压的发生原因，并对其实施预测预报，能够做到及时发现，及时补救处理。关键词：冲击地压 灾害预测 灾害治理冲击地压作为一种特殊的矿压显现形式，已成为煤矿深部开采的主要灾害。通过调查与分析双鸭山矿业集团东荣二矿16层十面回采巷道连续发生的冲击地压事故，探明了发生冲击地压的原因及机理，并据此提出了相应的切合实际的防治措施,如用钻屑法、煤层注水及钻孔卸压等三种措施进行防治,收到了较好的实效，避免了该回采巷道事故的再次发生。冲击地压是煤矿开采中典型的动力灾害之一，通常是在煤、岩力学系统达到极限强度时，以突然、急剧、猛烈的形式释放的弹性能，导致煤岩层瞬时破坏并伴随有煤粉和岩石的冲击，造成井巷的破坏及人身伤亡事故。随着开采深度及开采强度的增加，冲击地压事故越来越多，并且越来越严重。双鸭山矿业集团东荣二矿在开采南二下延采区16层十面时连续发生多次冲击地压，这些事故不仅严重影响着回采巷道的正常使用，而且还严重威胁着煤矿工人的生命安全。因此，要及时采取相关的控制措施，避免造成更大的损失。1 事故介绍从6月12日到6月28日，在南二下延采区16层十面下料道连续发生了3次冲击地压。6月12日事故发生后，片帮范围15米左右。当场有3名工人被冲倒的支架及片帮煤所埋，由于抢救及时，未造成人员伤亡，但重伤1人。6月20日事故发生后，扒斗机冲倒，铁道并股，片帮范围25米左右，目视上帮片入深2.5米，未造成人员伤亡。6月28日事故发生后，上帮严重挤出区30米左右，影响区50米，在此处的开关，发生整体移动至下帮，有2名工人被冲倒的支架及片帮煤所埋，由于抢救及时未造成人员伤亡。2 冲击地压事故分析2.1 事故特征（1）突发性，没有明显的宏观前兆而是突然发生的，过程短暂，持续时间从几秒到几十秒，难于确定事故发生的强度。（2）瞬时震动性，发生过程急剧而短暂，像爆炸一样伴有巨大的声响，设备被移动，巷道出现大量片帮，堵塞巷道，冲倒支架，粉尘飞扬。（3）巨大破坏性，事故发生时，顶板有瞬间明显下沉，并没有冒落；有大量煤块抛出，堵塞巷道，破坏支架；造成人员受伤和经济损失。2.2 事故原因（1）该面开采深度超过500m，处于发生冲击地压的开采深度3。（2）巷道围岩明显受构造应力影响。（3）采掘集中应力影响，受16层九面构造煤柱及区段煤柱集中应力作用，使巷道上帮围岩（煤）承受较高的集中应力作用。（4）由于16层九面的回采的采动影响，使16层老顶重新活动，产生地震波，16层九面回采至16层八面所遗留的煤柱右边界时，遇到断层，采面过断层时，要放炮震动岩石层，产生震动波。地震波与震动波相互作用于16层十面下料道的顶板，震动波使贴帮木柱松动，地震波使顶板瞬时沉降，故形成冲击地压的诱发条件。3 冲击地压防治措施3.1 利用钻屑法对冲击地压进行监测首先在监测工作面以外，选择不受采动影响的煤体或宏观监测应力相对较小的煤体在巷帮打眼，钻孔直径42mm，深度7m，间距35m，钻孔平行于煤层倾斜方向，高度距底板1.01.2m，记录每孔每m煤粉量，然后用加权平均法对其进行处理，作为标准煤粉量（正常值），在此基础上，确定冲击危险的煤粉量的临界值。经过监测确定在距巷道1-4m临界煤粉量为1.58g/m；5m和6m处的临界煤粉量为1.70g/m和1.88g/m。根据国内现有技术水平，在设备方面选用42mm的钻头配备实心麻花钎子，麻花钎子选择1m的规格，用螺纹连接，可以变成3m、5m、6m的钎子，相配的钎子轴心应相同，不许有偏差，以防打眼时跳动，螺纹应相对应，以便正常出煤粉且不卡钻，所用两台MZ-2型煤电钻，一台使用，一台备用。在巷道压力区范围内每10m打一个眼，分别在打眼深度1m、3m、5m时进行煤粉量测定，算出每m煤粉量和钻粉指数，确定测定结果。采取钻屑法打钻监测过程中若发现粉煤量超过临界值、钻屑粒度增大、孔内冲击、吸钻、卡钻等动力现象，即判定为具有冲击危险性4。3.2对冲击地压灾害进行治理根据东荣二矿实际情况，确定了以煤层注水为主，钻孔卸压为辅的治理措施。3.2.1 煤层注水根据实际情况，东荣二矿选用洛阳风动工具厂KHYD40A型矿用电动岩石钻来进行煤体注水钻孔的施工。(1)煤层注水指标：含水率增值1.5%，煤层湿润时间为10天。(2)注水孔布置：沿倾斜方向布置5个注水孔，钻孔平行于工作面，直径75mm,长度60m,间距20m。(3)注水孔的施工由专业施工队施工，施工角度须考虑钻杆下沉影响，使成孔平均倾角与煤层倾角一致，封孔深度以不漏水、不崩孔为原则，一般应大于5m。(4)在水中添加一定比例的增湿剂可以提高注水效果。在水中加入了0.5%的洗衣粉，使注水速度提高了24%左右。3.2.2 钻孔卸压钻孔卸压的优点在于能把钻孔深入到高压带，卸压效果好，灵活可靠，而且压力愈高，卸压效果越好。并且能在恶劣的煤层条件下应用。根据对东荣二矿的地质及开采条件，选用重庆煤科分院生产的QFZ-22轻便型卸压钻机，配用了螺旋钻杆和钻头。钻孔沿工作面走向每隔3m布置一组孔，每组包括3个钻孔，呈三花型布置。孔深不小于10m，倾角3，孔径115mm，垂直于巷帮施工。实际施工时，由于受空间所限，许多钻孔与巷帮在水平方向形成10左右的夹角，但也同时加大了钻孔深度，保证了卸压钻孔的有效范围。实际施工的钻孔深度有10.4m、14m和16m三种，达到了卸压要求。目前的钻孔布置形式，可保证在工作面前方支承压力的作用下，每个钻孔周围形成一个破碎区，一组三个钻孔会形成一个更大的破碎区。这个破碎区在高应力作用下将向四周扩展，最终与邻近破碎区相贯通，在钻进平面的煤体形成一条破碎带，起到卸压作用，并使应力峰值向岩体深部转移，解除冲击危险。4 结 论经过一个多月的冲击地压监测以及防治方案的实施，所采取的防治措施取得了良好的效果：（1）通过实施高压注水，煤体含水率增量达到了1.5%以上，改变了煤的物理力学性质，降低了16层煤的冲击倾向性。（2）通过实施钻孔卸压，在所钻的每组3个钻孔周围形成了较大的破碎区。在高应力条件下，促使煤层卸压、释放能量，消除了冲击危险。在接下来的回采中，该巷道再未发生冲击地压事故，有效的保证了该矿井的安全生产，为今后的防冲积累了宝贵的经验。参考文献1 齐庆新,窦林名.冲击地压理论与技术M.徐州,中国矿业大学出版社,2008.052 郭传清,商登涛.综采工作面冲击地压事故分析与超前预防J.中国职教期刊学会,20073 刘捷.