冲击矿压防治技术研究

冲击矿压防治技术研究冲击矿压防治技术研究 0 前言 前言 煤矿开采过程中 在高应力状态下积聚有大量弹性能的煤 或岩体 在一定的条件下突然发生破坏 冒落或抛出 使能量 突然释放 呈现声响 震动以及气浪等明显的动力效应 这些 现象统称为煤矿动力灾害 是煤矿重大灾害之一 目前 我国 的冲击矿压及矿震灾害十分严重 近年来 随开采深度增加 此类灾害有加重的趋势 在高突矿井冲击矿压现象所引发的灾 害后果更为严重 已成为制约煤矿安全生产新的灾害 是煤矿 行业发展的重大障碍 双煤集团东荣二矿即是如此 在二水平 17 煤层七面下料道进行巷修时 发生多次冲击矿压现象 1 1 东荣二矿冲击矿压事故调查分析东荣二矿冲击矿压事故调查分析 东荣二矿是始建于 1995 年 设计生产能力 1 5mt a 2000 年达产后又于 2004 年经过扩建生产能力提升至 2 4mt a 随着 矿井向深部开采 矿井接续紧张问题的出现 造成回采巷道布 置的不合理 从而使煤岩层应力集中 矿山压力现象显现逐渐 增大 并且出现了冲击矿压的动力现象 通过对近期发生的 4 次冲击矿压事故现象调查发现 4 次 事故发生时的特点如下且基本相同 1 事故发生前没有明显前兆 速度快 2 事故发生时伴有巨响 有气浪 3 事故发生后有大量煤体抛出 严重堵塞巷道 破坏严 重 4 次事故的发生地点如图 1 所示 从图中可以看出 4 次事 故的发生地点均在 16 层的残留煤柱附近 图 117 层七面下料道冲击矿压事故统计图 2 2 东荣二矿冲击矿压事故原因分析东荣二矿冲击矿压事故原因分析 2 1 形成原因 根据发生冲击矿压的地点所处位置初步分析 在南二下延 采区 17 层七面下料道 上方为 2005 年末回采完毕的 16 层八面 所遗留的煤柱 且属于孤岛煤柱 煤柱集中压力大 该条巷道 上帮又处在 17 层六面采空区保护煤柱内 煤柱集中压力也相当 大 该条巷道正处于此煤柱压力增高区下 由于 16 层老顶均为 砂岩 强度比较大 所以 老顶在 16 层八面的悬顶面积比较大 由 16 层八面遗留煤柱向 17 层六面采空区保护煤柱和 17 层七面 下料道顶板传递压力增大 且在 17 层六面采空区保护煤柱里造 成应力叠加 导致该煤柱所承受的压力积聚增加 进而在 17 层 七面下料道上帮出现矿山压力增大 又因为 16 17 层之间的岩 性均为砂岩 强度比较大 所以造成 17 层七面下料道上帮矿山 压力增大 上帮发生弹性变形 而东荣二矿在巷修时 采用了 打木贴帮柱的支护方式 木支护属刚性支护 木贴帮柱严重限 制了巷道上帮的弹性变形 这就为形成冲击矿压创造了动力条 件 2 2 诱发原因 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 17 层七面下料道的顶板 震动波使 贴帮木柱松动 地震波使顶板瞬时沉降 故形成冲击矿压的诱 发条件 3 3 冲击矿压防治措施冲击矿压防治措施 冲击矿压常用防治措施如表 1 所示 表 1 常用治理措施汇总表 类别防范措施解危措施防护措施 作用 原理 避免形成高度应力集中 避免产生能量积聚的条件 预先改变煤岩冲击倾向 降低应力梯度 创造能 量释放条件 破坏煤岩 结构 避免造成灾害事故 措施 名称 开采解放层 合理的开拓开采布置 煤层预注水 煤层超前松动爆破 顶板预注水 煤层卸载注水 煤层卸载爆破 煤层松动爆破 煤层卸载钻孔 顶板爆破处理 加强支护 宽巷掘进 爆破工艺制度控制 顶板超前爆破底板爆破处理 结合东荣二矿实际情况以及地质资料分析确定 16 层的残 留煤柱 50m 范围内为应力增高区 该区域以下的 17 层七面以 及七面下料道为冲击矿压发生区域 针对此区域 在未发生冲 击矿压但存在发生危险的区段采用常用的治理措施 考虑到现 场作业条件及经济因素确定采用煤层卸载注水的方法来降低煤 层中的高应力 在已发生过冲击矿压的区段 为了防止更严重 的冲击矿压事故发生 设计了侧拱切护式 u 型钢可缩支架来对 该特殊区段进行支护以保证巷道的正常使用 4 4 结语结语 1 现场工业实验结果表明 该治理措施有效地制止了东 荣二矿 1