千米深井冲击地压防治技术与实践

千米深井冲击地压防治技术与实践,徐矿集团生产技术部黄志彬,汇报提纲,一、徐矿集团冲击地压情况概述二、徐矿集团冲击地压防治方法三、徐矿集团今后防冲工作打算,徐矿集团有着130多年的煤炭开采史，目前，徐州本部煤炭资源接近枯竭，在生产的6对矿井均已进入千米开采，其中张集煤矿延深采区主水平达-1260m。徐州本部自1991年首次发生冲击地压以来，已先后有5对矿井发生了54次冲击地压，其中造成人身伤害12次，工亡10人；累计破坏巷道2843m。,54次,煤层49次,岩层5次,回采28次,掘进25次,修护1次,深部53次,浅部1次,1、分布特征,2、主要原因,冲击地压,上覆煤柱7、9煤联合开采，层间距25m左右。在7煤煤柱下方掘采9煤时，应力叠加。,2、主要原因,巷道密集7、9煤同采区两翼跳采，巷道密集，平面、立体交叉多，巷道应力集中。,冲击地压,地质构造断层、向背斜、煤层分叉及合并等构造较多，地质条件复杂，构造应力明显。,厚层坚硬顶板较多采掘区域顶板分布厚度10m以上的厚层砂岩，顶板蓄积能量大。,开采扰动采掘活动集中，开采扰动，动静荷载频繁。,二,徐矿集团冲击地压防治方法,1、管理防冲,组织体系2010年“张双楼煤矿730”事故后，徐矿集团生产技术部成立了冲击地压防治专职防冲科，各矿井相继成立冲击地压防治专职部门，配备防冲专职、专业人员，形成了职责明确、防治专业的组织体系。,1、管理防冲,冲击倾向鉴定,预测预报,冲击地压防治,个体防护,效果检验,解危措施,开采设计优化,冲击危险评估,冲击危险区域划分,2、技术防冲,防治程序,防治程序的具体做法a、冲击倾向鉴定通过鉴定，划定冲击地压煤层和冲击地压区域。,2、技术防冲,2、技术防冲,b、开采设计优化徐矿集团与中国矿业大学联合编制了徐州矿务集团公司冲击地压危险采区设计与实施规范（试行），并于2012年3月23日起试行。从冲击地压危险性评估、巷道及硐室布置、巷道掘进、工作面回采、冲击地压监测及治理、图纸资料等方面对设计与实施做了规范和要求。据此优化设计、规范操作，使冲击地压防治工作超前、主动、有序。,2、技术防冲,整体定性,分段定级,2、技术防冲,d、装备监测近年来，徐矿集团在钻屑检测的基础上，发展了装备监测。先后引进使用了电磁辐射仪、微震和应力在线监测系统等先进装备，预测预报水平不断提高。电磁辐射仪：1999年三河尖煤矿与中国矿业大学合作在全国率先试用电磁辐射仪进行冲击地压预测预报工作，徐州本部矿井累计配置KBD5电磁辐射仪28台。,2、技术防冲,微震监测系统：6对矿井均安装使用了SOS或KZ系列微震监测系统。2013年1月与中国矿业大学合作，又实现了微震测系统的远程联网。远程联网平台具有实时显示、数据下载、分析预警等功能。实时显示：微震监测surfer平面报表、plot曲线报表、实时波形信号；数据下载：微震数据库及波形文件；分析预警：用“SEISGRAM”及“MULTILOK”软件分析波形文件；用“3DView”分析数据库，进行微震数据统计及定位。,微震远程监测平台,微震远程监测平台,应力在线监测系统：三河尖、张双楼、张小楼三对矿井3个工作面使用了KJ550煤矿冲击地压监测系统。根据三河尖煤矿7439工作面使用情况总结，浅孔测点黄色预警值为9MPa，红色预警值为13MPa；深孔测点黄色预警值为11MPa，红色预警值为15MPa。,2、技术防冲,应力监测云图,2、技术防冲,e、卸压解危煤层钻孔卸压：钻孔设备有ZQJ/ZQJC气动架柱式、CMS和ZDY系列等高效钻机，共配置40余台。,卸压钻孔直径一般在100mm以上，分段定级评估为中等以上冲击危险的区段实施超前预卸压，先卸压再监测，提高可靠程度；现场有动力显现或检测（监测）数据超标的，必须进行卸压解危，把卸压规定为采掘工程的必要程序；上覆煤柱等复杂条件下，加深、加密、重复套孔卸压。张小楼井95208工作面采取了中深孔、短孔、套孔相结合的综合钻孔卸压措施，孔间距平均为0.8m，卸压效果良好，目前工作面已安全回采结束。近两年卸压钻孔年工程量均在100km以上。,2、技术防冲,煤层高压注水：研究应用注水胶囊、PD材料、聚氨酯AB胶、水泥浆等多种封孔技术，推广煤层高压注水。冲击地压危险回采工作面提前30d、超前工作面100m进行6MPa以上的高压注水。张双楼煤矿7121工作面实施了长短孔结合的全覆盖高压注水，工作面煤层含水率检测达到规定要求，两道钻屑检测一般45m煤粉潮湿，卸压效果良好。,2、技术防冲,2、技术防冲,煤层爆破卸压：主要用于钻孔卸压不理想和底煤超过2m情况下的补充卸压。爆破孔采用风动煤钻、1m麻花钻杆、42mm钻头施工，单排布置、深度10m、间距5m，每孔装药3.0kg。岩层爆破卸压：主要用于坚硬或高应力区围岩的增强卸压。爆破孔采用气动锚杆钻机钻孔，顶板沿巷道两侧肩窝布置，每组2个，孔径42mm、间距5m、仰角75、深度17m，每孔装药6Kg；底板沿巷道三花布置，孔径42mm、间距5m、俯角75、深度68m，每孔装药3Kg。,2、技术防冲,f、效果检验严格执行效果检验制度，未经检验或检验指标超标均不得组织生产，此规定已纳入集团公司“安全红线”管理，触犯的责任人给予免职或解除劳动合同。,3、培训防冲,g、个体防护所有人员做到熟悉防冲知识、规程措施和避灾路线；自觉遵守“危险区域人员限入、远距离作业”等制度；休息时应避开应力集中区，保持站立，禁止坐姿、依靠巷道帮部或其它物品休息；冲击危险严重的区域，作业人员佩戴防冲头盔、防冲背心，在发生冲击地压的情况下，保护身体重要部位不受伤害。,3、培训防冲,开展全员培训,冲击地压矿井每年至少举办1次全员冲击地压学习培训活动，并组织考试，提高全员防冲意识。,先后编发了冲击地压灾害防治知答、冲击地压防治学习资料等员工防冲手册，全面普及防冲知识。,编发防冲手册,3、培训防冲,突出专业培训,多次邀请中国矿业大学窦林名、北京科技大学姜福兴等教授为各矿管理干部进行技术讲座，提升冲击地压防治的管理水平。同时对防冲监测、钻机工进行了培训取证，累计439人取得了防冲监测、钻机工安全资格证，做到持证上岗、正规操作。,1优化设计，开采解放层,多层煤开采，下层采区巷道受上层采动、采空区两侧和煤柱的应力叠加影响严重。为降低应力叠加引起冲击地压的危险性，尝试先采上层采区煤柱解放层，在其底板布置下层采区巷道。,3、强力顶板深孔爆破,目前我们已在张双楼煤矿-630m延深轨道下车场、7121工作面材料道试验了9孔，采用ZLJ-350/ZDY1900S型钻机钻孔，爆破孔径89mm、孔深28100m；炸药为二级煤