煤矿开采动力灾害防治研究及应用

1、煤矿开采动力灾害防治研究及应用淮北矿业集团袁店二井煤矿安徽亳州涡阳236800【摘 要】煤矿动力灾害是地球内动力驱动地壳运动和开采扰动的共同 作用所造成的结果。木文通过对海孜矿iii1011工作面回采期间动力灾害预测指 标测定，研究煤矿动力灾害特性，从而制定动力灾害防治措施，通过这些措施的 有效落实，保证了釆煤工作面的安全顺利回釆。【关键词】动力灾害；预测指标；防治措施；预处理措施；及时解危措 施煤矿动力灾害是地球内动力驱动地壳运动和开釆扰动的共同作用所造 成的结果，煤矿动力灾害主要发牛在地质构造比较复杂、地应力较大、断裂活动 比较显著的矿区。煤矿动力灾害的发牛机理十分复杂，一般认为其机理为岩

2、体储 存的弹性能大于岩体破坏的塑性耗能，剩余能量以动能形式产牛冲击波向周围传 播。随着煤矿开采深度的增加及地质情况的变化，煤矿动力灾害愈来愈突出， 主要表现在煤与瓦斯突出和冲击矿压。我国主要采煤省区不同程度地受动力灾害 的威胁。木文通过对海孜矿i1h011工作面回采期间动力灾害预测指标测定，研 究煤矿动力灾害一定的规律性，从而制定动力灾害防治措施，通过这些措施的有 效落实，保证了釆煤工作面的安全顺利回釆。一、工作面概况淮北矿业集团海孜煤矿i1i10m工作面为海孜煤矿iii101采区东翼第一 个回采工作面，东到df34断层，西至df10断层，浅部为ii10113采空区，深部 为预留煤柱(120m

3、),收作线位置距df10断层40m,见图1。工作面走向长468m, 倾斜宽142m,煤厚1.46.9m,平均3.6m,可采储量31.2万吨，开采标高630.7 -721.4m o11110111作面整体为一 nw向倾斜单斜构造，地层产状变化较大，一 般在10°21°之间，平均16°,根据巷道实际揭露情况：工作面断 层较发育，揭露大小断层共计17条，落差在0.224m之间。回采范围内主要受 4条断层影响，其中df6在机巷为落差2.5m的正断层，在切眼为落差5.0m的逆 断层；df5正断层沿冋采方向延伸，走向上影响约180mo同吋工作面回采期间 不排

4、除揭露落差小于3.0m的隐伏断层。iii1011工作面上覆未发育火成岩。工作面冋采煤层为10煤层，煤种为焦煤，属煤与瓦斯突出煤层，实测 最大原始瓦斯压力为1.8mpa,最大原始瓦斯含量8.53m3/to经区域解突措施后 最大残余瓦斯含量为3.47m3/t,最大残余瓦斯压力0.22mpa （表压）。工作面采煤方法为综合机械化采煤，直接冒落法管理顶板。支架选型为zy6800/19/40o二、提前准备工作1、地面注浆充填2015年7月11日至10月1日对上区段1110113离层区实施了注浆充填, 累计注干灰量33763to形成了一定宽度的支撑带，达到了设计提出的预期目的。 项目于2015年10月18

5、日通过专家阶段成果评价。2、地应力监测系统于2015年10月8日开始安装,10月20日安装调试完成。分别在iii1011 机、风巷各安装了 7组共28个监测探头，每组间隔为25m,深浅结合，深孔10m, 浅孔5m,初始压力5mpao3、超前大直径深孔卸压于2015年10月6日早班开钻，孔径133mm,孔深不小于90m,孔间距2m。截至10月28日已完成4018.7m/44孔，超前工作面118mo4、动力灾害危险性评价项目由中国矿业大学承担，于2015年8月提交海孜煤矿iii1011 i作 面动力灾害分析与防治方案报告，2015年10月18日集团公司组织专家进行 验收，并通过。报告确定11110

6、111作面冲击危险性综合指数为0.38,等级为弱冲击危险。三、动力灾害预测指标1、微震指标通过sos微震监测系统对矿震进行监测，分析矿震能量、频次、震源分 布及震动原因，预测工作面动力灾害危险等级及区域，确定安全冋采措施。微震 监测法预警指标主要是根据矿震单次能量和累计能量进行危险等级划分（见表 l）o若震源平面位置距工作面最小距离大于100m,按下表降低一个等级。22、∑e>107j/每 5m 推进度根据工作面预测结果进行不同等级的预警，必要吋实施相应解危措施, 经效检达标后方可继续冋采。2、地应力指标当浅孔（5m）和深孔（10m）地应力监测传感器压力达到13m

7、pa和15mpa 时，进行预警，预警吋结合钻屑指标进行验证，若钻屑指标超临界值则启动卸压 措施；若钻屑指标正常可根据钻屑指标适当调整应力预警值，使之符合工作面实 际。3、钻屑指标结合淮煤通地便（2015）354号关于海孜矿iii1011 i作面瓦斯综合治 理方案的批复要求，“执行每循环工作面连续预测，钻屑量smax<3kg/m时 方可冋采”，确定指标为smax<3kg/mo钻屑采取方法为孔间距10m,深度不小于10m,孔径42mm, 2m后每 米量取钻屑量。每循环预留不小于3m超前距。4、矿压指标工作面采用kj216在线监测系统实吋监测支架工作阻力，准确掌握工作 面顶板来压情况，分

8、站工作阻力&ge;40mpa吋，若巷道围岩变形异常、煤壁出现 大面积片帮，立即停止作业，撤出作业人员，采取解危措施，并验证有效后方可 恢复生产。35、瓦斯涌出指标在正常状态下，当工作面瓦斯涌出忽大忽小、急剧增大等异常吋立即停 止作业，采取措施。6、抽采指标每天分析抽采浓度、流量、负压等相关数据，若出现变化幅度超过20%, 立即停止作业，采取措施。四、动力灾害防治措施针对ii11011工作面回采过程中出现的动力灾害危险，按照图2所示流 程图采取措施进行防治。(-)预处理措施1、离层注浆充填ii11011 i作面冋采过程中采用随采随注的及吋注浆充填方式。2、大孔径深孔卸压风巷超前工作面10

9、0m钻孔卸压，孔径133mm,孔深不小于90m,孔间距2m,3、工作面顺层钻孔卸压对于风巷超前卸压钻孔未控制区域，在工作面内施工超前卸压钻，孔深25m,孔间距5m,孔径89mm,超前距不小于15m。(二)及吋解危措施在预处理措施基础上，仍发生动力灾害预测综合指标预警，则采取以下 及时解危措施。1、大孔径浅孔卸压(1) 巷道两帮：超前100m向工作面补充施工大直径钻孔，孔深15m,孔间距2m,孔径133mm。(2) 巷道底板大直径钻孔卸压：对于局部区域巷道底板留有厚度大于的底煤时，在巷道底板中部，施工大直径卸压钻孔。当监测仍有动力灾害危险时，在两孔中部再施工一个钻孔进行及吋解危, 或对已有钻孔进行套孔二次卸压。2、煤体卸压爆破采用大直径钻孔卸压后，仍不能消除动力灾害危险的区域，以及监测有 危险的区域，可采取煤体爆破进行卸压处理。在危险区域前后各15m范围内煤 壁进行爆破卸压。如图3所示。3、强制放顶若动力灾害危险与工作面老顶密切相关，可采用深孔爆破强制放顶。强 制放顶之后超前工作面提前对工作面顶板沿倾向进行预裂爆破。参考文献：1张凤嘉，刘禹含，雷耀龙煤矿动力灾害发生机理卩都市家教月刊，2013 (8)： 218-2182韩洪举，金思德，张志强sos微震监测系统的研究与应用j.中小企 业