21220冲击危险性评价

1、21220工作面掘进冲击危险性评价报告目 录1、概述1.1.1 工作面位置、四邻关系情况 1.1.2 煤层赋存情况1.1.3 煤层顶底板岩层结构特征 3.1.4 水文地质情况3.1.5 地质构造 3.1.6 21200工作面地表沉陷情况 4.1.7 巷道支护及施工工艺4.2、冲击危险性程度评价6.2.1 按冲击地压发生可能性指数诊断法 62.2 冲击倾向性评价法7.2.3 综合指数法 8.2.4 经验类比分析法 9.3、结论11.121220工作面掘进冲击危险性评价报告21220工作面掘进冲击地压危险性评价报告1、概述1.1 工作面位置、四邻关系情况21220工作面对应地表位于杨大池以北，陈家

2、门西南，钱家沟以西，地表为 东低西高的缓坡。本工作面位于21盘区三条下山西翼，从上而下第十个工作面， 上部为已采毕的21200工作面，下部为未开掘的21240工作面，西部与跃进井田 相邻（对应跃进煤矿已采毕的23050工作面及正在回采的23070工作面，最小煤 柱间距为102吊。21220上巷自21200反风巷开口掘进，外错21200下巷8m布置， 长度924m方位307° ,沿2-3煤底板掘进；21220下巷自21延深中部车场开 口，长度901m,方位3070 ,沿2-3煤底板掘进。工作面可采长度为 739m倾斜 长265m平均煤厚7.9m,可采储量202万吨，工作面对应地面标高+

3、519+586m 工作面标高-191.622-254.484m ,工作面最大采深达 815m （根据井上下对照 图进行计算）。（附图1： 21220准备工作面巷道布置平面示意图）1.2 煤层赋存情况本工作面所采煤层为侏罗系中统下段义马组23煤，煤层上半部以半亮型块状硬质煤为主，煤质较好。下半部以半暗型煤为主，夹什多煤质较差。工作面 煤层从煤轨向西至设计切眼，厚度逐渐变薄，且煤层中夹什增多。煤层结构复杂， 全煤含什38层。单层厚0.030.8m。煤层产X犬:走向105135° ,彳K向SW, 倾角：915° , 一般 11.5 0 。2图1 21220工作面巷道布置平面示意图

4、怵21220工作面掘进冲击危险性评价报告1.3 煤层顶底板岩层结构特征伪顶为泥岩，厚度0.050.2m,灰黑色，含碳量高，具滑面，极易冒落； 直接顶为泥岩，厚度1.04.9m,灰深灰色泥岩、疏松易冒落；老顶为泥岩， 厚度31.532.6m,深灰色一灰黑色，致密，块状构造，含植物化石；直接底为 炭质泥岩，厚度4.07.9m,灰黑色，具滑面，局部夹多层薄煤线，松软，遇水 易膨胀；泥岩老顶之上为一组煤，厚度 8.61m左右，其中12煤厚0.10.8m, 黑色，半暗型，块状构造；1 1煤厚01.64m,黑色，半亮型，以亮煤为主； 一组煤顶板为泥砂岩互层厚 5.588.66m,深灰色，致密，断口平整，发

5、育隐水 平层理，砂岩：灰色，含粘土质，夹细砂岩条带状裂纹，显示波状及浑浊状层理； 一组煤之上为侏罗系中统上段和侏罗系上统巨厚砾岩层厚680.2708.7m,砾石成份较杂，以灰色、浅灰色、紫灰色石英砂岩、石英岩为主，含火成岩、石灰岩 砾石。砾径大小不均，小者仅数毫米，一般在 310cm之间，最大可达27cm 磨圆度为次圆、次棱角状，砖红色砂泥质胶结物；侏罗系之上直接被第四系松散 沉积层覆盖，厚12.818.5m,为土黄色、棕红色粘土、砂质粘土、多含砂姜， 底部通常为粘土质砂姜和砾石；老底为泥岩、细一中砂岩和砾岩，厚度 29.7 36.2m,泥岩：灰一灰黑色，含粘土质较多，块状结构，含少量根化石及

6、少量滑 面。砂岩：灰色，长石、石英细砂岩夹泥岩条带，硅泥质胶结。砾岩：浅灰色。 砾石主要成份为浅灰色石英砂岩，泥砂质基底式胶结。（附图2:煤系地层综合柱状图）1.4 水文地质情况水文地质条件中等，地表无威胁性水源。在21200工作面回采过程中，老顶 砂砾岩水顺采后裂隙进入工作面采空区，在下巷积聚。根据此情况分析，预计 21220工作面上巷掘进中可能会出现老顶砂砾岩水顺裂隙渗出，引起巷道顶板淋 水和巷帮渗水。在21200工作面采空区低洼处有一定量积水，上巷掘进期间，要制定探放水措施，及时对21200工作面采空区积水进行探放，并及时完善排水系 统，保证排水能力。1.5 地质构造本工作面地质构造较简

7、单，在21200工作面下巷掘进时揭露2条正断层，落 差分别为0.4m和1.5m,预计该断层会延伸到本工作面上巷，掘进中会揭露该断层。本工作面距地表较深，顶板压力大，煤层节理发育。1.6 21200工作面地表沉陷情况21200工作面对应地表由于采动塌陷、回填复垦，现地表裂缝不明显。根据 21132工作面岩移观测结果推断：21200工作面的最大下沉量约为 600mm 1.7巷道支护及施工工艺本工作面上下巷均采用全断面锚网（索）架 36U-6.0m三心拱可缩性支架配 合液压抬棚复合支护，棚距0.8m,净断面18.5m2;进切眼采用锚网索架工字钢梯 形棚架冗型梁单体柱双抬棚抬棚复合支护；扩切眼采用锚网

8、索架工字钢梯形棚架 冗型梁单体柱双抬棚复合支护，切眼净断面22.5m2。均采用综掘机掘进，切眼采 用二次成巷施工工艺。在各重点冲击危险区域采取增强支护强度（结合矿压显现 和现场情况，采取缩小支架棚距和锚杆索间排距、加大锚索长度等措施），提高抗冲击能力。12图2煤层地系综合柱状图岩层名称层序1侏1 1煤234煤1-2黑色，光亮型，块状矿物质。1 2煤罗系泥岩5中62-3煤义7马组砾岩粉砂岩柱状图1: 200泥岩：浅灰色。夹灰色细砂岩薄层，致密，发 育水平层理。锯齿状含植物碎屑化石及瘤状黄铁 矿结核。1-1煤:黑色，半亮型，夹镜煤条带，质硬，夹 研为0.06m|砂岩0.06mt田砂岩。泥岩：灰一灰

9、黑色，含粘土质较多，块状结 构，含少量根化石及少量滑面，常夹薄层炭质泥 岩。细砂岩：灰色。长石、石英细砂岩夹泥岩条 带，硅泥质胶结。多含瘤状显状结核。局部富含， 发育斜波状层理黑色,块状硬质煤。煤层中含多层泥岩夹肝, 结构复杂。煤质变化大，上半部以半亮型煤为主, 煤质较好；下半部以半暗型煤为主，灰分高，夹 好多，煤质较差。灰黑色，具滑面，局部夹多层薄煤线，松 软，遇水易膨胀。岩性 描述中目层厚（m累厚最小-最大版一深灰色一一灰黑色，致密，块状构造，含植物 化石。顶部含少量紫斑，贝壳断口。下半部常夹 棕灰色菱铁矿薄层，局部菱铁矿密集。底部与煤 层之间常夹一薄层炭质泥岩，极易冒落。深灰色。致密，发

10、育水平层理，局部含炭质多。 含植物碎屑化石及炭化植物碎屑。浅灰色，砾石主要成份为浅灰色石英砂岩，砾 径一般3-5cm,最大13cm磨圆度为次圆状，泥砂 质基底式胶结。局部砾石胶结处含晶粒状 FeS2。泥砂岩互层G-C.1炭质泥岩泥砂岩互 层2、冲击危险性程度评价根据义煤集团公司冲击地压危险程度评价标准（试行）»,结合我矿实际， 分别采用冲击地压发生可能性指数诊断法、 冲击倾向评价法、经验类比法及综合 指数法等对21220工作面冲击地压危险程度进行评价。2.1按冲击地压发生可能性指数诊断法1、采动应力场分布规律6 ma）=krH（ 1-1 ）式中：（Tmax采掘面最大应力，MPr上覆岩

11、层平均密度，一般取 2.5 X104N/m3;H采深，m;取815m;K 煤层上应力集中系数，根据理论和矿山压力分布的一般规律， 应力集中系数为2;在放顶煤采场如果出现较大塑形区，可取 1.61.8;在顶板 出现来压或煤柱等特殊条件时，一般取2.53.5;根据理论和矿山压力分布的一般规律，取2。则：21220工作面最大应力为40.75MP32、测定煤岩体冲击倾向性根据中国矿业大学所做常村煤矿煤岩样冲击倾向性鉴定（采样地点为21132工作面），所采煤层冲击倾向性实验室试验结果，煤层的冲击倾向性指数 Wet （弹性能指数）为9.88。3、应力和冲击倾向性对“发生冲击地压”事件的隶属度（1）应力隶属

12、度UIc(1-2)(1-3)0.5Ic, C1.0 UIc= Ic-0.5 1.0Ic15 1。I c，5,krH Ic= 式中： 、一c （rc- 煤层单轴抗压强度，MPa取11.48MP。则：由1-1式得出21220最大应力为39.3MPq由1-3式求得Ic为3.55 , 由1-2式求得Uc取值为1.0。（2）冲击倾向性对“发生冲击地压”事件的隶属度 Uwet0.5wetwet<2.0Uwet= 0.133wet 0.333 2.0；Ic5.011Q0（一煤层冲击倾向性指数 Wet （弹性指数）为9.88 ,则Uwet由1-4式取Uwet为 1.0。4、冲击地压发生的可能性指数 UU

13、 c UU = u IC u wet2（1-5）则，U=1。5、冲击地压发生的可能性表1-1 冲击地压发生可能性评价指标U00.60.6 0.80.8 0.90.9 1.0可能性 不可能 可能很可能 能够经验算21220工作面发生冲击地压可能性指数为""1.0;根据表2-1判断, 21220工作面具备发生冲击地压的可能性。2.2 冲击倾向性评价法根据中国矿业大学所做常村煤矿煤岩样冲击倾向性鉴定（采样地点为21132工作面），煤层煤样的动态破坏时间为 79.9ms,冲击能量指数为3.25,弹 性能指数为9.88 ,煤层上覆砂岩岩样的弯曲能指数 Uvq* 1.983kJ。表2

14、- 1煤的冲击倾向性分类、指数分类指标IRm无冲击弱冲击强冲击动态破坏时间DT /ms>50050 500<50冲击能指数KE<1.55.0 1.5>5.0弹性能量指数WET<2.05.0 2.0>5.0表2-2顶板冲击倾向性分类、指数分类指标IRmJ 1=1 kJ '无冲击弱冲击强冲击弯曲能指数/KJUWQ1010<UWQ100UWQ100根据表2-1评价煤层冲击倾向性为弱冲击倾向性；根据表 2-2评价顶板冲 击倾向性为无冲击倾向。2.3 综合指数法1、根据开采地质因素确定的冲击矿压危险状态等级评定的综合指数Wt1。n1 、W i W - i

15、_H1W t1 - n 1. W i m axi=1(3-1)式中Wt1采矿地质因素确定的冲击地压危险指数；Wimax表3-1中第i个地质因素中的最大指数值；Wi采掘工彳面周围第i个地质因素的实际指数；n1地质因素的数目。表3-1地质条件确定冲击矿压危险等级序号 因素冲击矿压危险状态影响因素冲击地压危险 实际冲击地压指数最大值危险指数1W该煤层发生过冲击矿压302W开米深度223W顶板坚硬厚岩层距煤层<50m334W开米区域内构造应力集中335W顶板岩层厚度特征参数Lst > 50226W 煤的抗压强度 Rc<=16Mpa207W煤的冲击能量指数WET3.2542W =

16、63;WI EVimax0.572、根据开米技术条件确定影响冲击地压危险指数Wt2on 2、W iW t2 二n；'、W imaxi =1(3-2)式中Wt2 米矿地质因素确定的冲击地压危险指数;Wimax-一表3-2中第i个开米技术因素的危险指数最大值；采掘工作面周围第i个开采技术因素的实际危险指数;Win2开采技术因素的数目。表3-2开采技术条件确定冲击矿压危险评定指数因素 冲击矿压危险状态影响因素冲击矿压危险实际冲击矿压危险指指数最大值数W12345W2W3W4W5W6W7W8W910W1011W1112W12工作面距残留区或停采线的垂 直距离未卸压的厚煤层未卸压一次采全高的煤厚

17、/m 两侧米空，工作米面斜长 沿采空区掘进巷道接近采空区的距离小于 50m接近煤柱的距离小于50m掘进工作面接近老巷的距离小 于50m接近分叉的距离小于 50m面接近落差大于3m的断层距 离小于50m面接近煤层倾角剧烈变化的皱 曲距离小于50m面接近煤层侵蚀或合层部分 开采过上解放层或下解放层， 卸压程度采空区处理方式Wt2=E Wi/EWimax33333342422231212022-2-2200.613、根据开采地质和开采技术条件评定的冲击地压危险指数Wt1、Wt2,用式3-3确定出冲击地压危险状态等级评定的综合指数Wt,最终日!据表3-3确定冲击危险程度。Wt= maxWW（3- 3）

18、得出，Wt为0.61。表3 - 3综合指数法分类、指数ABCDE分类指标无冲击弱冲击中等冲击强冲击不安全综合指数W<0.30.3 0.50.5 0.750.75 0.95>0.95根据3-3表分析结果，21220工作面为中等冲击工作面，在掘进过程中必须 采取相应的解危措施。2.4经验类比分析法1、采深21220工作面最大采深840m具备发生冲击地压的深度条件。2、断层21220工作面上巷掘进期间预计揭露 F21200-1、F21200-3两条断层，是影 响上巷掘进期间发生冲击地压的因素，特别是断层面前后30m极易发生冲击地压。3、煤柱21220工作面切眼紧邻常-跃井田边界煤柱，煤柱

19、边界以西为跃进煤田采空 区，煤柱应力集中，可能导致开切眼及其附近巷道的冲击地压灾害。4、停采线和采空区21220工作面上巷沿21200采空区掘巷，上下巷外段分别在 21区延深煤柱 工作面采空区下向实体煤掘进，特别是在21200工作面停采线和里段开切眼附近 以及21延深煤柱工作面西采空区边缘等区域施工时，煤体受侧向应力和煤柱支 撑压力以及扰动等综合作用，存在较高应力集中，具有发生冲击地压的可能。5、邻近的21200工作面回采期间冲击地压情况。21220上部为21200工作面，该工作面于 2011年4月开始回采，2012年11 月回采完毕。在回采过程中，根据 SOS散震监测系统的统计，每天发生10

20、4J (含 104J)以下能量的微震事件约25次，均无明显破坏，其中该工作面下巷共发 生2次105J较大能量的微震事件，详细情况如下：(1)微震事件记录2012年1月14日23:15分，震源位置在21200下巷距设计停采线以里26m 处，能量为2.02 X 105J,震级为1.84级，破坏位置在工作面下端头以外 120 160m范围。2012年6月24日10:22分，震源位置21200下巷距设计停采线以里90m 处，能量为3.20 X 105J,震级为1.95级，破坏位置距设计停采线以里 80120m 范围，距工作面下端头以外110150m(2)现场破坏情况21200回采工作面发生的2次105J微震事件中，巷道有轻微震动，巷道底板 有少量顶煤震落，底板底鼓量不明显， 巷道两帮无移近量，设备和支架未造成破 坏，人员无伤害，没有影响生产。以此推断，21220工作面煤体中聚集一定的弹性能， 特别是下巷和局部高应 力区域在掘进期间受扰动影响会加剧应力集中，具备发生冲击的危险性。3、结论结合冲击地压发生可能性指数诊断法、冲击倾向评价法、经验类比法及综合 指数法等分别对21220工作面冲