郭屯煤矿2303综放工作面防冲击地压技术研究.pdf

郭屯煤矿 综放工作面防冲击地压技术研究孙新磊(临沂矿业集团 菏泽煤电有限公司山东 菏泽)摘 要:针对郭屯煤矿 综放工作面回采巷道冲击显现问题研究 煤层回采巷道的冲击地压显现规律 为有效应对冲击地压危害分析发生条件采取科学有效的防治技术方案降低矿井危害系数关键词:综放工作面冲击地压防治技术方案中图分类号:.文献标识码:文章编号:()工程概况.工作面基本情况郭屯煤矿 煤层二采区 工作面标高.位于工业广场南西约 北距居民地约南距居民地约 地表大部分为农田八里河支流及季节性河流从工作面上部穿过 工作面东侧为二采区胶带巷、二采区进风巷西侧与井田边界最小距离 南侧为实体煤北侧紧邻 采空区煤层走向 倾向 倾角 平均 赋存较为稳定结构简单在工作面范围内煤层平均厚度约.顶板以粉、细砂岩为主底板以泥岩为主 工作面煤层顶底板情况见表 表 工作面煤层顶底板情况顶底板情况岩石名称平均厚()岩性特征顶板基本顶 细砂岩.浅灰色厚层状成分以石英、长石为主岩屑次之泥质胶结发育交错层理局部夹粉砂岩薄层 裂隙稍发育半充填方解石及黄铁矿 岩芯完整直接顶 粉砂岩.灰黑色薄层状水平层理发育少量裂隙充填方解石薄膜底板直接底泥岩.深灰色 褐灰色成分以泥质为主少为粉砂质上部少夹粉砂岩条纹底部富有植物叶片化石碎片少见零星黄铁矿结核断口平坦少具滑面基本底 细砂岩.灰色、灰白色斜层理成分以石英、长石为主含少量暗色矿物局部夹深灰色泥岩薄层钙质胶结分选性好具裂隙充填方解石.地质构造 工作面回采范围内共揭露 条断层分别为(.)、(.)和(.)断层影响范围及延展情况如下:断层影响范围及延展情况分析:三维地震资料显示(.)断层此断层横穿整个工作面影响范围沿推采方向长约 对回采有影响 断层附近应力集中围岩破碎回采期间应加强顶板支护 轨顺揭露的(.)断层此断层延展至工作面内影响范围沿推采方向长约断层附近应力集中围岩破碎对回采影响较小 巷道布置二采区北至 三条大巷西至井田西部边界南至六采区东至一采区及四采区边界南北长约东西最宽处约 面积.二采区北部和东部与一采区相邻东南部与四采区相邻南部与六采区相邻二采区通过 水平大巷向南翼布置两条准备巷道分别为二采区进风巷和胶带巷 二采区进风巷和二采区胶带巷均沿 煤层施工设计长度均约轨道顺槽沿煤层底板托顶煤布置矩形断面断面净宽.净高.采用锚网索、钢带联合支护 轨道顺槽主要用于工作面的回风和运料胶带顺槽沿煤层底板托顶煤布置矩形断面净宽.净高.采用锚网索、钢带联合支护 胶带顺槽主要用于工作面的进风、运煤及运料工作面切眼沿煤层底板掘进矩形断面切眼净宽.净高.防治冲击地压方案.冲击危险性评价.冲击危险影响因素工作面主采 煤层埋深 北部为 采空区西部为煤层露头南部为实体煤东部为二采区胶带巷、二采区进风巷 煤层及顶底板经鉴定均具有弱冲击倾向性 回采期间主要受自重应力、超前支承应力、采空区侧向支承应力、构造应力、工作面来压及见方等因素影响存在发生冲击地压风险.冲击危险评价结论根据郭屯煤矿 工作面回采工作面冲击危险性评价 郭屯煤矿 工作面回采工作面防冲设计 工作面回采期间评价为中等冲击地压危险主要影响因素为地质条件.冲击危险区域划分根据郭屯煤矿 工作面回采工作面冲击危险性评价郭屯煤矿 工作面回采工作面防冲设计工作面回采期间划分冲击危险区 个、弱冲击危险区 个、中等冲击危险区 个冲击危险区域划分图见图图 冲击危险区域划分图.冲击地压监测措施.区域防冲监测采用 /微震监测系统对震动能量大于、频率在 的震动事件动态、实时监测通过监测记录微震频次及释放的能量预测预报冲击地压发生的趋势及应力释放情况为冲击地压预测预报及防治提供依据根据 工作面现场情况工作面回采前在轨道顺槽和胶带顺槽各布置 个微震探头结合二采区进风巷的 个拾震器覆盖性监测工作面回采期间的微震事件 初次安装时探头距切眼 安装地点应避开围岩破碎、构造发育、渗水、较强震动干扰和较强电磁干扰等区域 当工作面探头进入超前支护范围时探头向前循环挪移直至工作面推采结束.局部防冲监测应力在线监测 采用 煤矿冲击地压监测系统在工作面两顺槽超前不小于 范围内采帮侧安装钻孔应力计初次安装时两顺槽第一组应力计距工作面切眼不大于 顺槽内组间距不大于 每组钻孔应力计由两个不同深度应力计组成深、浅孔应力计安装深度分别为、每组两个测点间距不大于 工作面推采距应力计剩余不足 时回撤并向外循环安装钻屑法检测 通过煤粉量监测评价两顺槽超前应力范围内的冲击地压危险程度确定应力峰值带位置和应力集中情况判定冲击地压危险程度 中等冲击地压危险区每间隔 进行 次钻屑量监测弱冲击地压危险区每间隔 进行 次钻屑量监测 每次在两顺槽超前工作面不小于 范围内施工沿空巷道只监测实体煤一侧在实体巷道两帮监测每帮施工钻孔数量不低于 个应当在一个监测周期内施工完成全部钻孔 实体巷道两帮钻孔交错布置每帮施工 个具体如下:一帮按 、布置另一帮按、布置沿空巷道采帮侧施工 个按照、布置 钻屑法检测工作由防冲工区孔径 孔深 开孔高度距离煤层底板.(根据现场情况调整)垂直煤壁且平行煤层施工 停产期间不施工电磁辐射监测 当工作面遇断层时钻屑法施工深度不足、煤体含水率较高或煤粉检测孔出水无法正常进行钻屑法检测采用电磁辐射法进行局部补充监测该方法作为钻屑法检测的补充手段监测范围为孔深不足钻孔两侧各.冲击危险预警指标.微震监测预警指标绝对值预警:采煤工作面及周围 范围内单日微震事件 次工作面发生单次能量大于.的微震事件或工作面 内出现微震事件总能量大于.判定工作面具有冲击危险趋势预警:工作面微震频度或总能量连续 持续增长判定为微震事件连续增大预警正常生产的采煤工作面日总频度或总能量突然增加超过之前 平均值的 倍且当日的频度或总能量达到绝对值预警法的 判定为微震事件异常变化预警正常生产的采煤工作面 内微震事件分布投影集中在某一特定区域(断层、褶曲轴部、见方、停采位置等前后 位置)且不随着工作面推进转移判定为微震事件局部区域积聚异常危险程度应结合应力监测、钻屑法检测和矿压显现情况等综合评定.钻屑法预警指标根据郭屯煤矿冲击危险监测预警(临界)指标确定 工作面煤粉监测临界指标见表 表 煤粉量临界值孔深临界值/.若出现煤粉量超标(煤粉量大于上表中对应数值)或施工过程中出现严重卡钻、吸钻、顶钻、异响、孔内冲击等动力现象判定工作地点具有冲击危险.电磁辐射预警指标电磁辐射强度临界值 声发射幅值临界值.预警处置流程当监测数据达到或超过预警临界值或现场出现瞬间底鼓、煤岩弹射和强烈震动等宏观动力现象时立即停止生产切断电源撤出人员并汇报安全生产调度指挥中心经应力监测或微震监测.内无明显变化后由防冲工区专职人员解危处置结束后利用钻屑法、应力监测法或微震监测法检验效果确认冲击危险解除后方可恢复生产 冲击地压防治技术.预卸压及解危卸压措施.预卸压措施采用气动手持式钻机或架柱式钻机、履带式液压钻车施工卸压距离超前工作面不小于 卸压钻孔施工参数:孔深不小于 钻孔直径 孔间距根据冲击危险程度确定:中等冲击危险区不大于弱冲击危险区不大于 单排布置卸压孔高度一般距煤层底板.倾角与煤层顶底板倾角一致并垂直巷帮(根据煤层倾角及现场情况调整)遇断层等地质构造或煤层变薄等特殊原因达不到设计深度的必须在原始记录中注明.解危卸压措施当工作面检测到或判断有冲击危险时立即停止作业切断电源按照冲击地压避灾路线迅速撤出人员报告安全生产调度指挥中心由防冲工区专职人员及时采用煤层爆破或大直径钻孔开展解危卸压施工解危施工时撤出所有无关的人员(撤人距离不小于)停止运转与防冲施工无关的设备 解危施工后及时采用应力监测法和钻屑法检验效果确认冲击危险解除方可恢复生产 现场未安装应力在线监测系统或不具备钻屑法施工条件时利用微震监测法、电磁辐射法等检验效果检验方法不少于 种.施工操作方法.煤层爆破卸压解危在预警地点两侧 各施工一个 爆破钻孔 爆破后检验效果确认危险解除后可恢复生产.大直径钻孔卸压解危一般由外向里施工在距危险区域一侧 施工 钻孔直至危险区域另一侧 首先以 间距开展第一轮施工施工完成后采用钻屑法和应力在线监测法检验效果确认危险解除后方可恢复生产 若施工完第一轮钻孔没有消除冲击危险在第一轮钻孔中间补打钻孔开展第二轮施工 若三轮以上施工仍不能消除冲击危险停止钻孔解危施工防冲专业人员综合分析现场情况后制定解危方案.施工工艺流程煤层爆破卸压解危工艺流程确定预警范围施工爆破钻孔装药爆破施工效果检验孔效果检验合格危险解除大直径钻孔卸压解危工艺流程确定预警范围施工卸压解危孔卸压解危结束施工效果检验孔效果检验合格危险解除.效果检验方法.预卸压效果检验对工作面两顺槽实施预卸压措施后每月对工作面两顺槽超前 范围内利用钻屑法和应力监测法检验 次预卸压效果钻屑法检测孔施工位置距工作面、处沿空巷道只在采帮施工实体煤巷道两帮交替施工每处施工 个检测孔分析两顺槽超前 范围内的应力在线监测系统数据综合评估预卸压效果各项监测数据全部低于临界指标时判定预卸压效果明显.解危卸压效果检验对危险区实施解危卸压措施后及时检验效果一般情况通过钻屑法和应力监测法检验效果 当现场未安装应力在线监测系统或不具备钻屑法施工条件时利用微震监测法、电磁辐射法等方法检验效果检验方法不少于 种 结语通过研究 煤层回采巷道的冲击地压显现规律分析冲击危险影响因素采取煤层爆破卸压解危工艺及大直径钻孔卸压解危工艺等有效冲击地压防治措施降低矿井冲击地压危害系数保障安全生产参考文献:李亚博朱伟安静.冲击地压煤层爆破卸压效果分析.内蒙古煤炭经济():.魏宏斌.煤矿冲击地压灾害及防治技术分析.科技创新与应用():.作者简介:孙新磊()男 山东菏泽人 本科 工程师研究方向:安全管理