冲击地压防治研讨会

冲击地压防治研讨会,第一章 唐口煤矿冲击地压概况,一、矿井基本情况: 唐口煤矿于2001年10月开工建设，2006年1月投入生产，核定年生产能力500万吨，井田面积约77平方公里，是淄矿集团省内生产能力最大的矿井，也是唯一一座在同一工业广场内布置主、副、风三个超千米立井的矿井，除具有一般矿井的“五大”自然灾害外，还受高地温、高地压威胁，安全管理难度大。,一、矿井冲击地压灾害情况 1、煤层及顶、底板岩层自身具有冲击倾向性 煤炭科学研究总院对唐口矿开采煤层及顶、底板岩层进行了冲击倾向性试验。根据送检煤样的测定数据，判定唐口矿3上煤层属于3类，为具有强冲击倾向性煤层；根据送检岩样的测定数据，判定唐口矿3上煤层顶、底板属于2类，为具有弱冲击倾向性的岩层。矿井范围内煤层和顶、底板都具有一定的冲击倾向性，一旦力源条件满足并受扰动因素的影响，便会导致动力灾害事故的发生。,2、超千米采深导致较高应力水平 唐口矿井开采深度超过了1000m，煤层中的自重应力较高，受其影响，矿井巷道围岩普遍存在工程软岩特性，巷道两帮收敛、底鼓等变形严重，造成了巷道的返修率高、扩修工作量大等问题。虽然，伴随着深井软岩岩体的变形、破坏，积聚在岩体中的部分弹性能得以释放，降低了发生冲击地压的可能性，但由于超千米深井整体应力水平较高，加上开采范围逐渐扩大、开采强度的逐渐增强，使得矿井冲击危险性也逐步升高。,3、地质构造对冲击危险性的影响 矿井开采范围内地质构造较复杂，断层、褶曲均存在，其中落差100m的断层16条， 50-100m的断层17条，30-50m的断层9条，由于构造因素导致的局部区域煤岩体应力水平较高，动力显现现象频繁的现象已经有所显现，随着开采范围的扩大，表现可能会更加明显，构造应力的存在在一定程度增大发生冲击地压的可能性。,4、开采技术因素 随着矿井开采范围逐渐扩大，采空区范围也在逐渐扩大，同时又受开采顺序、煤柱留设、采煤活动、爆破扰动等因素影响，加大了冲击地压发生的可能性。 以上因素均会对冲击地压危险程度产生一定的影响，此外，随着时间的推移，井下开采范围的扩大，影响冲击地压的因素也愈加复杂，冲击地压发生的可能性以及冲击危险性也越大。,第二章 科技项目开展情况,2009年至2012年，唐口煤业公司共开展防冲类科技项目9项，累计投入科研资金900余万元，科研成果成效显著，其中多采空区异形煤柱高应力控制防冲治理技术研究获2012年中国煤炭科学技术二等奖，千米深井复杂条件下冲击危险性评价与预警技术研究获2012年山东省煤炭科学技术二等奖。,第三章 防冲装备的配备和使用情况,2009年引进安装了波兰ARAMIS M/E微震监测系统，对全矿井的微震事件进行监测，为冲击地压的防治提供有力的预测手段。目前，井下共安设了14台拾震器，2台微震便携探头，微震监测网络覆盖全矿井，2012年又投资430万元对微震监测系统进行了升级改造，由16通道升级为32通道，加大了微震监测系统的监测密度。,2011年引进了CRMS冲击地压实时监测预警系统，实现回采工作面冲击地压危险区域和危险程度的实时在线监测预警，通过在5301、2309、5302工作面的安装应用，监测效果良好。 在所有回采工作面安装应用了KJ216综采工作面支架工作阻力在线监测系统、顶板离层在线监测系统，有效监测工作面初次来压、周期来压、顶板离层等数据；购置了2台电磁辐射仪，对特殊区域进行电磁辐射监测，及时分析数据、总结规律，避免应力集中。,矿井先后购置了煤层注水钻机1台、大直径钻孔卸压钻机2台，防冲监测钻机16余台，用于井下各煤巷工作面煤粉量监测、大直径钻孔卸压和煤层注水卸压，为冲击地压的有效防治提供了有力保障。 今年4月份，为满足矿井防冲需求，结合我矿实际情况，向集团公司申请追加了1170万元安全费用，用于购置防冲设备，主要购置了德国进口气动手持式钻机10台、CRMS应力在线监测系统1套、微震系统升级设备1套、矿震监测设备1套、气动架柱式钻机6台、煤矿用深孔钻车1台。目前，所有防冲设备都已陆续到货，并开始投入使用，矿井冲击地压防治能力得到显著提升。,第四章 采取的主要防冲安全技术措施,在冲击地压危险区开采过程中严格坚持“先解危后开采，不解危不开采”的原则，按照“冲击危险性评价采取防范措施冲击危险预测预报 落实解危措施进行效果检查”的基本程序，及时消除冲击危险隐患。,对各采掘工作面潜在冲击危险区域，开展煤层注水、施工大直径钻孔进行预卸压，采用微震法、钻屑法加强防冲监测，若监测到应力异常时，根据监测情况圈定冲击危险区域，通过采取爆破卸压、大直径钻孔卸压等卸压方法进行解危，并通过钻屑法对卸压效果进行检验，直至消除冲击危险。月度、季度形成冲击地压防治工作总结，积累经验，研究规律，真正形成了“圈定危险区域（预测预报）-落实防冲措施-防冲效果检验-防冲工作小结”的闭合管理。,按照以上防冲基本程序，先后在5302工作面、4309工作面等多次进行爆破卸压、煤层注水卸压和大直径钻孔卸压，保证了安全生产，全年共进行爆破卸压180次，施工大直径卸压钻孔1800个，回采工作面煤层注水3000m，防冲治理效果明显。,第五章 冲击地压事故案例,唐口煤矿自建矿以来一直积极开展冲击地压防治工作，严格落实各项冲击地压防治措施，虽然矿井具有较大冲击地压危害，但至今未发生过冲击地压事故，仅发生过3起微冲击事件。,一、4303轨道顺槽施工道迎头微冲击事件 1、事件经过：2012年7月4日14：30左右，开拓二队跟班队长陈玉胜带领2名职工施工煤粉钻，施工位置在正迎头上台阶中间位置。打钻过程中，职工李建军在钻机中间操作，陈玉胜与另一位职工朱先军分别在两边辅助。15：00左右，施工第6根钻杆时（人员在距迎头300mm）发生煤炮，迎头煤壁突然鼓出约2m的煤渣(碎煤块与煤粉)，煤块抛出，突出的煤体将正对的李建军冲倒，向后翻倒2m多远，其口罩被打坏，眉间和腮上部有轻微擦伤，另外朱先军、陈玉胜也被冲倒，但未受伤。,2、事故原因分析：4303工作面属于条带孤岛工作面，上下是4301和4304工作面采空区，左边是2301工作面采空区，右边是向斜的上抬翼部，导致4303工作面处于“应力孤岛”状态。掘进工作面处于向斜翼部和底部交界的高应力区，构造应力巨大。 采动与构造应力叠加后，形成高应力区域，导致冲击危险性增加。,3、采取的应对措施：工作面停掘，撤出作业人员，加强煤粉钻监测，确定危险区域。联系姜福兴教授进行冲击危险评价，分析原因并提出解决方案。采取大直径钻孔卸压、煤层爆破卸压，进行卸压解危。,二、5302辅助轨道顺槽里段微冲击事件 1、事件经过：2012年9月21日早班， 5302辅助轨道里段总进尺173.5m，辅轨迎头距5302工作面281m，采用钻屑法监测到迎头8m范围内煤粉量轻微超标，中班进行加强监测，煤粉量仍然轻微超标。为有效降低煤层应力水平，缓解煤层冲击危险性，22日夜班，在巷道右帮选取3个煤粉量超标钻孔作为爆破卸压孔，进行爆破卸压。爆破后，发生微冲击现象，爆破孔2.5m范围巷帮最大鼓出300mm，局部锚网崩断，顶板出现轻微开裂。,2、原因分析：5302辅助轨道顺槽向5302工作面掘进，受采、掘相向推进影响，掘进迎头煤体应力较为集中。经卸压爆破后，煤体应力未得到释放或向煤体深部转移，而是向卸压保护带内转移，致使煤体应力集中，超过发生冲击地压的极限应力，从而导致了该微冲击事件的发生。,3、采取的应对措施：应用大直径钻孔卸压方法在危险区域进行卸压解危，尽量不采取爆破卸压。控制5302工作面回采速度和5302辅助轨道顺槽掘进速度。5302辅助轨道顺槽掘进前，先进行冲击危险监测，无冲击危险，方可掘进，有冲击危险，必须在冲击危险消除后再恢复掘进。,三、5302工作面异常动力现象 1、事件经过：2013年2月1日凌晨2点左右，工作面突然来压，出现大面积片帮和面前顶板抽冒，工作面3-45#架安全阀大部分开启，个别支架安全阀喷液高度达2m左右；支架大部分底座歪斜，底板有明显的错茬；皮顺超前12m范围内，巷道宽度由4.8m收缩到4.3m，单体支柱钻底，并成倒八字形，锚索断裂8条，转载机处底鼓0.4m左右；工作面支架立柱整体下降300500mm，顶板出现台阶下沉，支架结构件声音异常，人员站在架间感觉有失重感，身体直立不稳，全面出现端面顶板抽冒，冒落高度一般在34 m，局部冒落最高达9 m。,2、原因分析： 矿井具有冲击地压危险性。5302工作面煤层埋藏深度大（960 m），煤层及煤层顶底板均具有冲击倾向性，且煤层上覆坚硬岩层，存在冲击危险性。 工作面遇地质构造带，增加了应力集中。工作面处于一个近似小向斜构造的翼部；遇底鼓构造，1-35#架出现高度11.5m的底鼓（煤层变薄，煤层厚度由4.5 m 变为1.44 m，平均3.1m，煤层倾角由原来的12变为78），形成了易发生冲击地压的因素。 工作面推采速度快（日最高推进速度为14.6m，平均推进速度12.9m），周期来压步距加大，聚集的能量大，工作面超前压力得不到充分有效释放，遇有弱面空间时，来压释放的能量高，并有冲击性特征。,3、采取的应对措施： 控制5302面推采速度，合理开采强度。工作面日进不得大于5m，确保安全生产。 加强管理，安全采过断层区。5302工作面前方150m处有一落差2-4m的顺面断层，此150m的范围内均按高度冲击危险区域进行管理。 做好冲击危险评价，提前采取针对性措施。采掘工作面投产前，都要进行冲击危险性评价。针对每个构造异常区、应力异常区等冲击危险工作面，都要聘请专家进行冲击危险评价，划定高度冲击危险区，有针对性的采取卸压解危措施。,第六章 冲击地压治理对生产的影响,防冲治理影响采掘工作的主要因素是重点冲击危险区域的停产撤人和一般冲击危险区域卸压爆破撤人。,一、重点冲击危险区域停产 2012年，根据防冲监测情况，将3306皮带顺槽掘进工作面和4303轨道顺槽掘进工作面划定为重点冲击危险区域，实施了停产撤人、多手段卸压解危的防冲治理措施，直至冲击危险解除后恢复了正常生产。3306皮带顺槽掘进工作面卸压解危影响生产时间为7天，4303轨道顺槽掘进工作面卸压解危影响生产时间为3天。,二、一般冲击危险区域卸压爆破撤人 一般冲击危险区域进行爆破卸压时，需进行撤人，经过躲炮时间后，方可进入工作面进行正常生产。装药时间平均为40分钟，躲炮时间为30分钟，则每进行一次爆破卸压要影响生产70分钟。2012年，在一般冲击危险区域共进行爆破卸压180次，其中采煤工作面162次，掘进工作面18次，共影响采煤190小时，影响掘进20小时。,第七章 工作中存在的问题,一、专业技术人员技术水平不高、施工人员缺乏相应专业施工技能 由于相应技术培训较少，各综采、综掘区队煤粉钻施工效率较低，经常出现埋钻现象；防冲队施工大直径卸压钻孔、煤层卸压注水钻孔，不能掌握在高应力条件下的熟练施工技能，常出现钻机卡钻、埋钻现象；防冲系统安装、维修人员经验不足，只能处理常规通讯故障。矿井防冲作业人员技术能力相对薄弱，整体工作水平不高。,二、防冲人员数量相对较少，工作待遇相对较低 现有防冲机构中，防冲办公室技术人员专业较为单一，全部为采矿专业，造成防冲工作中较多工作开展较为困难。随着矿井防冲工作任务的加重，现有防冲区队人员严重不足，不能满足下一步矿井防冲工程需求。另外，由于缺乏上级各类工作考核和相应文件，防冲管理人员工资待遇相对较低，现场施工人员按照井下辅助支付工资，工资水平也较低。,第八章 下一步重点工作及建议,一、加强防冲队伍建设，完善工作责任体系 防冲队伍专职化，增加职工数量，提高防冲卸压钻机利用率和施工效率，满足矿井防冲需求。成立冲击地压研究所，研究冲击地压机理、冲击地压预测预报及冲击地压防治技术，培养适应煤矿冲击地压防治技术研究、开发、管理、服务等领域的一线人才，提高自主创新技术和科技成果的转化能力，在满足矿井对冲击地