煤层深部开采冲击地压危害防治

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1、煤层深部开采冲击地压危害防治刘健刘魁摘要：从冲击地压发生的机理，分析冲击地压的防治措施及采掘过程中的应对方案，利用钻探卸压和微地震监测等多种方法综合治理，有效的减少了冲击地压的危害。关键词：冲击地压防治、揭煤措施、微震观测及电磁辐射仪、钻孔卸压、断底及断顶、煤层注水等。前言：冲击矿压是矿山开采中发生的煤岩动力现象之一。这种动力灾害通常是在岩体力学系统达到极限强度时，聚积在岩体中的弹性能量以突然、急剧、猛烈的形式释放，在井巷发生爆炸性事故，造成岩体振动和破坏，动力将岩体抛向井巷，同时发出强烈声响，造成支架与设备、井巷的破坏，人员的伤亡等。冲击矿压还可能引发其它矿井灾害，尤其是火灾、水灾和

2、干扰通风系统等，强烈的冲击矿压还会造成地面建筑物的破坏和倒塌等。随着矿井开采深度的增加，冲击矿压动力灾害的危险也在逐步增加，冲击矿压问题也将越来严重。一、冲击地压现象、发生条件和机理：冲击地压是采场周围煤岩体，在其力学平衡状态破坏时，由于弹性变形能的瞬间释放而产生一种以突然、急剧、猛烈破坏为特征的动力现象。冲击地压发生的过程是煤岩的流变到突变的过程，产生的脆性破坏是载荷发生跳跃、应力总和超过极限，发生立即破坏（突变)。冲击地压发生主要取决于：煤岩体的冲击倾向性、开采区的应力水平和关键岩层的运动以及构造活化等因素的综合作。冲击地压发生的机理：（1）冲击应力场机理：应力是否达到能够发生冲击

3、地压的应力水平、高应力差水平以及分布规律。（2）关键岩层运动机理：关键岩层是指运动可能引发冲击地压的岩层或岩层组，也可称为冲击性岩层；（3）冲击性构造活化应力场机理：构造活化是诱发冲击地压的重要因素。二、冲击地压的防治措施及管理：1、冲击地压的预测和检测冲击地压的预测方法，大致可以分为两类：一类是区域预测方法，包括经验类比法；第二类是局部检测法，主要包括钻屑法，电磁辐射检测法，还有煤岩体变形观测法（顶板动态、围岩变形）、煤岩体应力测量法（相对应力测量，绝对应力测量）、流动地音检测法、岩饼法等；此外还有地音系统监测法和微震系统监测法，以及其它地球物理方法（地温、地磁等）。采掘工作面根据地

4、质构造、物探资料和采掘过程中发现有异常、检测超标和数据异常的地区应进行超前预报和超期探测，并制定出有效的治理方案和措施。2、冲击地压煤层揭露煤层措施根据《冲击地压煤层安全开采暂行规定》，"当巷道接近有冲击危险性煤层或应力集中区时，必须制定防冲措施，进行卸压处理"之规定，当巷道即将揭露具有冲击危险性的煤层时，必须严格按以下措施执行：①、巷道即将揭露煤层时（分从上部、下部、正面三种情况），必须根据施工现场地质资料，在距离煤层垂直距离约5m时，进行超前探测，查清距离煤层的准确距离。②、当岩柱厚度为3m时，首先打检测孔，如果煤粉不超标，可以正常揭煤。③、如果煤粉超标，必须进行卸压。卸压孔采用孔

5、径不小于75mm钻头进行卸压，扇形布置3个孔，孔进入煤体深度不能少于10m。卸压后，煤粉检测不超标，方可正常掘进。3、掘进工作面的一般卸压措施掘进工作面在掘进前必须进行卸压，卸压分为工作面和两帮正常卸压①、掘进工作面防冲措施在掘进工作面打卸压钻孔，每次施工三个孔，断面中心距巷道底板不小于1m的位置，孔距1.0m。工作面卸压钻孔必须保证超前卸压深度不小于10m（根据煤层的采深，冲击倾向不同，超前卸压的深度进行调整），钻孔直径不小于75mm。卸压钻孔的方向要平行于层面，垂直于煤壁（特殊构造地段平行于煤层倾斜方向）。②、巷道两帮防冲措施巷道两帮每隔5m各打一个直径不小于75mm卸压钻孔，孔深

6、不小于12m，布置在距巷道底板不小于0.5m的位置，两帮卸压孔距迎头最大距离不得超过7m。巷道两帮所有卸压钻孔的方向都要平行于层面，垂直于煤壁（特殊构造地段平行于煤层倾向）。③、卸压效果检测采用煤粉检测法检验卸压效果，根据打钻过程中的压力显现程度和煤粉量是否超过临界值决定是否采用二次或多次卸压，具体的方法如下：工作面每掘进15～20m（即上次检测孔距迎头距离达到30～40m）或距上次施工的检测孔时间达到一周必须在巷帮距工作面15～20m施工一对检测孔，距工作面50m施工一对检测孔，检测孔位于为两卸压钻孔中间。如果煤粉量超标必须在检测孔附近打大直径钻孔进行二次卸压。工作面和两帮卸压后，在

7、工作面前方和巷帮两侧形成保护带，在掘进过程中减少了冲击地压发生的危害。4、掘进工作面的压力集中区域的卸压和压力释放措施对于高应力区，一般采取的方法是大直径深部卸压和深孔爆破两种措施。大直径钻孔孔径不低于110mm，孔深不低于20m（可依据煤层的冲击倾向性鉴定和煤层埋深、顶底板特性等多种因素，酌情调整）。在这里特别强调一下，大直径深孔卸压不能缓解冲击压力时，方可进行深孔爆破，深孔爆破一定要制定专门的措施和具体的规定。5、掘进工作面留底煤或在煤层顶