高瓦斯矿井深部采区冲击矿压预测及治理研究-论文.pdf

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1、煤矿现代化2014年第4期总第121期高瓦斯矿井深部采区冲击矿压预测及治理研究王广帅1,2李洪彪(1．太原理工大学矿业工程学院，山西太原030024；2．潞安集团余吾煤业公司，山西长治0461003．中国平煤神马能源化工集团梨园矿，河南平顶山467500)摘要冲击地压是一种严重的煤(岩)失稳现象，其造成的危害巨大。以某深矿三采区为研究对象，分析了引起该采区冲击地压的主要因素；运用冲击危险状态等级综合指数法判定三采区整体属于中等偏弱冲击危险；通过对煤体上方支承压力分布进行分析确定三采区孤岛X--作面具有一定的冲击危险}生。针对三采区开采状况和地质条件，提出了通过

2、煤层注水、危险区域划定、爆破卸压等途径来进行预防冲击地压。关键词深井采区；冲击地压；预测；治理中图分类号：TD324文献标志码：B文章编号：1009—0797(2014)04—0049—03冲击矿压是井下围岩突然破坏，引起剧烈震动并伴有大量煤岩体抛出的一种现象。随着煤矿开采深度的增加，冲击地压发生的危险性也逐渐增加，特别是对于一些老矿区而言，冲击地压发生的频率和造成的危害性也越来越大。冲击地压明显的特点是具有突发性、瞬时振动性和巨大破坏性，因而冲击地压一直是采矿界的研究重点，但对于其发生的机理图2该矿二水平三采区概况及工作面布置一直尚有争论，而冲击地压的危险性

3、评价、预测预报2．1冲击地压危险性因素分析等工作也尚不成熟¨l。]。山西某矿属于典型的深井开(1)开采深度：冲击地压理论研究表明，随着开采，其二水平三采区采深已超过900m，冲击矿压显采深度的增加，煤岩体中聚集的弹性能也相应增加，现日趋强烈，研究该深井冲击矿压难题，有利于确保冲击地压发生的可能性也就越大。有资料显示，当开该采区工作面安全高效开采。采深度超过500m时，冲击地压发生的可能性急剧增大。三采区大部分区域开采范围深度在800m以上，l研究背景和采区概况甚至某些区域开采深度达到了920m，故冲击地压发该矿于1983年建成投产，可采储量1．73亿t，目生可

4、能性极大。前年产能为300万t，目前开采的二水平三采区为主(2)顶板岩层结构：理论研究表明，煤层上方坚硬、采煤区。三采区是该矿二水平设计首采区，属高瓦斯厚层状岩层是诱发冲击地压的重要因素。三采区直接采区，在工作面回采过程中发生了局部煤炮和振动顶为粉砂岩，基本定为粗粒砂岩，该直接顶和基本顶岩现象，在个别地带还出现了煤壁大面积冒落、支架歪层厚度较大，且普氏硬度系数较大，能够积聚大量的弹斜移动等现象，在掘进工作面施工迎头的前、后煤体性能，在开采扰动的作用下，岩层会发生破碎和滑移，中常有煤炮声响，打钻时偶尔出现夹钻、卡钻等动力造成储存的弹性能瞬间释放，引起冲击地压。现

5、象，这些现象表明三采区具有明显的冲击地压倾(3)地质构造：实践证明，地质构造是引起冲击向。目前，该采区所布置的31020、31060和31120工地压的重要因素，冲击地压常发生在断层附近、向斜作面已经回采结束，剩下的31040和31080工作面轴部、煤层变化带等。该矿三采区东翼有方山逆断为尚未开采的孤岛工作面。该采区回采的煤层为山层，采区内煤层走向在N：270。～320。，平均倾角为西组15号煤层，煤层厚度为4．6～20．54m，平均为25o东、西部煤层厚度变化较大，倾向呈北东斜向单7．4m普氏硬度f-1．91，煤层赋存较稳定，局部夹有斜构造，局部含有中、小型

6、褶皱和断裂构造发育带，0．1～0．5m的碳质泥岩；煤层直接顶为均厚5．4m，f_4．这些都给三采区发生冲击地压提供了有利因素。0～7．0的粉砂岩，基本顶为为均厚12．5m，f_7．0～13．6(4)开采条件：研究发现，若采区工作面设计不的中粒砂岩。三采区基本概况见图1所示。合理、区段煤柱留设不当等也会增大冲击地压发生的概率。该矿三采区31040和31080工作面为孤岛2冲击地压危险性分析工作面，受到两侧采空区残余应力的作用在顶板和·49·煤矿现代化2014年第4期总第121期煤体内储存了大量弹性能，相应增大了冲击地压发峰值位置位于工作面煤壁前方6-25m，冲击

7、危险性生的危险性。急剧升高。但是，两孤岛工作面采场空间较大，且安2．2冲击地压危险性评定装有液压支架，有效降低了工作面冲击危险I生。2．2．1采区冲击地压危险性评定拟采用冲击危险状态等级的综合指数(W)法对三采区冲击地压危险性进行评价[41：W=max{WI1，w『2}；W1=Wi／wi一；i=lI_ln2na图2三采区孤岛工作面内帮煤体上方支承压力分布示意图、r1’一Wa=w／w孤岛工作面回采后，顶板会出现初次来压和周式中：ww为地质因素、开采技术影响下冲击危险期来压。在工作面初次来压时，顶板来压步距较大，状态等级评定指数；采空区上方顶板运动自由空问较大，且

8、煤壁前方煤将表2和表3数据带人公式进行