浅谈兴阜煤矿冲击地压防治方法

浅谈兴阜煤矿冲击地压防治方法

王庆生

阜新矿业集团兴阜煤矿王庆生

摘要：介绍了阜矿集团公司矿井冲击地压情况，并对针对阜矿集团兴阜煤矿现状进行分析，剖析原因，从理论和实践的角度分析总结提出防治对策和可行性技术方案，并对冲击地压防治技术前景预测。

关键词：冲击地压；防治对策；可行性技术；前景；

引言

阜新地区煤矿发生冲击地压，造成人员伤亡，设备损坏，巷道破坏，其破坏程度十分严重，直接影响到煤炭生产，威胁到井下工作人员的人身安全。在阜矿集团，除兴阜煤矿之外，尚有五龙矿、恒大集团等矿井，煤层均具有发生冲击地压的倾向，存在发生冲击地压的隐患。我根据阜矿集团的兴阜煤矿发生冲击地压的情况，研究本矿冲击地压的基本特点，总结本矿井发生冲击地压的规律。为采取有效措施进行监测、防治，提供理论基础和依据，保证阜矿集团的煤炭安全生产。

一、兴阜煤矿冲击地压的基本特点

1、发生冲击地压事故的区域地质构造复杂，处于兴阜向斜轴附近，地应力较大，瓦斯含量高，瓦斯压力大，煤层及其顶底板积聚了大量的弹性势能，煤体受到采掘活动的扰动，弹性势能释放，发生冲击地压，造成巷道局部顶煤冒落。

2、采区内巷道相对集中，布置不合理，中间入风道在掘进过程中引起应力重新分布，造成局部巷道压力大，部分巷道压垮变形。

3、从开采实践过程统计看，诱发冲击地压的原因有：放炮、回柱放顶、拉架子、顶板初期与周期来压、打注水眼及注水过程中、巷道拉门与贯通、巷道翻修时等。

4、从上下层位及采动关系看，符合集中煤柱的不规则留设和解放层开采的规律，当采掘面接近破断角影响带和离开影响带时，冲击地压突然增加，盆沿效应特别明显。

5、从地质构造看，由于两轴之间，成双倾斜构造，冲击地压来压强烈，背斜轴部及向斜轴部，煤质破碎压力大，而两轴外单斜构造部分，压力明显变小。所以在轴部及两周间要加强防治工作。

6、由于兴阜矿具有特殊的地质条件，采区位于露天边坡下，受露天深部开采边坡有自然下滑倾向，整体矿床受采动影响向下错动，活动期间前、后15天，冲击地压来压频繁并剧烈。另外，开采煤层为太下和太上层群，两层累厚13--60米，平均40米，采用放顶煤采煤法采动后，按4--8倍采高冒落带计算，冒落带高度80--240米，则变坡底部地表直接位于裂隙带，整个边坡处于下沉带。从这两个特性看，井下采动诱发的冲击地压的发生，会影响煤层上覆岩层的运动及地表的移动，边坡的错动必然引发井下的冲击地压发生，从现场观测数据的简单分析看，地表的移动与发生冲击地压时间上具有一定的辩证关系。

二、防治冲击地压的措施

1、树立生产必须服从于防冲的意识生产必须服从于防冲工作。一是确保防冲所需人、财、物；二是防冲工作与生产发生矛盾时，要把防冲工作作为安全生产的前提，职能部门相互配合，正确处理好防冲与生产的关系。

2、加强职工培训教育，提高冲击地压认识水平对施工作业人员进行冲击地压方面的安全培训教育，进入冲击地压危险区域的员工必须接受冲击地压防治知识培训，持证上岗。冲击地压矿井建立健全防冲机构，打造过硬防冲队伍，确保各项防冲措施的落实，保证防冲工程进度和质量。

3、搞好冲击地压预测预报，做到防患于未然采用综合的预测预报手段，建立多参数预警识别系统，提高预测预报的准确率：①严重冲击危险区域必须建立KBD5和KBD7电磁辐射监测系统，进行实时监测，并着手建立微震监测系统。②掘进工作面采用钻屑法进行预测预报。每次施工测试孔1--2个，每个测试孔8--10m，测定每米钻粉量，临界指标5kg/m。无冲击危险，每次可掘进3--5m，留5m超前距，不准留有空白带。③采煤工作面所属巷道，采用电磁辐射法和钻屑法进行预测，每天预测一次。测试范围为工作面两顺超前200m，每20m布置一个测孔和测点，当有冲击地压趋势时，必须立即停止危险区域内作业，采取措施进行卸压解危。④对采区以外有严重冲击地压倾向的巷道，采用电磁辐射法进行预测，并对当天所测数据进行整理分析，当有发生冲击地压的倾向时，及时加强采取解危措施，直至措施有效。

4、加强主动防御工作，提高整体防范水平（1）优化生产布局，减少应力集中区。优先进行解放层开采；不具备解放层开采的，800m以深原则上“一个采区布置一个工作面生产”，工作面动压影响以0.4倍采深为采掘活动半径；重点避免相邻矿、邻近采区和煤层之间超强度开采和无秩序开采。（2）加强冲击地压地区巷道支护改革。推行无煤柱支护和沿空送巷支护技术，高应力区采取“先卸压、后强支”的支护理念，强冲击地区采取全封闭式高强度支护形式；在集中应力比较大的巷道岔口处，采用巷道垛式支架加强支护；固定岗位和人员集中地区建筑防冲硐室。（3）所有进入冲击危险区域的人员必须佩带防冲衣、防冲帽。

5、采取“五位一体”的冲击地压总体防治措施“五位一体”即：安全培训、预测预报、防治措施、防治措施的效果检验、安全防护。安全培训是指加强管理、完善制度、健全机制、强化职工培训，加强队伍建设，提高主动防治的意识；预测预报是对有冲击地压危险的区域进行监测和预报，为防治措施提供指导；防治措施包括主动防范和主动解危措施，一般指优化生产布局、减少应力集中、加强巷道支护等措施减少冲击地压的发生和采取卸压爆破、煤层注水、钻孔卸压等方法弱化冲击程度，形成防冲保护带；防治措施的效果检验是对防治措施的效果采用电磁辐射和钻屑等方法进行冲击危险性检验，各项指标均在临界值以下才能正常生产；安全防护是指在采取防治措施后仍然不能完全杜绝冲击地压发生，为降低冲击地压发生时造成的人身伤害所采取的各项安全防护措施。

6、加强与科研单位合作，搞好基础理论研究。集团公司积极与各个矿业大学、煤科院等合作，对中部矿井深部开采冲击地压综合防治进行立项研究，进行联合攻关，为矿井安全生产提供可靠的理论依据。

三、冲击地压治理技术

1、合理选择开拓布置及开采方法

控制冲击地压实现的应力条件,是控制煤矿冲击地压发生的关键。合理的开采布置和开采方法可以避免形成高应力集中和能量大量积聚,防止冲击地压的发生。

2、开采保护层

在进行多煤层开采时,先开采没有冲击危险的煤层(保护层),目的是解放有冲击危险的煤层,从而降低冲击地压的潜在危险性。

3、煤层预注水

煤层预注水的目的是通过水的物理化学作用改变冲击煤层的物理力学性质,降低煤层的冲击倾向性和应力状态。

4、厚层坚硬顶板预处理

厚层坚硬顶板极易引起冲击地压,目前较为有效的处理方法是顶板注水软化及爆破断顶。

5、卸压爆破

卸压爆破是对具有冲击地压危险的局部区域用爆破方法减缓其应力集中程度的一种解危措施,是主要的措施之一。装药结构如图2所示。

6、钻孔卸压

钻孔卸压是利用钻孔方法消除或减缓冲击地压危险的一种解危措施。钻孔卸压的实质是利用高应力条件下煤层中积聚的弹性能来破坏钻孔周围的煤体,使煤层卸压、释放能量,消除冲击危险。

7、爆破诱发

爆破诱发是在宏观判断存在冲击危险或监测到有冲击危险的情况下,利用较多药量进行煤层爆破,人为地主动诱发冲击地压,使冲击地压发生在一定的时间和地点,从而避免被动受冲击地压损害的一种解危措施。

四、冲击地压防治技术前景预测

目前,国内外绝大多数具有冲击危险区域的预测预报及治理方法基本上是单一的、局部的、间断的和被动的,很少能形成一套完整的防治体系。但由于冲击地压发生的机理不同,不同矿井冲击地压的成因和显现特征也不同,即使同一矿井,由于地质构造(变化)、开采条件和开采方法的差异,冲击地压的成因、性质、特征、震源部位和破坏程度也不相同。因此,既不能用同一机理去解释不同冲击地压的成因和现象,也不能用单一方法或措施去预测和防治冲击地压。当今的世界,科学技术迅猛发展,一道又一道难题被相继攻克。在冲击地压防治领域,综合取代单一,连续代替间断,主动代替被动,将是一种必然趋势。(1)在预测预报领域,将抛弃一些传统的、费时费力的、精度低的预测预报方法,采用高科技手段建立起一座集地球物理、采矿工艺、矿山地震监测、微地震监测、电磁辐射监测于一体的全方位、多功能、覆盖范围广的“立体监测平台”,给井下监测安上“电子眼”,在地面控制室内就能提前预测出将要发生的冲击地压的准确时间、地点和强度。(2)治理方面,在高精度预测和传统治理方法的基础上,模拟钻孔卸压和爆破诱发中的“引流”机理和电流原理,将煤岩体内积聚的大量变形能和弹性能沿特殊的“通道”定向收集、利用,变废为宝,不仅实现煤矿循环经济的可持续发展,而且将冲击地压消灭在萌芽状态。

五、结语

阜矿集团兴阜矿冲击地压灾害严重，但有一定的规律可寻，在国内外绝大多数具有冲击危险区域都一定的规律，只要树立冲击地压可防、可控、可治理念，深入研究、加大投入、超前防范、综合治理，一定能够取得显著成效。