冲击矿压防治技术研究.docx

冲击矿压防治技术研究冲击矿压防治技术研究0 0前言前言煤矿开采过程中，在高应力状态下积聚有大量弹性能的煤或岩体，在一定的条件下突然发生破坏、冒落或抛出，使能量突然释放，呈现声响、震动以及气浪等明显的动力效应。这些现象统称为煤矿动力灾害，是煤矿重大灾害之一。目前，我国的冲击矿压及矿震灾害十分严重，近年来，随开采深度增加，此类灾害有加重的趋势。在高突矿井冲击矿压现象所引发的灾害后果更为严重，已成为制约煤矿安全生产新的灾害，是煤矿行业发展的重大障碍。双煤集团东荣二矿即是如此，在二水平 17#煤层七面下料道进行巷修时，发生多次冲击矿压现象。1.1.东荣二矿冲击矿压事故调查分析东荣二矿冲击矿压事故调查分析东荣二矿是始建于 1995 年，设计生产能力 1.5Mt/a，2000 年达产后又于 2004 年经过扩建生产能力提升至 2.4Mt/a。随着矿井向深部开采，矿井接续紧张问题的出现，造成回采巷道布置的不合理，从而使煤岩层应力集中，矿山压力现象显现逐渐增大，并且出现了冲击矿压的动力现象。通过对近期发生的 4 次冲击矿压事故现象调查发现，4 次事故发生时的特点如下且基本相同：（1）事故发生前没有明显前兆，速度快；（2）事故发生时伴有巨响，有气浪；（3）事故发生后有大量煤体抛出，严重堵塞巷道，破坏严重。4 次事故的发生地点如图 1 所示，从图中可以看出 4 次事故的发生地点均在 16 层的残留煤柱附近。图 117 层七面下料道冲击矿压事故统计图2.2.东荣二矿冲击矿压事故原因分析东荣二矿冲击矿压事故原因分析2.1 形成原因根据发生冲击矿压的地点所处位置初步分析，在南二下延采区 17 层七面下料道，上方为 2005 年末回采完毕的 16 层八面所遗留的煤柱，且属于孤岛煤柱，煤柱集中压力大；该条巷道上帮又处在 17 层六面采空区保护煤柱内，煤柱集中压力也相当大，该条巷道正处于此煤柱压力增高区下。由于 16 层老顶均为砂岩，强度比较大，所以，老顶在 16层八面的悬顶面积比较大，由 16 层八面遗留煤柱向 17 层六面采空区保护煤柱和 17 层七面下料道顶板传递压力增大，且在 17 层六面采空区保护煤柱里造成应力叠加，导致该煤柱所承受的压力积聚增加，进而在 17 层七面下料道上帮出现矿山压力增大。又因为 16、17 层之间的岩性均为砂岩，强度比较大，所以造成 17 层七面下料道上帮矿山压力增大，上帮发生弹性变形。而东荣二矿在巷修时，采用了打木贴帮柱的支护方式，木支护属刚性支护，木贴帮柱严重限制了巷道上帮的弹性变形，这就为形成冲击矿压创造了动力条件。2.2 诱发原因由于 16 层九面的回采的采动影响，使 16 层老顶重新活动，产生地震波，16 层九面回采至 16 层八面所遗留的煤柱右边界时，遇到断层，采面过断层要放炮震动岩石层，产生震动波。地震波与震动波相互作用于 17 层七面下料道的顶板，震动波使贴帮木柱松动，地震波使顶板瞬时沉降，故形成冲击矿压的诱发条件。3.3.冲击矿压防治措冲击矿压防治措施施冲击矿压常用防治措施如表 1 所示表 1常用治理措施汇总表类别防范措施解危措施防护措施作用原理避免形成高度应力集中，避免产生能量积聚的条件，预先改变煤岩冲击倾向降低应力梯度，创造能量释放条件，破坏煤岩结构避免造成灾害事故措施名称开采解放层合理的开拓开采布置煤层预注水煤层超前松动爆破顶板预注水顶板超前爆破煤层卸载注水煤层卸载爆破煤层松动爆破煤层卸载钻孔顶板爆破处理底板爆破处理加强支护宽巷掘进爆破工艺制度控制结合东荣二矿实际情况以及地质资料分析确定，16 层的残留煤柱 50m范围内为应力增高区，该区域以下的 17 层七面以及七面下料道为冲击矿压发生区域。针对此区域，在未发生冲击矿压但存在发生危险的区段采用常用的治理措施，考虑到现场作业条件及经济因素确定采用煤层卸载注水的方法来降低煤层中的高应力；在已发生过冲击矿压的区段，为了防止更严重的冲击矿压事故发生，设计了侧拱切护式 U 型钢可缩支架来对该特殊区段进行支护以保证巷道的正常使用。4.4.结语结语（1）现场工业实验结果表明，该治理措施有效地制止了东荣二矿 17层七面下料道中冲击矿压事故的再次发生，必免了灾害性事故的蔓延，给东荣二矿的安全生产做以保障，同时有着明显的经济效益。（2）经过此次事故的发生，让该矿认识到了合理布置采准巷道的重要性。