千米深井冲击地压防治技术与实践

7月25日徐矿集团生产技术部黄志彬汇报提纲•一、徐矿集团冲击地压情况概述•二、徐矿集团冲击地压防治方法••三、徐矿集团今后防冲工作打算一徐矿集团冲击地压情况概述徐矿集团有着130多年的煤炭开采史，目前，徐州本部煤炭资源接近枯竭，在生产的6对矿井均已进入千米开采，其中张集煤矿延深采区主水平达-1260m。徐州本部自1991年首次发生冲击地压以来，已先后有5对矿井发生了54次冲击地压，其中造成人身伤害12次，工亡10人；累计破坏巷道2843m。54次煤层49次岩层5次回采28次掘进25次修护1次深部53次浅部1次1、分布特征2、主要原因冲击地压⑴冲击倾向性35组煤岩层冲击倾向性鉴定只有3组煤岩层无冲击倾向，其余均具有弱及以上冲击倾向性，达91.4%。⑵开采深度90年代以后，徐州本部矿井全部进入-500m以下开采，并以每年25～30m的速度递增，现均已进入千米开采。深部地应力高。⑶上覆煤柱7、9煤联合开采，层间距25m左右。在7煤煤柱下方掘采9煤时，应力叠加。2、主要原因⑷巷道密集7、9煤同采区两翼跳采，巷道密集，平面、立体交叉多，巷道应力集中。冲击地压⑺地质构造断层、向背斜、煤层分叉及合并等构造较多，地质条件复杂，构造应力明显。⑸厚层坚硬顶板较多采掘区域顶板分布厚度10m以上的厚层砂岩，顶板蓄积能量大。⑹开采扰动采掘活动集中，开采扰动，动静荷载频繁。二徐矿集团冲击地压防治方法集团公司董事长总经理总工程师安全生产副总经理技术中心安全监察部教培部规划部生产技术部副总工程师矿井防冲机构1、管理防冲⑴组织体系2010年“张双楼煤矿7·30”事故后，徐矿集团生产技术部成立了冲击地压防治专职防冲科，各矿井相继成立冲击地压防治专职部门，配备防冲专职、专业人员，形成了职责明确、防治专业的组织体系。⑵管理制度：1个规范、2个规定、3个办法冲击地压危险采区设计与实施规范冲击地压防治管理规定微震监测系统管理规定冲击地压危险性评估办法防冲安全生产标准化标准及考核评级办法防冲安全程度评估标准及考核评级办法1、管理防冲冲击倾向鉴定预测预报冲击地压防治个体防护效果检验解危措施开采设计优化冲击危险评估冲击危险区域划分2、技术防冲⑴防治程序⑵防治程序的具体做法a、冲击倾向鉴定通过鉴定，划定冲击地压煤层和冲击地压区域。2、技术防冲指标强冲击弱冲击无冲击动态破坏时间DT/ms≤5050~500＞500冲击能量指数KE/kJ≥5.05.0~1.5＜1.5弹性能量指数WET≥5.05.0~2.0＜2.02、技术防冲b、开采设计优化徐矿集团与中国矿业大学联合编制了《徐州矿务集团公司冲击地压危险采区设计与实施规范（试行）》，并于2012年3月23日起试行。从冲击地压危险性评估、巷道及硐室布置、巷道掘进、工作面回采、冲击地压监测及治理、图纸资料等方面对设计与实施做了规范和要求。据此优化设计、规范操作，使冲击地压防治工作超前、主动、有序。2、技术防冲强冲击中等冲击弱冲击无冲击c、冲击危险性评估徐矿集团规定采掘工作面施工前，均需按照“整体定性、分段定级”的要求进行冲击地压危险性评估。中等一般轻微严重整体定性分段定级2、技术防冲d、装备监测近年来，徐矿集团在钻屑检测的基础上，发展了装备监测。先后引进使用了电磁辐射仪、微震和应力在线监测系统等先进装备，预测预报水平不断提高。电磁辐射仪：1999年三河尖煤矿与中国矿业大学合作在全国率先试用电磁辐射仪进行冲击地压预测预报工作，徐州本部矿井累计配置KBD5电磁辐射仪28台。2、技术防冲微震监测系统：6对矿井均安装使用了SOS或KZ系列微震监测系统。2013年1月与中国矿业大学合作，又实现了微震测系统的远程联网。远程联网平台具有实时显示、数据下载、分析预警等功能。实时显示：微震监测surfer平面报表、plot曲线报表、实时波形信号；数据下载：微震数据库及波形文件；分析预警：用“SEISGRAM”及“MULTILOK”软件分析波形文件；用“3DView”分析数据库，进行微震数据统计及定位。微震远程监测平台微震远程监测平台应力在线监测系统：三河尖、张双楼、张小楼三对矿井3个工作面使用了KJ550煤矿冲击地压监测系统。根据三河尖煤矿7439工作面使用情况总结，浅孔测点黄色预警值为9MPa，红色预警值为13MPa；深孔测点黄色预警值为11MPa，红色预警值为15MPa。2、技术防冲应力监测云图2、技术防冲e、卸压解危煤层钻孔卸压：钻孔设备有ZQJ/ZQJC气动架柱式、CMS和ZDY系列等高效钻机，共配置40余台。卸压钻孔直径一般在100mm以上，分段定级评估为中等以上冲击危险的区段实施超前预卸压，先卸压再监测，提高可靠程度；现场有动力显现或检测（监测）数据超标的，必须进行卸压解危，把卸压规定为采掘工程的必要程序；上覆煤柱等复杂条件下，加深、加密、重复套孔卸压。张小楼井95208工作面采取了中深孔、短孔、套孔相结合的综合钻孔卸压措施，孔间距平均为0.8m，卸压效果良好，目前工作面已安全回采结束。近两年卸压钻孔年工程量均在100km以上。2、技术防冲煤层高压注水：研究应用注水胶囊、PD材料、聚氨酯AB胶、水泥浆等多种封孔技术，推广煤层高压注水。冲击地压危险回采工作面提前30d、超前工作面100m进行6MPa以上的高压注水。张双楼煤矿7121工作面实施了长短孔结合的全覆盖高压注水，工作面煤层含水率检测达到规定要求，两道钻屑检测一般4～5m煤粉潮湿，卸压效果良好。2、技术防冲2、技术防冲煤层爆破卸压：主要用于钻孔卸压不理想和底煤超过2m情况下的补充卸压。爆破孔采用风动煤钻、1m麻花钻杆、φ42mm钻头施工，单排布置、深度10m、间距5m，每孔装药3.0kg。岩层爆破卸压：主要用于坚硬或高应力区围岩的增强卸压。爆破孔采用气动锚杆钻机钻孔，顶板沿巷道两侧肩窝布置，每组2个，孔径42mm、间距5m、仰角75°、深度17m，每孔装药6Kg；底板沿巷道三花布置，孔径42mm、间距5m、俯角75°、深度6～8m，每孔装药3Kg。2、技术防冲f、效果检验严格执行效果检验制度，未经检验或检验指标超标均不得组织生产，此规定已纳入集团公司“安全红线”管理，触犯的责任人给予免职或解除劳动合同。3、培训防冲g、个体防护所有人员做到熟悉防冲知识、规程措施和避灾路线；自觉遵守“危险区域人员限入、远距离作业”等制度；休息时应避开应力集中区，保持站立，禁止坐姿、依靠巷道帮部或其它物品休息；冲击危险严重的区域，作业人员佩戴防冲头盔、防冲背心，在发生冲击地压的情况下，保护身体重要部位不受伤害。3、培训防冲⑴开展全员培训冲击地压矿井每年至少举办1次全员冲击地压学习培训活动，并组织考试，提高全员防冲意识。先后编发了《冲击地压灾害防治知答》、《冲击地压防治学习资料》等员工防冲手册，全面普及防冲知识。⑵编发防冲手册3、培训防冲⑶突出专业培训多次邀请中国矿业大学窦林名、北京科技大学姜福兴等教授为各矿管理干部进行技术讲座，提升冲击地压防治的管理水平。同时对防冲监测、钻机工进行了培训取证，累计439人取得了防冲监测、钻机工安全资格证，做到持证上岗、正规操作。三徐矿集团今后防冲工作打算•1优化设计，开采解放层多层煤开采，下层采区巷道受上层采动、采空区两侧和煤柱的应力叠加影响严重。为降低应力叠加引起冲击地压的危险性，尝试先采上层采区煤柱解放层，在其底板布置下层采区巷道。•2、超大直径钻孔卸压徐矿集团卸压钻孔直径普遍在108～125mm，为提高厚煤层卸压效果，对煤厚大于2.0m的煤层，实施中短超大直径钻孔卸压，深度20m、孔径150mm左右。•3、强力顶板深孔爆破厚层坚硬顶板、采区煤柱高应力区冲击危险严重，依靠钻孔卸压或浅孔爆破不能有效降低冲击危险时，试验强力顶板深孔爆破，切断应力传递、降低应力集中程度。•3、强力顶板深孔爆破目前我们已在张双楼煤矿-630m延深轨道下车场、7121工作面材料道试验了9孔，采用ZLJ-350/ZDY1900S[型钻机钻孔，爆破孔径89mm、孔深28～100m；炸药为二级煤矿许用乳化炸药，防静电塑料壳包装，直径60mm、长度300mm，单位重量0.85kg/筒，采用连接套联接；每孔装药11.9～52.7Kg；导爆索为煤矿许用防水抗拉导爆索；封孔结构为刚—塑—刚方式，刚性封孔材料为专用堵孔水泥，塑性封孔材料为水泥及黄土细沙。•4、超前应力规律研究深部工作面，特别是厚煤层工作面超前应力强度和影响范围与浅部相比发生了较大变化，借助应力在线监测、矿压观测等方法，对其规律进行研究，以此指导优化防冲监测与卸压范围等参数和合理确定工作面的停采线位置，意义重大。•5、冲击危险支护匹配技术研究目前深部巷道支护方案多未考虑冲击地压影响因素，不同冲击类别、不同冲击等级均采用同样的支护参数，不合理、不科学，有必要开展冲击危险支护匹配技术研究，试验不同冲击危险巷道采用不同的支护方案。