砥砺创新奋力前行防治煤矿冲击地压高家堡煤矿冲击地压防治介绍

刘虎砥砺创新、奋力前行，防治煤矿冲击地压——高家堡煤矿冲击地压防治情况介绍高家堡矿井概况目录健全机制体系，保障防冲工作强化监测预警，确保防冲有效一二三四区域局部防治，护航矿井生产五总结规律经验，指导安全生产六创新防冲技术，体现智能高效一、高家堡矿井概况高家堡矿井位于国家规划的十三个大型煤炭基地之一的彬长矿区西北部，矿井坐落在咸阳市长武县境内，南距长武县城13公里，东距咸阳市178公里、距西安市198公里，北邻甘肃省庆阳市宁县。工业广场选择在长武县地掌镇齐宇河村东、西平铁路长武火车站以南，占地面积560亩。高家堡矿井是山东能源淄矿集团在陕西彬长矿区开发建设的第二对现代化大型矿井，井田面积219平方公里，地质储量为9.7亿吨，设计可采储量为4.7亿吨,主采4煤层，可采区平均煤厚9.43米。设计生产能力为500万吨/年，服务年限为62.5年。矿井地质条件复杂，具有井深水大、高地压、高地温、高瓦斯、高承压水、软岩、煤层易自燃等自然灾害。一、高家堡矿井概况井田开拓方式采用立井单水平开拓方式，水平标高+120M，设计全井田共分为13个盘区。井田生产能力矿井设计生产能力500万吨/年。煤层采区情况煤层主要为4煤，首盘区为一盘区，首采面为101工作面。矿井通风情况通风系统设计为中央并列式，主、副立井进风，回风立井回风，通风方式采用抽出式。一、高家堡矿井概况影响矿井冲击地压发生的原因地质因素开采因素组织管理根据天地科技股份有限公司鉴定：高家堡矿井4煤层属Ⅲ类，为具有强冲击倾向性的煤层；4煤的顶底板岩层均属于属Ⅱ类，为弱冲击倾向性的顶底板岩层。精干的防冲队伍2014年12月13日成立冲击地压防治领导小组，设专职副总1人。2015年04月26日成立防冲专职队伍（70人，其中监测人员5人）。2015年07月26日成立防冲办公室，下设防冲研究所（技术人员7人）。二、健全机制体系，保障防冲工作二、健全机制体系，保障防冲工作完善的规章制度防冲各项管理制度冲击地压预测预报制度防冲例会制度冲击地压分析与排查制度防冲岗位责任制防冲隐患排查制度防冲设计规划管理制度************共计40余项规章制度，并装订成册成熟的技术保障矿井、盘区、工作面专项设计防冲评价专家评审、论证矿井、盘区、工作面设计优化安全生产二、健全机制体系，保障防冲工作技术服务合同卸压机具监测设备800万元400万元1500万元累计投入资金2700余万元。二、健全机制体系，保障防冲工作充足的资金保障三、强化监测预警，确保防冲有效经过几年发展，目前矿井已经初步构成了，从全矿井区域监测到采掘工作面局部监测的综合监测预警体系。监测预警体系微震监测工作面顶板监测应力监测区域监测局部监测钻屑监测三、强化监测预警，确保防冲有效11微震监测：划分危险区域，对监测区域危险性的中长期趋势做出判断；ARAMIS微震监测系统:事件记录及定位系统建立了以微震监测技术为主的全矿井区域监测体系。三、强化监测预警，确保防冲有效建立了以煤体应力监测、钻屑法监测及工作面顶板监测为主的局部监测体系。煤体应力监测的对象是煤体中的垂直应力。三、强化监测预警，确保防冲有效钻屑法监测：通过在煤层中打直径42-50MM的钻孔，根据排出的煤粉量及其变化规律和有关动力效应，鉴别冲击危险的一种方法。其理论基础是钻出煤粉量与煤体应力状态具有定量的关系，即其他条件相同的煤体，当应力状态不同时，其钻孔的煤粉量也不同。当单位长度的排粉率增大或超过标定值时，表示应力集中程度增加和冲击危险性提高。该方法可以对危险地点进行定点监测，取单孔不同深度时的煤粉量评价巷道侧向支承压力集中程度及峰值与变化。该方法操作简单方便，但受人为干扰性较大。三、强化监测预警，确保防冲有效工作面顶板监测：KJ216煤矿顶板动态监测系统，主要监测支架工作载荷和围岩离层情况等，评价支架对顶板控制的适应性，结合工作面推进度，实现对工作面周期来压的预测预报等。三、强化监测预警，确保防冲有效防冲日报表矿压微震钻屑应力高家堡矿井“四位一体”日报表结构图四、区域局部防治，护航矿井生产冲击地压防治体系区域防治合理开拓布置及开采方式区段煤柱与底煤的留设局部防治大直径钻孔卸压煤层爆破卸压顶板预裂处理冲击地压显现防护措施1、调整大巷层位布置:一盘区三条大巷设计初均位于煤巷，为降低冲击地压对生产影响，三条大巷调整为岩巷布置四、区域局部防治，护航矿井生产2、减弱地应力对一盘区三条大巷影响，顺地应力方向调整大巷。四、区域局部防治，护航矿井生产3、避免相向开采，盘区重新划分：工作面由双翼改单翼布置；矿井由9个盘区调整为13个盘区四、区域局部防治，护航矿井生产4、开采方式由分层开采变为综放开采，有利于防冲管理。由分层开采调整为综放开采四、区域局部防治，护航矿井生产1、回采工作面间留设6m小煤柱四、区域局部防治，护航矿井生产2、大巷保护煤柱150m四、区域局部防治，护航矿井生产3、严格控制底煤厚度，不能超过2m。四、区域局部防治，护航矿井生产卸压钻孔立体结构布置，有效拦截冲击波参数：1.迎头卸压孔设计深度30M，呈三花布置。2.帮部卸压孔根据危险区域不同分为三类：一是强冲击危险区域，施工双排卸压孔，孔间距0.8M，排间距0.5M，底排孔倾角与煤层倾角相同；二是中等冲击危险区域施工单排孔，孔间距0.8M，倾角与煤层倾角相同；三是弱冲击危险区域施工单排孔，孔间距1.6M，倾角与煤层倾角相同。3.底板卸压孔设计深度施工道岩石为止，间距1.6M。四、区域局部防治，护航矿井生产参数：1.孔深：15m2.装药长度：7m3.封孔长度：8m4.孔间距：5m5.孔径：44mm6.起爆方式：单孔或多孔同时起爆7.躲炮：躲炮半径300m，爆破30分钟后进人查看适用条件：大孔径卸压效果不明显时，对煤层实施爆破卸压四、区域局部防治，护航矿井生产作用：1）破坏顶板完整性—悬顶、来压步距、强度2）降低顶板自然断裂的矿震强度3）降低顶板－煤体－－底板组合系统势能四、区域局部防治，护航矿井生产偏向工作面采空区方向65°施工顶板爆破孔，开展顶板爆破预裂工作。孔深40m，装药20kg，封孔长度为15m。四、区域局部防治，护航矿井生产防止工作面超前支承压力对工作面前方三条大巷的破坏，提前在停采线位置进行顶板爆破预裂，切断应力传递。四、区域局部防治，护航矿井生产针对矿井煤层强冲击危险性实际，购置了ZF16000/22/40型液压支架，大大提高了工作面支护强度四、区域局部防治，护航矿井生产让压环的存在可使锚杆有一个缓冲的空间，可有效防治锚杆过度载荷破断。四、区域局部防治，护航矿井生产煤巷掘进工作面冲击危险区内所有支护锚杆、锚索均应采取固定防崩措施，统一使用不低于12#铁丝，绑扎锚索的每根长度500mm，绑扎锚杆的每根长度400mm，铁丝在锚杆、锚索外露部分缠绕2圈，两端绑在锚网上，铁丝固定端必须拧紧，不能低于3扣，缠绕锚杆和锚索的铁丝均采用“一”字布置。四、区域局部防治，护航矿井生产掘进工作面停掘时，迎头吊挂防护网，防护网一端挂在前探梁前段焊接的钎子上，然后前移前探梁，防护网顶在迎头后，将防护网底端采用倒楔固定，每侧固定一道，锚入迎头深度不小于0.5m，确保固定牢固可靠。四、区域局部防治，护航矿井生产掘进迎头、回采工作面两顺槽煤壁向外150m范围禁止存放刚性材料，常用工具、当班使用的支护材料、应急材料可以放至迎头150m以内，但必须上架码放整齐，并将物料架生根固定四、区域局部防治，护航矿井生产进入煤巷职工必须穿防冲服，戴防冲帽。掘进工作面截割期间，迎头后方50m范围内施工人员不得超过4人；回采工作面封闭管理区内生产期间不得超过3人，检修开放期间50m范围内施工人员不得超过9人。四、区域局部防治，护航矿井生产五、总结规律经验，指导安全生产在开展煤层爆破预裂过程中，由于爆破孔淋水大，不能正常装药，断顶工作一是难以开展。矿井防冲办公室技术人员集思广益，在爆破孔临近位置施工同一尺寸钻孔，分流顶板淋水，减少了爆破孔淋水量，断顶工作得以正产开展。五、总结规律经验，指导安全生产1.回采工作面微震事件主要发生在面前120-150m区域，生产期间微震事件占工作面总事件70%左右。应力峰值出现在工作面前40-70m范围。3.从防冲角度考虑，结合底板岩性，底煤厚度小于2m有利于冲击地压管理。2.根据微震监测系统分析，工作面回采期间，初次垮落和周期来压、见方期间微震能量、频次增加明显，直接顶初次垮落影响时间为3天，基本顶初次来压影响时间为7天，周期来压影响时间为3天。五、总结规律经验，指导安全生产4.从防冲角度考虑，回采工作面间底煤留设宽度在6-8m之间，有利于防冲管理，两顺槽发生冲击可能性较小。5.工作面回采前，在临近采空区侧顺槽开展顶板深孔爆破预裂工作，可减小工作面压力，有利于顶板周期性垮落。六、创新防冲技术，体现智能高效利用高压水射流对煤岩层钻孔内壁进行切割，在钻孔壁上形成切割裂隙，从而提高煤层透气性，减小煤层内部压力，增加了煤体的暴露面积，使缝槽周围的煤体向缝槽产生一定的位移，起到卸压效果。一切在切割、压裂两个程序完成的钻孔内，进行高低压交换注水或者注入其他溶剂，达到增透裂隙和湿润煤体的作用。二压利用水力切割形成的裂缝，结合高压封孔技术，将钻孔封孔后进行高压水力压裂，在高压水的作用下，裂缝向四周发育，从而又增加了煤体裂隙度，使一个钻孔的的裂隙成几何倍数增加，有效的增加煤体的透气性。三注六、创新防冲技术，体现智能高效切割参数：1.孔深：25m2.孔径：94mm3.孔间距：3m4.割缝个数：35.割缝间距：2m六、创新防冲技术，体现智能高效该平台集数据采集、分析、传输于一体，自动采集、分析当前安装的KJ743应力监测系统、KJ216顶板动态监测系统、ARAMISM/E微震监测系统监测数据，对应力集中区域进行预警，提高卸压针对性，更好的指导防冲工作开展。