煤礦衝擊地壓防治技術
王運福
提 綱
1、衝擊地壓發展史
2、礦衝擊地壓防治曆程
3、衝擊地壓的基礎知識
4、 衝擊地壓發生原因
5、衝擊地壓的監測、預警技術
6、衝擊地壓綜合治理措施
1、衝擊地壓發展史
1783年英國（史塔夫礦）在世界上首先報導了煤礦中所發生的衝擊地壓現象。以後在前蘇聯、南非、德國、美國、加拿大、印度、英國等幾十個國家和地區，衝擊地壓現象時有發生。世界上幾乎所有國家都不同程度地受到衝擊地壓的威脅。
在我國，衝擊地壓最早於1933年發生在撫順勝利煤礦。以後，隨著開采深度的增加和開采範圍的不斷擴大，北京、撫順、棗莊、開灤、大同、北票、南桐等礦區的許多礦井，都先後有衝擊地壓現象發生。隨著開采深度的不斷增加，衝擊地壓的危害將更加突出。
1、衝擊地壓發展史
第一階段
時間：1992年—1995年（ 初步認識階段）
開展的主要技術工作：
1、製定規程、技術措施，規範防衝管理；
2、對4層煤進行了衝擊傾向性鑒定；
3、進行了-750水平以上的地應力測量；
4、開展了礦井地質動力區劃研究；
5、進行了地音儀監測應用研究；
6、進行了開采解放層模擬試驗研究；
7、進行了爆破卸壓、煤粉監測等防治方法應用研究；
8、對回采工作麵支護方式進行了改革等。
主要開采2406、1405等工作麵。
第一階段
成果：基本掌握了衝擊地壓發生原因及發生規律，形成並完善了一係列防治措施。
小結：衝擊地壓認識階段，該階段對衝擊地壓的發生機理、防治方法等進行認識、了解，製定適合礦井實際的防治方案，開始初期研究。該階段發生過多起破壞性衝擊地壓事故。
2、華豐礦衝擊地壓防治曆程
第二階段
時間：1996—2001年（建立初步綜合防治體係階段）
開展的主要技術工作：
1、對采場應力進行了三維數值計算；
2、對6層煤衝擊傾向性進行了鑒定；
3、進行了合理開采布置防治衝擊地壓實踐；
4、開展了地音監測係統防治衝擊地壓的研究應用；
5、進行了底板衝擊地壓防治研究；
6、進行了礦震監測衝擊地壓應用研究等。
主要開采了1406、2407、2408等工作麵。
第二階段
成果：與煤炭科學研究總院北京開采所合作的“華豐煤礦深部衝擊地壓預測預報及綜合治理研究”獲得原煤炭部科技進步三等獎。
小結：基本摸清礦井衝擊地壓發生規律，研究形成了適合華豐礦生產地質條件的衝擊地壓綜合防治體係。該階段杜絕了破壞性衝擊地壓事故。
第三階段
時間：2002年—2003年（調整開采方案階段）
開展的主要技術工作：
1、進行了電磁輻射監測衝擊地壓應用研究；
2、進行了深部衝擊地壓研究；
3、實施了解放層開采方案等。
主要開采了3406、3407等工作麵。
第三階段
成果：與遼寧工程技術大學合作的“華豐煤礦深部衝擊地壓研究”獲得中國煤炭學會科技進步二等獎，與中國礦業大學合作的“電磁輻射法評定衝擊礦壓危險”獲得山東省科技進步三等獎等。
小結：礦井采深增加，生產條件發生變化，對礦井衝擊地壓發生規律重新認識、重新研究。2001年末停止了4層煤開采，礦井實施了2年的解放層開采調整方案。
第四階段
時間：2003年—2006年9月（放頂煤開采階段）
開展的主要技術工作：
1、深部大傾角、衝擊地壓煤層放頂煤開采技術研究複雜條件綜放研究;
2、衝擊地壓煤層仿真模擬放頂煤開采技術研究；
3、引進了微震監測係統；
4、開展了衝擊地壓前兆信息研究；
主要開采1409工作麵。
第四階段
成果：與北京科技大學合作的“衝擊地壓前兆信息研究”獲得中國煤炭學會科技進步二等獎，與煤科總院北京開采所、山東科技大學合作的“衝擊地壓煤層仿真模擬放頂煤開采技術研究”獲得山東煤炭科技進步二等獎等。
小結：加大了防衝投入及防衝研究，實施了綜放、綜采技術，安全開采了1409工作麵,該麵自2003年10月10日開始,到2006年10月10日曆時三年,推采長度2260米,期間沒有發生衝擊地壓.礦井進入平穩期。
第五階段
時間：2006年10月—至今（深部衝擊地壓研究與防治階段）
開展的工作：
1、調整礦井開采布局；
2、開展合作，加大對衝擊地壓研究；
3、加大防衝投入，進一步完善防治體係等。
主要開采1410、1411、2409工作麵。
第五階段
成果：與北京科技大學合作的“衝擊地壓預測預報與防治成套技術研究”獲得山東科技廳科技進步一等獎，與遼寧工程技術大學、北京科技大學、煤科總院北京開采所合作的“衝擊地壓預測預報與防治成套技術研究” 獲得2010年度國家科技進步二等獎 。
小結：加大了卸壓開采技術防衝研究，對四層煤實施了一、六層煤解放層卸壓，安全開采1411工作麵700餘米,期間沒有發生衝擊地壓，礦井衝擊現象得到有效控製，衝擊地壓工作進入平穩期。
衝擊地壓---是井巷或工作麵周圍岩體，由於彈性變形能的瞬時釋放而產生突然劇烈破壞的動力現象。常伴有煤岩體拋出、巨響及氣浪等現象。
特征：①突然爆發 ②巨大聲響 ③強衝擊波 ④彈性震動 ⑤煤體移動 ⑥頂板下沉或底鼓 ⑦煤幫拋射性塌落
衝擊地壓煤層----礦井在開采煤層過程中，隻要發生過一次衝擊地壓，該煤層既定為衝擊地壓煤層。
衝擊地壓礦井---礦井在開采煤層過程中，隻要發生過一次煤層衝擊地壓或岩層衝擊地壓（岩爆），該礦井既定為衝擊地壓礦井。
一般衝擊地壓—對生產的破壞後果輕微，不需要進行修複。
破壞性衝擊地壓—對生產造成一定的破壞，需進行修複工作。
衝擊地壓事故—由於衝擊地壓及其伴隨現象（冒頂、瓦斯突出等），造成的人員傷亡事故，或由於井巷或采場被破壞造成中斷工作8小時以上的衝擊地壓。
煤層的衝擊傾向—煤層產生衝擊式破壞的能力，它是煤的固有力學屬性，可以用指標進行度量。煤層具有衝擊傾向是煤層發生衝擊地壓的必要條件。
有強烈衝擊傾向的煤層及有中等衝擊傾向的煤層統稱為有衝擊傾向的煤層。
衝擊地壓、礦震與微震的關係
衝擊地壓——采場與巷道周圍的災害性動力現象
礦震——礦區範圍內有感震的動力現象
微震——采動引起岩體破裂或運動時，產生的動力現象
發生在華亭煤礦的衝擊地壓
礦井地層傾向剖麵圖
煤粉監測：操作方便、效果明顯的一種衝擊危險監測措施。危險判定指標有煤粉量和動力現象。
首先進行標準煤粉量的標定，確定出每一工作麵的危險煤粉量。
實施方法與參數：在工作麵上、下平巷超前100m 範圍內進行煤粉監測，孔間距10m，每天監測一遍。孔深一般7-10m。
危險處理：當監測煤粉量超過危險煤粉量或有卡鑽、吸鑽、鑽孔有異常聲響時，預報有衝擊危險。再利用其它方法進行校核監測，當兩種監測手段均有衝擊危險時，應及時實施卸壓爆破。
鑽屑規律
當鑽孔進入煤壁一定距離處，鑽孔周圍煤體過渡到極限應力狀態，並伴隨出現鑽孔動力效應。
應力越大，過渡到極限應力狀態的煤體越多，鑽孔周圍的破碎帶不斷擴大，排粉量不斷增多。
鑽屑量的變化曲線和支承壓力分布曲線十分相似
電磁輻射監測
非接觸、定向區域性連續監測的寬頻電磁輻射監測係統
現場有災害和無災害危險時的電磁輻射對比
工作麵有衝擊危險時的電磁輻射
微震監測係統 -- ALRAMIS監測係統
2005年底，我礦從波蘭引進了一套16通道ALRAMIS微震監測係統。
ALRAMIS監測係統主要實現對井下信號的監測，共有16個監測通道。係統包括中心站的DTSS信息傳輸係統和數據處理器及布置在井下的12個拾震器。拾震器采集的數字信號通過相應通道的專用線纜傳輸至地麵，經ALRAMIS-WIN數據處理軟件進行信號處理分析。
無煤柱設計
先采解放層
采前遍卸壓
采時要監測
避免同采掘
頂底規律線
構造相遇前
1 上覆岩層的空間結構理論觀點
——（動力災害區域預測）
2 水平應力突變理論觀點
——（礦震及其誘發型衝擊地壓預測）
3 構造應力與采動應力耦合理論觀點
——（已知和未知構造區域動力災害預測）
4 衝擊地壓發生可能性的多因素耦合評價理論
——（實用的動力災害評價方法）
5 衝擊地壓危險區的高應力解除理論觀點
——應力三向化防衝理論（卸壓的標準問題）
6 衝擊地壓監測預警理論
——（基於監測裝備與礦壓理論的監測預警）
——應力三向化防衝理論（卸壓的標準問題）
衝擊地壓防範措施
2、合理工作麵推采方向
工作麵不合理的推采方向易導致衝擊危險增強。因此應使工作麵背向采空區、煤柱方向、斷層方向推采。
同時應防止采掘工作麵相向推采，要預留合理的推采間距。
3、綜放開采技術
綜采放頂煤工作麵走向支承壓力範圍較大，傾向支承壓力向工作麵內部轉移；工作麵處於內應力場範圍內，衝擊傾向相對較低。
綜合治理遵循“23132”的治理方針
即遵循“雙解放”、“三卸壓” 、“一隔離” 治理方針；堅持“三減少”，“兩加強”治理措施，建立完善的衝擊地壓防治管理體係。 。
“雙解放”實施開采一、六上下解放層；
“三卸壓”堅持頂、底板和煤層卸壓，
“一隔離”堅持危險區控製施工人員數量和生產期間封閉隔離製度
“三減少”堅持減少四層煤開采強度、減少煤柱尺寸和減少采掘相互擾動
“兩加強”加強支護、加強個體防護措施
為從根本上治理衝擊地壓，華豐煤礦實施了開采解放層方案，經過接續調整，首先開采弱衝擊傾向且沒有出現衝擊地壓現象的處於4層煤底板的6層煤，然後在解放範圍內開采4層煤。
爆破卸壓是有控製地釋放煤岩體內部集中應力的有效手段，主要采取了淺孔爆破、深孔爆破兩種方式。
“三卸壓”鑽孔卸壓
“一隔離”製度
控製工作麵及上平巷生產人數，正常生產期間，嚴禁人員在上平巷休息、停留，嚴禁從事與防治衝擊地壓無關的任何工作，工作麵在上下兩端頭割煤期間，嚴禁除煤機司機外的其他人員工作停留。工作麵有擾動工序（割煤、放煤、移架）停止1個小時後，限時準進入製度。
“三減少”
控製好推采速度，生產期間工作麵推進度為3-4個循環/天，推進速度控製在54-72米/月。當工作麵衝擊危險性增強時，工作麵要降低推采速度，確保安全推采。
不留煤柱，必要時盡量減小煤柱尺寸
減少采掘相互擾動（采煤工作麵距上平巷掘進頭大於350米，上平巷掘進頭滯後上解放層麵距離大於30米、小於150米）
“兩加強”
加強衝擊地壓工作麵支護強度，將四層煤工作麵支護方式由單體液壓支柱改為綜采放頂煤支架，將順槽支護改為高強度錨網配錨索支護，大大提高了衝擊危險區采掘工作麵的支護強度及支護體的穩定性，保證了安全空間
1 衝擊地壓的防護性支護
2 思想上提高安全標準（全體）
3 治理措施要及時、落實到位（區隊）
4 控製推采速度（領導）
5 個人防護與勞動組織管理（工人）
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