杏花煤矿对冲击地压的预测及预防.pdf

第 2 8卷笫 1 1期 2 0 0 9年 1 1 月 煤炭技术 C o a l Te e h n o l o a v Vo 1 ． 2 8． No ． 1 1 No v ． 2 0 C l9 杏 花煤 矿 对 冲 击 地 压 的预 测及 预 防 杨宝金 ，刘增勇 鸡西矿业集团公司 杏花煤矿，黑龙江 鸡西 1 5 8 1 0 0 摘 要 冲击地压是 1 种复杂的煤矿力学现象 ， 本文阐述了杏花煤矿可能形成冲击地压的原因， 以及对冲击地压采 取矿 压观测 、 电磁辐 射监 测 、 钻屑法 和微震等预 测 、 预防技术 ， 以便 能够更好地认识 、 掌握和防治 冲击地压 。 关键 词 深部开采 ；冲击 地压 ；预测预报 中图分类号 T D 1 5 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 8 8 7 2 5 2 0 0 9 1 1 0 1 3 3 0 2 Fo r e c a s t a n d Pr e v e n t i o n o f I mp a c t Gr o u n d Pr e s s ur e b y Xi n g h ua Co a l M i n e Y ANG B a oj i n，L I U Z e n gy o n g X i n g h u a C o a i Mi n e ， J i x i ⅦI ri n g G r o u p ， J i x i 5 8 1 7 3 ，C I 1 i 衄 Ab s t r a c t I mp a c t g rou n d p r e s s u r e i s a k i n d o f c o mp l i c a t e d me c h a n i c a 1 ．p h e n o my no n o f c o a l mi n e，T hi s p a p e r e x pl a i n s t h e c a u s e o f f o r mi n g i mp a c t g r o u n d p r e s s u r e o f Xi n g h u o Co a l Mi n e，a n d t h e t e c h n o l o g y o f mi n e p r e s s u r e o b s e r v a t i o n，e l e c t r o ma g n e t i s m r a d i a t i o n mo n i t o r ， e mi l a n d s l i g h t s h o c k，S O a s t o k n o w，ma s t e r a nd p r e v e n t i mpa c t g r o u n d p r e s s u r e． Ke y wo r d s d e e p mi n i n g；i mp a c t g r o u n d p r e s s u r e；f o r e c a s t a n d p r e v e n t i o n 0 前言 冲击地压又称岩 爆 ， 是指 采掘 生产工 作 面 ， 承 受高 压 的 脆性煤体或岩体极限平衡状态逍到破坏， 向自由空问突然释 放能量的动力现象， 是采矿活动所引起的破坏性矿震 ， 是 1 种严重威胁煤矿安全生产的动力灾害， 具有突发性、 瞬时震 动性 和巨大破坏性 等显 现特 征。随着 煤矿 开采深 度 的不断 增加 ， 深部开采 中 冲击 地压 的危 害将 更加 突 出。近年 来 ， 冲 击地压在我 国煤 矿频繁发生 ， 造成了重大 的人 员伤 亡和财产 损失 ， 冲击地压 的预 测与预防已成为煤矿 安全生产 中的一项 重要 内容 。 1 地质概 况 杏花煤矿井田为一宽缓的单斜， 煤岩层总的走向为近东 西， 倾向南 ， 煤层的平均倾角在 l 0 。 2 5 。 。井田内地质构造以 断裂为主 ， 皱曲次之 ， 杏花煤矿属地质构造复杂矿井 。 2 冲 击地压形 成 的原 因 冲击地压是一种 复杂的矿 山动力现 象 ， 其 形成 的力学 环 境、 发生地点、 宏观和微观上的显现形态多种多样， 冲击破坏 强度和所造成 的破坏 程度 也各不 相 同。冲击 地压 的发生受 煤层自身性质和埋藏条件、 地质构造 变化 、 开采条件和开 采方法等多方 面的影 响。根 据 杏花煤 矿的矿 井地 质条 件特 征和采区的实际开采条件 ， 可能发生冲击地压的情况有以下 几利 1 开采深度大。杏花煤矿现生产采区， 如东一采区， 东 三采区， 开采深度都在 7 0 0 ～9 0 0 m之间， 开采深度的增加使 地应力值增加， 一般的来说， 在达到一定的开采深度后， 才开 始发生冲击地压， 此深度称为冲击地压临界深度。总的趋势 是随开采深度增加， 冲击地压发生的危险性增加， 过高的原 岩应力和支承压力， 使采掘工作空间的顶底板积聚较大的变 形能 ， 这是造成 冲击地压发生 的主要原 因。 2 煤岩 比较坚 硬 ， 顶板 有厚 而坚硬 的岩层 。煤 岩结 构 及性能也是冲击地压影响的主要因素， 坚硬、 厚层、 整体性强 的顶板 老顶 容易形成冲击地压； 直接顶厚度适中， 与老顶 组合性好、 不易垮落， 冲击危险性较大； 煤的强度高、 弹性模 量大 、 含水量低 、 变质 程度 高、 暗煤 比例 大 ， 一般 冲击倾 向较 强。采掘工作造成 的坚 硬顶板 断裂 成为 冲击地 压发 生的 主 要诱 因。采煤工作 面 的推进诱 发大 面积 坚硬顶 板弯 曲弹 性 能释放 ， 容易形成冲击地压 。 3 采掘活动集中， 生产布局不合理， 开采多煤层时， 任何造 成应力集中的因素， 如开采程序不合理、 本层回采不干净， 相邻 2 层开采错距不合适等 ， 均对防治冲击地压不利， 各生产工作面采 掘活动相互影响， 围岩大结构长期处于不稳定状态。 蠕 、 ． ＼ ＼ ‘ ＼ l、 - 、蠕 f 、 ． ； 蚧 、 I、蠕 卞、 石 ＼ ＼ ， 、 ＼ “ 差一 非” 的较多 。相对泥质岩 ， 虎林 盆地虎林 组 尤其 下段 所发育 的煤岩和碳质 泥岩 有机质丰度大 世增加 ， 以致在评 价 图上多属“ 好” 的类 型。 有机质类型 通过热 解参 数 T m a x I H和岩样 干酪 根元 素分析， 虎参 2 井虎林组泥岩多以Ⅲ型为主。而虎参 1 井碳 质泥岩和煤均表现为以 ⅡB型为主， 少量 ⅡA和 Ⅲ型。根据 虎参 1 井虎林组泥岩干酪根元素分析 E上 3个样品 I UC 0 ． 7 7 ～0 ． 8 8 ， O ／ C 0 ． 2 0 ． 3 ； E中 9个样 H ／ C 0 ． 8 5 ～1 ． 0 ， O ／ C 0 ． 2～0 ． 2 6 ， E下 1 0个样 H ／ C 0 ． 7 9 0 ． 9 9 ， O ／ C 0 ． 1 ～0 ． 2 ， 尤 其 E下 1 8 2 7 ． 9 4 m t t ／ C 0 ． 9 9 ，O ／ C 0 ． 1 、 1 8 4 2 ． 9 6 m t t ／ C 0 9 4 ， O ／ C 0 ． 1 0 等均为 ⅡA型 。 有机质成熟度 据资料虎林组反射率为 0 ． 5 5 ％一0 ． 7 ％ 开始进人 大量生 油阶段 。R O约 为 0 ． 4 ％ 一0 ． 6 ％。 5 结论 该区油页岩主要分布在第三系虎林组中， 有 6层， 厚度 2 ． 7 ～6 ． 3 m， 含油率一般为 3 ％ ～7 ％， 形成于湖泊环境。有 机质丰度属好 的类型 ， 有 机质类 型为 Ⅲ 一ⅡA型 ， 有 机 质成 熟度显 示开始进人大量生 油阶段 。 责任编辑徐艳杰 收稿 日期 2 0 0 90 6 0 1 修订 日期 2 0 0 90 8 1 0 作者简介 杨宝金 1 9 7 4 一 ， 男 ， 黑龙江鸡西人 ， 地质 工程师 ， 黑龙 江科技学 院毕 业 ， 现在鸡西 矿业集 团杏花煤 矿工作 ， T e l 0 4 6 7 2 76 2 5 3 6。 第2 8 卷第 1 l 期 2 0 0 9年 1 1 月 煤炭技术 Co a l Te c h n o l o V o 1 ． 2 8 ． N o ． 1 1 N o v 。 2 0 9 河南天瑞集团韩庄矿水文地质特征与矿井充水因素分析 霍槟槟 ，宁超 ，杨柯。 1 ． 义马煤业集团 孟津煤矿，河南 孟津 4 7 1 1 4 2 ；2 ． 河南理工大学 资源环境学院，河南 焦作 4 5 4 0 0 0 ； 3 ． 义煤集团 千秋煤矿，河南 义马 4 7 2 3 0 0 摘 要 通过对韩庄矿水文地质特征与矿井充水因素分析， 认为影响和制约矿井安全生产的水害， 主要是老空水和 小窑水， 其次为煤层顶板砂岩孑 L 隙裂隙含水层水和底板灰岩岩溶裂隙水。 关键词 水文地质 ；矿井；充水因素；分析 中图分类号 T D 1 5 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 8 7 2 5 2 0 o 9 1 1 0 1 3 4 0 2 Hy d r og e o l o g i c a l Ch a r a c t e r i s t i c s a n d M i n e W a t e rfil l e d Fa c t o r s o f Ha n z h u a n g Co a l M i n e i n He n a n HU0 Bi nb i n ，NI NG C h a o ，YANG Ke 1 ． Me n , i n C o a l M i n e ，Y i m a C o a l I n d u s t r y G r o u p ，M e n g j i n 471 1 4 2 ，C h i n a ； 2 ． S c h o o l o f R e s o u r c e s a n d E n v i r o n m e n t E n g i n e e r i n g ， H e n an P o l y t e c l m i c U n i v e r s i t y ， J i a o z u o 4 5 4 0 0 0 ， C h i n a ； 3 ． Q j a n u C o a l M i n e ， Y i m a C o a l I n d u s t r y G rou p ， Y i m a 472 3 0 0 ， C h i n a } Ab s t r a c t B y a n a l y z i n g t h e h y d r og e o l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i c s a n d t h e mi n e wa t e r fi l l e d f a c t o r s c o n s i d e r s tha t 出e wa t e r d a ma g e a f f e c t i n g the s a f e p r o d u c t i o n i s o l d e mp t y wa t e r． f o l l o we d b y s e a n l r o o f f r a c t u r e p o r o s i ty s a n d． s t o n e a q u i f e r wa t e r an d l i me s t o n e k a r s t flo o r f rac t u r e wa t e r ． Ke y wo r d s h y d r o g e o l o g y；mi n e；wa t e r b e a r i n g f a c t o r s ；a n a l y s i s 0 前 言 地貌， 受地形的影响， 冲沟较发育。该矿自1 9 6 6 年投产， 开 采二 煤层。经过近 4 0 a的开采， 煤炭资源储量 日益枯竭。 韩庄矿位于平顶山市韩梁矿区西北部， 区内为低山丘陵 自2 0 0 4 年以来， 该矿的原煤生产已进入开采期的收尾阶段。 4 受地质构造影响。地质构造如皱曲、 断裂、 煤层倾角 及厚度突然变化等也影响冲击地压的发生。宽缓的向斜轴 部易于形成冲击地压 ， 断裂如果是开采的边界， 当回采工作 面的推进方向是朝着断裂面时， 则冲击危险增加。煤层倾角 及煤层厚度的突然变化地带， 实际上是局部地质构造应力积 聚地带 ， 因而极易发生冲击地压。 5 采掘工作面巷道底板没有进行有效的加固， 通过大 多数发生过冲击地压的巷道来看， 冲击地压大部分能量在弱 面 底板 释放。杏花煤矿采掘巷道全部采用锚网、 钢带联合 支护， 但巷道底板并没有进行加固处理， 属于自由的弱面， 冲 击地压发生时， 巷道底板变成为能量释放的突破I 1 ， 造成大 面积的巷道底鼓、 煤壁片帮、 顶板下沉、 支架折损、 巷道堵塞、 人员伤亡等严重后果， 最终形成大的冲击地压灾害。 6 对煤层 冲击倾 向性 进行鉴定 ， 根据 国内对 冲击 地压 的研 究说 明 ， 除褐煤 以外 的煤 种， 采深从 2 0 01 0 0 0 m， 地质 构造从简单到复杂， 煤层厚度从薄到厚， 倾角从水平到急倾， 顶板从砂岩、 灰岩、 油页岩等都发生过冲击地压， 而且， 冲击 地压的发生和采煤方法和采煤工艺的关系不大。我国 煤矿 安全规程 中规定 开采 冲击地压煤层时， 冲击危险程度和 采取措施后的实际效率， 可采用钻粉指标法、 地音法、 微震法 等方法确定。 3 冲击地压发生的一般特征 冲击地压发生之前都有预兆 ， 一般表现为 煤岩层向已 采空间运动加剧， 顶板 底板 岩层断裂声加剧， 有板炮声， 采 空区有雷声， 顶板下沉速度增大， 煤壁片帮； 打煤层眼时， 钻 杆卡住或卡死， 或者钻进较平时容易 吸钻 ； 采煤工作面或 掘进巷道压力有明显增大现象。 4 冲击地压综合防治 杏花煤矿针对冲击地压发生的复杂变化， 以及杏花煤矿 煤层埋藏深、 构造复杂的实际特点， 把有关冲击地压的知识， 通过矿领导以及外请专家讲大课的形式， 让每一名员工认 识、 了解冲击地压发生的显现特征和巨大危害。防治措施主 要用爆破卸压、 煤层注水、 远距离放炮、 改进巷道支护形式 等。 1 深孑 L 卸压爆破 采掘面的解危措施主要采用深孔爆 破卸压， 根据冲击地压发生在工作面超前应力集中带的特 点， 超前对采煤工作面2顺槽 1 5 0 m范围的煤体采用深孑 L 爆 破的方式将超前集中应力区进行卸压。 2 煤层注水 通过注水使煤体软化， 从而改变煤体的物 理力学性质， 降低煤层 冲击倾向和应力分布状态， 在采煤工 作面进行注水后效果较为明显， 工作面煤炮明显减少。 3 科学设计、 合理布置 开拓巷道和永久峒室不得布置 在冲击地压煤层中， 采用沿空送巷， 减少或不留煤柱， 开采顺 序合理 ， 不得相 向采掘 ， 在 工程设计上 避免 出现孤 岛 、 半 岛、 三角煤、 凸角煤柱。 4 远距离放炮 通过国内大量的实践证明， 冲击地压往 往伴随着井下生产过程的某些工序 如生产爆破、 冒顶、 采煤 等 而发生， 这就要求在生产过程中严格管理 ， 放炮时躲炮半 径在 2 0 0 m以外 ， 躲炮时间 3 0 n 1 i n以上 。 5 结束语 杏花煤矿近几年来， 随着开采深度的增加， 出现了几次 弱的冲击现象， 虽然没有造成人员伤亡和大的财产损失 ， 但 是也认识到了冲击地压巨大的危害性。在借鉴国内外 冲击 地压研究的基础上， 结合杏花煤矿的实际情况， 建立健全冲 击地压预测技术 ， 采取矿压观测、 电磁辐射监测、 钻屑法和微 震等综合预测手段， 对冲击地压发生的时间、 区域、 大小进行 准确预测预报， 减少事故的发生， 以保证杏花煤矿的安全高 效矿井建设。 责任 编辑徐艳杰 收稿 日期 2 0 0 9 0 6 0 2 ； 修订 日期 2 0 0 9 0 8 1 1 作者简介 霍槟槟 1 9 8 3 ～ ， 男， 河南宝丰人， 技术员， 2 0 0 8年毕业于河南理工大学地质工程专业， 现在义马煤业集团股份有限 公司孟津煤矿筹建处从事矿井地质工作。