關(guān)于召開 2024 山西省煤炭學會煤礦智能化委員會年會暨千人智庫科創(chuàng)服務站工作會的通知

      忻州窯井田位于大同煤田東北端，井田呈一不對稱的向斜構(gòu)造（忻州窯向斜），向斜軸位于井田中央。近期以來，忻州窯礦11#層305盤區(qū)連續(xù)發(fā)生了多起沖擊礦壓現(xiàn)象，給該礦的安全生產(chǎn)帶來嚴重的威脅。從已發(fā)生沖擊地壓的情況分析，大都發(fā)生在采掘巷道，其主要的表現(xiàn)形態(tài)為：巷道煤壁突然炸幫，深度最大達2.0米，長度30～100余米，巷道支架全部損壞，頂板下沉，底板鼓起，巷道斷面收縮，片幫浮煤堆積嚴重，造成系統(tǒng)受阻，甚至造成風橋、密閉嚴重損壞，形成安全隱患。因此必須采取科學有效的監(jiān)測與防治。

一、沖擊地壓的成因分析

1.地質(zhì)因素的影響

忻州窯礦的頂板、底板、煤都堅硬，“圍巖－煤體”系統(tǒng)更容易積聚高的彈性能，為沖擊地壓的形成創(chuàng)造了前提條件?，F(xiàn)這正在內(nèi)開采的11#層305盤區(qū)的圍巖物理力學性質(zhì)見下表：

忻州窯礦11#層305盤區(qū)圍巖物理力學性質(zhì)

2.開采因素的影響

①堅硬頂板不易垮落或垮落不充分形成拱狀冒落，特別是綜采工作面順槽頭尾落三角區(qū)，在隔離煤域的頂板，在隔離煤柱上形成懸臂梁，造成煤柱應力增高，隨著相鄰工作面的開采柱上形成應力疊加，當工作面老頂懸梁跨度達到一定長度折斷時，則在煤柱上突然加載和釋放能量，從而造成沖擊礦壓的發(fā)生。

②多煤層近距離重復開采，上層煤柱的集中應力向下傳遞，特別是孤立塊段的煤柱，應力集中系數(shù)成倍增加，對下層開采造成嚴重的威脅。

③盤區(qū)雙翼布置相向開采、單翼布置往復式開采，造成盤區(qū)巷道煤柱產(chǎn)生應力疊加，極易發(fā)生沖擊礦壓。

二、積極進行有效的沖擊地壓預測預報工作

如何才能夠開展積極有效的沖擊地壓預測預報工作呢？經(jīng)過近幾年的工作實踐摸索，忻州窯礦形成了一套切實可行的沖擊地壓預測預報方法。

1．評估待采、掘區(qū)域在未開采前的沖擊地壓危險程度，進行風險預測（早期預測）。

即首先對本礦已發(fā)生過和未發(fā)生過的沖擊地壓區(qū)域的生產(chǎn)地質(zhì)條件進行分析，用經(jīng)驗類比法和綜合指數(shù)分析法評估待采、掘區(qū)域沖擊地壓危險程度和防治級別（如在305盤區(qū)11#層8511面、8508下面未開采前防沖辦對兩個采面分別進行了風險評估），將待采、掘區(qū)域劃分為重點防治區(qū)、中等防治區(qū)、一般防治區(qū)，確定待采、掘區(qū)域沖擊地壓風險程度的高低，這樣便可使設計部門及各生產(chǎn)隊組和有關(guān)領(lǐng)導對待采、掘區(qū)域的沖擊地壓風險程度做到心中有數(shù)，采取有效的超前預防措施，因地制宜的提前做好各項防治沖擊地壓準備，制定防治沖擊地壓的安全技術(shù)方案，從而實現(xiàn)沖擊地壓的早期預測預報。

2．區(qū)域性監(jiān)測+具體地點檢測→相結(jié)合進行及時預測預報。

即采用電磁輻射法進行區(qū)域性監(jiān)測（偵測出有沖擊危險區(qū)域）與鉆屑法具體地點檢測相配合，進行沖擊地壓的及時預測預報。

對已劃定的沖擊地壓重點防治區(qū)域采用電磁輻射監(jiān)測法進行區(qū)域性監(jiān)測，通過電磁輻射監(jiān)測結(jié)果分析判定區(qū)域局部高應力集中區(qū)，然后采用鉆屑法對高應力區(qū)段進行具體地點檢測，通過檢測即可判別沖擊危險程度，若存在沖擊危險隨即進行解危治理，治理后再進行檢測，直到檢測確認沒有沖擊危險后，方可進行生產(chǎn)作業(yè)。

2006年在11#層305盤區(qū)、11#層309盤區(qū)共施工了222個鉆屑孔，取得417組電磁輻射監(jiān)測數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)為分析我礦的沖擊地壓發(fā)生機理及規(guī)律提供了寶貴的資料，通過對上述數(shù)據(jù)資料分析總結(jié)如下：

經(jīng)鉆屑法檢測：

11#層305盤區(qū)、309盤區(qū)903擴區(qū)應力穩(wěn)定區(qū)，每米正常鉆粉量為2kg。鉆屑法檢測沖擊地壓危險程度的優(yōu)點是簡便、直觀，如在11#層305盤區(qū)8513回采工作面剛形成后防沖辦隨即采用鉆屑法對其5513巷超前工作面的臨空側(cè)煤壁(東幫)與工作面?zhèn)让罕?/span>(西幫)進行了沖擊危險性檢測，檢測結(jié)果如下圖：

11#層305盤區(qū)8513面5513巷超前工作面35米處臨空側(cè)(東幫)在距煤壁3米處的鉆屑量達到18.7㎏是11#層305盤區(qū)應力穩(wěn)定區(qū)每米正常鉆屑量的9倍，證明5513巷臨空側(cè)煤柱應力集中存在沖擊危險，隨后在5513巷臨空側(cè)采用雙層大孔徑鉆孔卸壓，治理結(jié)束后經(jīng)檢測沒有沖擊危險后，開始正常生產(chǎn)，事實證明8513面尾巷施工的雙層卸壓孔在回采期間取得了良好的沖擊地壓防治效果。

鉆屑法缺點是檢測點和時間不連續(xù)，時間上基本為靜態(tài)，其準確性受測試時間、操作熟練程度、選定測點的代表性等因素影響，在應力集中煤壁片幫大的地點檢測存在危險。

      用KBD5電磁輻射儀監(jiān)測：通過此法監(jiān)測發(fā)現(xiàn)厚煤層開采工作面(如8513面、8511面)超前工作面兩順槽內(nèi)的應力峰值區(qū)位置距離工作面較遠，且變化較大，多位于90米～150米范圍，明顯區(qū)別于薄或中厚煤層的情況，隨回采工作面的推進而有規(guī)律的前移。

在工作面頂板相對穩(wěn)定階段，檢測區(qū)域電磁輻射信號比較平穩(wěn)。

經(jīng)電磁輻射儀監(jiān)測放頂煤工作面超前工作面150米順槽范圍內(nèi)大致呈現(xiàn)兩個應力峰值區(qū)。

      電磁輻射強度最大值的平均值預警值暫定為100mv，脈沖數(shù)預警值為9000Hz，當電磁輻射信號峰值達到上述預警值且距靠近回采工作面煤壁，在采場采動擾動下可瞬間誘發(fā)沖擊地壓。

下分層回采面及兩順槽的電磁輻射信號值小于放頂煤回采面電磁輻射信號值。盤區(qū)巷道交叉口處的電磁輻射信號值普遍大于其它地點。 $Page_Split$

三、沖擊地壓防治

1、選擇了合理的開采順序。

在設計上避免生產(chǎn)盤區(qū)兩翼工作面同時相向開采。從根本上消除了因兩翼工作面同時相向開采而造成的盤區(qū)巷道應力疊加而造成的沖擊地壓頻發(fā)的狀況。如通過及時合理地調(diào)整生產(chǎn)銜接部署，暫停11#層305盤區(qū)南翼8514下工作面的開采，堅決避免兩翼工作面同時相向開采，確保了北翼8513工作面的安全開采。

2、工作面推進方向遵循由低向高的原則。

11#層305盤區(qū)8515、8513工作面北低南高為仰斜式開采，工作面推進由北向南即由低到高，這種推進方式可以大大降低超前支撐應力對兩順槽超前支護范圍的影響，減少沖擊地壓的發(fā)生，并有利于后期南翼8516下、8514下工作面的開采。

3、科學合理的留設停采線煤柱。

   11#層305盤區(qū)各回采工作面停采線煤柱由原來的30米加大為60米。停采線煤柱的加大，減緩了11#層305盤區(qū)軌道巷的應力集中，延長了軌道巷的使用壽命，減少了巷道的維護費用，確保了11#層305盤區(qū)軌道上山在一定時期內(nèi)的應力穩(wěn)定。

  4、增強員工沖擊地壓防范意識。

為增強員工沖擊地壓防范意識，在井下百米文化長廊中以及各盤區(qū)入口處專門對沖擊地壓防治知識進行了重點宣傳，各生產(chǎn)隊組也高度重視沖擊地壓防治知識的宣傳。在班前及周二安全學習上反復貫徹沖擊地壓防范知識，并在生產(chǎn)實踐中能夠根據(jù)實際情況，每天做到合理安排，加強日常工作人員行走路線管理，并盡可能減少人員在兩端頭及臨空順槽等有沖擊危險的巷道內(nèi)滯留的時間。通過學習防治沖擊地壓知識，使廣大員工熟悉了沖擊地壓發(fā)生的原因、條件、前兆及沖擊地壓預防、應急的基本知識，提高了員工對沖擊地壓危害性的認識以及防范沖擊地壓的意識和能力。

5、加強強制放頂工作。

    針對11#層305盤區(qū)、309盤區(qū)厚層狀砂巖頂板堅硬難冒的情況，將原放頂步距12米縮短為7～8米，放頂效果十分明顯，消滅了采空區(qū)懸板，減緩了工作面及兩順槽礦山壓力，減小了沖擊地壓發(fā)生的可能性。并且在工作面停采時，對采空區(qū)實施了爆破斷頂，減小了停采煤柱的集中應力，為后期工作面搬家和后續(xù)工作面生產(chǎn)創(chuàng)造了良好的條件。

6、 在有沖擊地壓危險地段施工大孔徑卸壓孔。

經(jīng)檢測5511巷臨空側(cè)煤柱應力集中，為防治沖擊地壓事故發(fā)生放頂隊按設計要求在5511巷臨空側(cè)(東幫)施工了雙層大孔徑卸壓孔，在回采時受采動應力和超前支撐應力影響雙層卸壓孔受壓破碎，這樣聚積在煤壁內(nèi)的大量能量被卸壓孔釋放掉，并在臨空側(cè)煤柱一側(cè)形成一道深約8米的破碎帶，深部煤巖體的破壞最多只是造成悶雷樣的聲響，煤塊卻沖不出來被阻滯在煤柱深部，不會造成嚴重的破壞后果，實踐證實該措施卸壓效果顯著，有效地預防了沖擊地壓事故的發(fā)生。

7、加強盤區(qū)巷道和回采順槽的支護。

在11#層305盤區(qū)軌道巷、309盤區(qū)903擴區(qū)軌道巷采用錨桿、錨索、金屬網(wǎng)、支木柱聯(lián)合支護方式實施了全斷面支護。

回采工作面巷道兩幫片幫大時，在兩棚腿間支單體柱、支木柱，同時在棚腿與棚腿間背密集木板護幫。

超前支護單體柱均安設防倒裝置，即用皮帶條及柱卡進行防護。

采用砌護幫片石墻或支設木叢柱的方式加強了各回采工作面順槽與盤區(qū)軌道巷交叉口處的支護。

8、合理的調(diào)整回采推進速度。

回采工作面保持均衡穩(wěn)定的回采速度，避免了因支撐壓力急劇變化對沖擊地壓的擾動，相應的減少了沖擊地壓的發(fā)生。

9、進行寬巷掘進和支護改革。

    針對最近305盤區(qū)11#層2504掘進巷巷道地應力大的特點，果斷進行支護改革由鋼性支護改為柔性支護，即采用具有防沖抗沖能力的錨網(wǎng)支護和寬巷掘進的積極措施，較好的實現(xiàn)了沖擊地壓的防治，保證了巷道的安全掘進。

沖擊地壓防治工作任重道遠，必須堅持兩個“破除”，一是破除“幻想論”：幻想找到一種徹底的沖擊地壓治理方法是不現(xiàn)實的；二是破除“悲觀論”：只要方法適當采取措施得力就可減少沖擊地壓災害，最大限度的避免沖擊地壓事故，將災害控制在可承受范圍內(nèi)。

只要堅持科學合理的開采程序、積極開展沖擊地壓預測預報、加強生產(chǎn)技術(shù)管理，按照沖擊地壓防治綜合措施要求，切實開展各項沖擊地壓防治工作，就一定能夠減少沖擊地壓災害，保障礦井的安全生產(chǎn)，促進企業(yè)的健康發(fā)展。

作者簡介：穆秉清，男，1960年5月10日出生，山西身大同市人，1981年畢業(yè)于大同煤校，1988年山西礦業(yè)學院函授畢業(yè)(采礦)，高級工程師，現(xiàn)在大同煤礦集團公司生產(chǎn)技術(shù)部工作。郵編：037003。聯(lián)系電話：0352-7012917，手機：13509784531