沖擊地壓及復(fù)雜動力災(zāi)害防治工作

1、1 1老虎臺礦老虎臺礦匯匯 報報 材材 料料目目 錄錄一、礦井基本概況一、礦井基本概況2 2二、沖擊地壓發(fā)展史二、沖擊地壓發(fā)展史三、沖擊地壓防治措施三、沖擊地壓防治措施四、沖擊地壓防治效果四、沖擊地壓防治效果五、建議五、建議3 3 老虎臺礦開采于1907年，位于撫順煤田中部，距市中心6km。井田東西走向長4.8km，南北寬2.0km，面積約9.8km2，現(xiàn)開采區(qū)域面積6.886km2。主采煤層本層煤為結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特厚煤層，自上而下分為2#、3#、4#、5#共四個自然分層，厚度0.6110.5m，平均厚度58m。呈帶狀、不對稱向斜賦存，近東西走向。煤層夾矸有炭質(zhì)頁巖、泥質(zhì)頁巖、泥質(zhì)粉砂巖、砂巖及燭

2、煤，夾矸厚度在0.0515m之間。主采煤層屬低硫、低磷、低灰分和高發(fā)熱量的粘結(jié)性煤，煤質(zhì)牌號為氣煤。 4 45 5 煤層頂板為極易冒落的油母頁巖層巖層，含油率214%（一般57%）、厚度25.81362.35m，平均194.08m。煤層直接底為灰褐色泥巖，平均厚度為2.5m，整體性較差，遇水易膨脹；基本底自上而下分為暗灰綠色凝灰?guī)r、褐色頁巖和灰綠色凝灰?guī)r，平均厚度為42.7m。 老虎臺礦在 -225m 以上采用盤區(qū)式開拓方式， -225m以下采用斜豎井階段水平大巷開拓方式。現(xiàn)采用綜合機(jī)械化放頂煤采煤法，全部垮落法管理采空區(qū)。礦井設(shè)計生產(chǎn)能力300萬t/a，核定生產(chǎn)能力260萬t/a。6 6 井

3、田中央布置七條入風(fēng)井（六條斜井、一條豎井），東、西兩翼各布置兩條回風(fēng)斜井，均位于煤層底板基巖之中。礦井開拓至-880m，生產(chǎn)水平三個即-430m（復(fù)采）、-730m、-830m。布置淺部復(fù)采區(qū)及深部東、中、西部等四個采區(qū)，按“兩采兩準(zhǔn)一備”的方式組織生產(chǎn)。 7 7 老虎臺礦作為典型的沖擊地壓礦井，早在開采距地表300 m深時就有沖擊地壓發(fā)生，隨著開采深度的不斷增加，沖擊地壓災(zāi)害也越來越嚴(yán)重，特別是在1993-2001年間，礦井沖擊地壓頻繁發(fā)生，給工作面生產(chǎn)和巷道支護(hù)帶來了極大的難度，嚴(yán)重影響礦井的安全生產(chǎn)。2002年1月26日，78002綜放工作面回風(fēng)順槽發(fā)生ML3.7級沖擊地壓，是老虎臺礦開

4、采以來最大震級的沖擊地壓。 礦井沖擊地壓區(qū)域分布具有以下特點(diǎn)：一是采深越大，沖擊地壓發(fā)生次數(shù)越多；二是地質(zhì)構(gòu)造帶如斷層附近、向斜軸部，是沖擊地壓多發(fā)帶；三是孤島煤柱區(qū)是沖擊地壓嚴(yán)重區(qū)域；四是綜放面一分層沖擊地壓顯現(xiàn)強(qiáng)烈；五是綜放面開采初期、采空區(qū)“見方”及接近終采時，沖擊地壓發(fā)生較頻繁。六是二分層（卸壓帶）仍有沖擊地壓發(fā)生，但頻率和強(qiáng)度減弱。 8 89 9 多年來，及老虎臺礦在沖擊地壓防治方面，不斷加大投入，聯(lián)合科研機(jī)構(gòu)和大專院校，廣泛開展沖擊地壓防治技術(shù)研究，形成了預(yù)測預(yù)報、解危措施、效果檢驗、安全防護(hù)“四位一體”的綜合防治措施。 p預(yù)測預(yù)報：區(qū)域預(yù)測、局部預(yù)測。p防治措施：區(qū)域防治措施、局

5、部防治措施。p效果檢驗：檢驗已經(jīng)采取的區(qū)域防治措施和局部防治措施是否有效。 p安全防護(hù)：采取加強(qiáng)支護(hù)、個體防護(hù)、防沖擊屋、壓風(fēng)自救、物件捆綁、人員控制等多種安全防護(hù)措施，保證作業(yè)人員人身安全。 1010 （一）沖擊地壓預(yù)測預(yù)報 沖擊地壓危險性預(yù)測預(yù)報工作包括區(qū)域預(yù)測和局部預(yù)測兩部分。 區(qū)域預(yù)測：是對礦井進(jìn)行沖擊危險區(qū)域劃分，根據(jù)以往沖擊地壓發(fā)生規(guī)律和防治沖擊地壓工作經(jīng)驗及微震監(jiān)測結(jié)果分析，初步將礦井各生產(chǎn)區(qū)域劃分為 ：沖擊危險區(qū)域、一般沖擊危險區(qū)域和無沖擊危險區(qū)域。 局部預(yù)測：是綜合運(yùn)用鉆屑法、礦壓觀測法、電磁輻射法、微震監(jiān)測法等技術(shù)手段，對沖擊危險區(qū)域和一般沖擊危險區(qū)域中有采掘作業(yè)的局部地點(diǎn)

6、進(jìn)行沖擊危險性預(yù)測預(yù)報。 1111 1. 鉆屑法 鉆屑法是通過在煤層中打直徑42mm的鉆孔，根據(jù)排出煤粉量的變化規(guī)律和有關(guān)動力效應(yīng)，鑒別沖擊危險的一種方法。鉆屑法具有施工方便、設(shè)備簡單、投入少、預(yù)測較準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，但鉆屑法不能做到實時監(jiān)測，而且現(xiàn)場施工人員測試過程存在一定的人身危險。 鉆孔：孔徑42mm，檢測深度10m 。 鉆具：使用手持式風(fēng)動鉆機(jī)，螺紋鉆桿，每節(jié)長1m，插接式聯(lián)接，20kg量程的彈簧稱用于稱量煤粉重量。 方法：測定每鉆進(jìn)1m排出的煤粉量。 指標(biāo)：鉆屑量的臨界值4kg，即S4kg有沖擊地壓危險，S4kg則無沖擊地壓危險；如打鉆過程中有明顯動力現(xiàn)象，即認(rèn)定為有沖擊危險。1212 2

7、. 礦壓觀測法 通過對工作面支架阻力，兩巷超前支護(hù)阻力、頂?shù)装逡平闆r的測試，了解采場來壓程度、來壓步距、來壓征兆、沖擊地壓與采動的關(guān)系，并對沖擊地壓及采場大面積來壓進(jìn)行預(yù)測預(yù)報。礦壓觀測法采用的設(shè)備相對簡單，便于人員操作，設(shè)備成本相對較低，但相對來說監(jiān)測精度較低，受監(jiān)測區(qū)域其他因素影響較大，且預(yù)測時效性相對較差 。 監(jiān)測方法：綜采工作面均勻設(shè)置五條觀測線，每條觀測線選取兩個架子，各安裝一臺電子支護(hù)阻力觀測儀，對支護(hù)阻力進(jìn)行連續(xù)觀測。在兩順槽每隔100m，設(shè)置一臺頂?shù)装鍎討B(tài)儀，對頂?shù)装逡平俾蔬M(jìn)行觀測。 數(shù)據(jù)分析：對數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)類比，分析支架工作阻力和巷道頂?shù)装逡平侩S時間、工作面推進(jìn)度的關(guān)系

8、。1313頂?shù)装鍎討B(tài)儀頂?shù)装鍎討B(tài)儀 液壓支架工作阻力測定儀液壓支架工作阻力測定儀1414 3. 電磁輻射法p煤巖體受載變形破裂會產(chǎn)生電磁輻射和聲發(fā)射信號。p煤巖體受載應(yīng)力越大，電磁輻射/聲發(fā)射強(qiáng)度就越大。p加載速率越大，變形破裂過程越強(qiáng)烈，電磁輻射/聲發(fā)射信號越強(qiáng)。p電磁輻射和聲發(fā)射幅值能夠反映煤巖體所處的應(yīng)力狀態(tài)和所積聚的彈性應(yīng)變能。 電磁輻射/聲發(fā)射的強(qiáng)度（幅值）主要反映了煤巖體的受載程度及變形破裂強(qiáng)度，電磁輻射/聲發(fā)射的脈沖數(shù)（頻數(shù)）主要反映了煤巖體變形及微破裂的頻次。 YDD16便攜式聲電監(jiān)測儀是在KBD5便攜式電磁輻射監(jiān)測儀的基礎(chǔ)上，融合了聲發(fā)射及超低頻電磁感應(yīng)技術(shù)，是一種便攜式、多

9、通道、多信號、非接觸定向監(jiān)測儀器。1515 YDD16便攜式聲電監(jiān)測儀便攜式聲電監(jiān)測儀監(jiān)測監(jiān)測主機(jī)主機(jī)電磁輻電磁輻射天線射天線聲發(fā)射聲發(fā)射天線天線1616 4. 微震監(jiān)測法 老虎臺礦微震監(jiān)測系統(tǒng)是2008年8月自波蘭EMAG公司引進(jìn)的ARAMIS M/E微震監(jiān)測系統(tǒng)。使用該系統(tǒng)可以實現(xiàn)對井下微震事件的實時監(jiān)測，能夠較精確地計算震源位置和震動能量。通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計， 分析礦震發(fā)生的原因和規(guī)律，預(yù)測礦震及沖擊地壓的發(fā)展趨勢。系統(tǒng)可以監(jiān)測震動能量大于100J、頻率范圍在0150Hz的震動事件，定位誤差為20m(X，Y)，50m(Z)?？梢詫⑽⒄鹗录队暗降V井平面、剖面圖上，直觀地顯示出礦井微震事

10、件的整體情況。 1717 老虎臺礦微震系統(tǒng)拾震器布置方式：井下分四個水平，共安設(shè)了16個拾震器，井田東西兩翼各8個，其中-830m水平3個，-680m水平4個， -580m水平5個，-430m水平4個。 測站布置的總體原則是：既要將監(jiān)測有效范圍覆蓋整個井田，又要偏重于現(xiàn)生產(chǎn)采區(qū)和沖擊地壓多發(fā)區(qū)，以保證微震事件監(jiān)測的完整性和重要微震事件監(jiān)測的準(zhǔn)確性。 實現(xiàn)微震事件的定位，需要有至少4個拾震器接收到地震波。老虎臺礦現(xiàn)在的拾震器布置方法，保證了深部生產(chǎn)采區(qū)煤層頂板、底板各有3個拾震器，并在淺部東、西兩翼各設(shè)置2個拾震器，以提高對微震事件標(biāo)高定位的準(zhǔn)確度。1818微震監(jiān)測研究方法 利用微震監(jiān)測進(jìn)行沖擊

11、危險的預(yù)測預(yù)報，主要是采取統(tǒng)計對比的方法進(jìn)行宏觀上的預(yù)測。通過記錄統(tǒng)計微震活動發(fā)生的時間、空間、強(qiáng)度分布及其變化，分析波速、頻譜的變化情況，來找出微震活動的變化趨勢，預(yù)測微震事件可能發(fā)生的區(qū)域和強(qiáng)度。主要從以下幾方面進(jìn)行了研究：u 進(jìn)行震源定位，劃定微震活動帶u 微震活動在空間分布上的遷移性u 微震活動的重復(fù)性和填空性u 微震小事件震中分布面積的變化與大事件位置的關(guān)系u 微震序列的研究1919 （二）沖擊地壓防治措施 沖擊地壓防治措施包括區(qū)域防治措施和局部防治措施兩部分，并優(yōu)先采取區(qū)域防治措施。 區(qū)域防治措施：采取開采保護(hù)層、合理采區(qū)布局、降低開采強(qiáng)度等措施降低應(yīng)力集中程度； 局部防治措施：采

12、取高壓注水、卸壓鉆孔、卸壓爆破等措施，改變采場及巷道附近煤巖體的物理力學(xué)性能，減弱積聚彈性能的能力和釋放彈性能的速度。2020 1. 開采保護(hù)層 老虎臺礦主采煤層為特厚煤層，平均厚度達(dá)58m，不僅具有沖擊危險，而且是高瓦斯突出煤層。因此，將頂分層作為保護(hù)層開采，在卸除地應(yīng)力、釋放沖擊能量的同時，還可以起到大量排放瓦斯解除突出危險的作用。圖為開采78002、83001綜放面保護(hù)83002綜放面示意圖。 2121 決定保護(hù)范圍和保護(hù)程度的基本因素是采空區(qū)寬度、巖體的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度、采深、開采煤層的傾角和厚度、開采方法和時間等。老虎臺礦實測結(jié)果證明了24m高度的煤巷其減壓區(qū)在圍巖46m范圍內(nèi)，1520m

13、高度的采空區(qū)其減壓區(qū)在圍巖的20m范圍內(nèi)。保護(hù)層保護(hù)的垂直距離為：上部20m范圍內(nèi)為被保護(hù)的范圍，下部50m為被保護(hù)的范圍。 2006年，最后一個首分層工作面83001回采結(jié)束以后，老虎礦深部東、中、西三個采區(qū)全部完成保護(hù)層開采，采掘作業(yè)在保護(hù)范圍內(nèi)進(jìn)行，沖擊地壓威脅程度有了根本性好轉(zhuǎn)。沖擊地壓發(fā)生的次數(shù)明顯減少，沖擊的強(qiáng)度和造成的破壞都大幅降低。2222 2. 優(yōu)化采掘布局 合理的開拓布置和開采布局對于避免應(yīng)力集中和疊加，防止沖擊地壓關(guān)系極大。大量實例證明，多數(shù)沖擊地壓是由于開采技術(shù)不合理而造成的。不正確的開拓開采布局一經(jīng)形成就難以改變，到工作面開采時只能采取局部措施，耗費(fèi)很大且效果有限，故

14、合理的開拓布置和開采布局是防治沖擊地壓的根本性措施。 老虎臺礦按煤層賦存標(biāo)高及產(chǎn)狀，將礦井深部劃分為東、中、西三個綜采區(qū)，實行綜合機(jī)械化放頂煤開采。礦井形成“兩采兩準(zhǔn)一備”的采掘生產(chǎn)布局，深部三個采區(qū)保持“一個回采，一個準(zhǔn)備，一個備用”，每個采區(qū)只布置一個工作面，避免相互擾動。2323 3. 降低開采強(qiáng)度 降低礦井生產(chǎn)能力：老虎臺礦礦井設(shè)計能力為300萬t/a, 2005年核定生產(chǎn)能力為335萬t/a。 2006年，考慮到老虎臺礦各種災(zāi)害情況比較嚴(yán)重，尤其沖擊地壓仍然還是采礦界無法根治的難題，為給安全生產(chǎn)留有余地，以提高安全生產(chǎn)系數(shù)，在重新核定礦井生產(chǎn)能力時，遼寧省煤炭工業(yè)管理局要求老虎臺礦降

15、低礦井產(chǎn)量，批復(fù)礦井核定生產(chǎn)能力為260萬t/a。 降低工作面生產(chǎn)能力：在嚴(yán)格按照批復(fù)的核定生產(chǎn)能力組織生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，集團(tuán)公司又制定了降低回采工作面開采強(qiáng)度的措施，回采工作面推進(jìn)速度由月進(jìn)尺60m降低到40m以內(nèi)。通過采取降低 回采工作面開采強(qiáng)度的措施，工作面上覆巖層活動變緩，礦壓緩慢釋放，應(yīng)力集中程度明顯緩解。 實施“減面減產(chǎn)減人”戰(zhàn)略，通過提升礦井生產(chǎn)機(jī)械化和管理自動化水平，實現(xiàn)了”機(jī)械化換人，自動化減人”的目標(biāo)。使礦井?dāng)[脫了長期的采掘接續(xù)緊張局面，為有效實施防治沖擊地壓措施提供了保障。 實踐證明，降低礦井和回采工作面生產(chǎn)能力是防治沖擊地壓一項極其有效的措施。2424 4 4. 卸壓鉆孔

16、卸壓鉆孔是利用鉆孔的方法消除或減緩沖擊地壓危險的解危措施。利用卸壓鉆孔可以釋放煤巖體中聚積的彈性能，消除應(yīng)力增高區(qū)。利用高應(yīng)力條件下，煤層中聚集的彈性能來破壞鉆孔周圍的煤體，使煤層卸壓、釋放能量，消除沖擊危險。 鉆孔孔徑一般取89113mm，鉆進(jìn)深度1040m，根據(jù)煤體硬度和鉆孔深度需要，選擇使用2.0kw巖石電鉆或液壓鉆機(jī)。 重點(diǎn)區(qū)域巷道的兩幫垂直于煤壁施工卸壓鉆孔，每架棚一組，每組2個孔，仰角520。 礦壓顯現(xiàn)嚴(yán)重地點(diǎn)需要進(jìn)行周期性反復(fù)卸壓。2525 在有沖擊地壓危險的掘進(jìn)工作面，實施超前卸壓鉆孔，采取 “兩掘一鉆” 方式作業(yè)，即在每天三班作業(yè)的一循環(huán)中利用一個小班時間打卸壓鉆孔，兩個班掘

17、進(jìn)。每天打714個超前卸壓鉆孔，上下兩排布置,孔深為1015m，以此來掩護(hù)掘進(jìn)施工，使掘進(jìn)工作始終在卸壓范圍內(nèi)進(jìn)行，有效杜絕煤掘工作面前方礦震的發(fā)生 。2626 63007運(yùn)輸聯(lián)絡(luò)道煤柱區(qū)，使用液壓鉆機(jī)實施大孔徑、長距離、高密度卸壓鉆孔，取得了較好的卸壓效果。巷道掘進(jìn)前，在聯(lián)絡(luò)道北幫向北實施卸壓鉆孔，孔徑108mm、間距1.5m、仰角4、孔深70m。連續(xù)施工21個，鉆孔總進(jìn)尺1470m。 通過采取卸壓鉆孔、高壓注水等卸壓措施，并使用防沖巷道液壓支架加強(qiáng)支護(hù)，保證了該段巷道的安全掘進(jìn)。2727 5. 高壓注水 充分利用巷道掘進(jìn)至工作面回采的各個時期，實施高壓注水和靜壓注水。施工注水鉆孔直徑42m

18、m，先進(jìn)行高壓注水，取得煤體致裂效果后，再利用礦井供水系統(tǒng)自然水壓進(jìn)行靜壓注水。保證注水壓力和注水時間，使煤體注水后含水率達(dá)到4%以上或含水率增值達(dá)到2%以上。根據(jù)煤體硬度等參數(shù)合理確定注水孔布置密度，使用鉆孔探測等方法驗證注水孔有效濕潤范圍，一般注水孔間距不大于有效濕潤范圍直徑，以確保注水覆蓋范圍，老虎臺礦實施注水孔間距一般不大于15m。注水孔角度和深度根據(jù)注水位置和煤層厚度來確定，高壓注水壓力不低于8MPa，靜壓注水壓力不低于1.5MPa。 使用3D2-SZ型高壓注水泵進(jìn)行高壓注水，額定壓力17MPa，工作壓力一般在8.013.0MPa，流量135L/min。 2828 （1）邊掘邊注 在

19、掘進(jìn)工作面向掘進(jìn)前方施工注水孔，孔深1030m，采用橡膠封孔器封孔，進(jìn)行高壓注水。注水時間不少于一個小班，根據(jù)掘進(jìn)速度確定注水周期，當(dāng)工作面推進(jìn)出上一循環(huán)注水范圍或掘進(jìn)過程中發(fā)現(xiàn)煤質(zhì)變干，則停止掘進(jìn)再進(jìn)行高壓注水。 在已掘巷道內(nèi)滯后掘進(jìn)頭15m處，向兩幫和頂板施工注水孔，每隔15m打一組，幫孔深度15m，頂孔深度根據(jù)頂板煤厚確定。使用1寸鐵管注水，聚銨酯封孔，先進(jìn)行一個小班的高壓注水，然后持續(xù)進(jìn)行靜壓注水。 2929 （2）采前注水 采煤工作面運(yùn)輸、回風(fēng)順槽掘進(jìn)完成后，在兩順槽向回采煤體施工注水孔，鉆孔深度根據(jù)工作面長度確定，確保兩順槽的鉆孔相互搭接，覆蓋全部回采煤體。鉆孔間距15m，如煤層較

20、厚，可間距15m布置一組孔，每組按高低角度布置23個孔。 注水孔采用1寸鐵管注水，使用聚銨酯和馬麗散封孔。這種封孔材料具有封孔速度快、強(qiáng)度高和使用時間長等特點(diǎn)，非常適合深孔長期注水使用。鉆孔施工完成后，先進(jìn)行一輪高壓注水，然后持續(xù)進(jìn)行靜壓注水。工作面開采以后，超前工作面2030m的鉆孔，使用高壓注水泵進(jìn)行高壓注水。3030 83003綜放面位于老虎臺井田西部，走向長603m，傾斜長169.5m，煤層平均厚度11.8m。運(yùn)輸設(shè)在-830m水平,回風(fēng)設(shè)在-780m水平,開采標(biāo)高為-747.2-833.5m。 運(yùn)輸順槽南幫高壓注水孔布置：鉆孔仰角14-18，孔徑42mm，鉆孔垂直煤壁，間距15m，孔

21、深120m，布置高壓注水孔35個，封孔深度10m，注水壓力不低于10MPa。 回風(fēng)順槽北幫高壓注水孔布置：孔徑42mm，高、中、低角度孔交替布置，間距10m，孔深2540m。 3131 （3）邊采邊注 在每個采煤工作面注水泵站設(shè)置7臺高壓注水泵，6臺使用，1臺備用。其中，使用2臺泵分別對兩順槽超前工作面2030m的注水孔進(jìn)行高壓注水，圓班連續(xù)注水。使用4臺泵對工作面進(jìn)行高壓注水，每天放煤班打鉆，并立即封孔注水，放煤班和檢修班連續(xù)注水兩個小班。 工作面的高壓注水孔在架前煤壁向頂板施工，鉆孔角度一般為3080，鉆孔深度根據(jù)頂板煤層厚度確定。鉆孔間距1015m，每天施工4個鉆孔，每臺泵注一個孔，根據(jù)

22、工作面長度分段均勻布置鉆孔位置，使用橡膠封孔器封孔。3232 6. 卸壓爆破 深孔爆破技術(shù)是將控制爆破技術(shù)引入到?jīng)_擊地壓防治領(lǐng)域中，深孔爆破能夠有效地降低頂板巖層的能量積聚，促使應(yīng)力得到釋放，從而降低了沖擊地壓發(fā)生的危險性。 施工方法：深孔爆破孔徑42mm，孔深1020m，爆破孔間距6.0m，每兩個爆破孔中間打一個卸壓孔，每孔裝藥量4.5，用黃泥和水炮泥封孔，封孔長度不小于5.0m。為保證達(dá)到起爆效果，每孔內(nèi)裝2個炮頭，每隔10個藥卷一個炮頭，每個炮頭加工2個瞬發(fā)電雷管。放炮時每孔內(nèi)兩個炮頭的4個雷管采取并聯(lián)方式連接，孔與孔之間采取串聯(lián)方式連接,一次起爆3個孔 。 3333 （三）沖擊地壓安全

23、防護(hù)措施 安全防護(hù)措施是防治沖擊地壓的最后一道防線，同時也是發(fā)生沖擊地壓時員工的生命線，因此即便采取了區(qū)域、局部治理措施，也不能放松安全防護(hù)措施。u加強(qiáng)巷道支護(hù)，減緩沖擊強(qiáng)度，保留生存空間；u個體防護(hù)裝備，保護(hù)作業(yè)人員身體重要部位免受沖擊傷害；u構(gòu)筑防沖擊屋，為固定崗位提供安全環(huán)境和避難場所；u壓風(fēng)自救系統(tǒng)，為避難人員提供新鮮空氣；u設(shè)備物件捆綁，防止沖擊過程中設(shè)備物件飛揚(yáng)傷人；u作業(yè)人員控制，避免群死群傷重特大事故，利于事故救援。 3434 1.加強(qiáng)巷道支護(hù) （1）全封閉U型鋼棚（O型棚）支護(hù) 全封閉U型鋼棚（O型棚）支護(hù)方法，具有初撐力大，支護(hù)強(qiáng)度高，抗沖擊能力強(qiáng)，良好的可縮性，支護(hù)結(jié)構(gòu)完

24、整等特點(diǎn)。實現(xiàn)了對巷道的全斷面支護(hù)，對兩幫和底板的控制能力強(qiáng)，可以有效降低巷道兩幫收斂和底鼓速度，減少巷道維修施工量。發(fā)生沖擊地壓時，可以有效保護(hù)巷道，保護(hù)作業(yè)人員和設(shè)備安全。沖擊載荷過大時，O型棚可以通過搭接部收縮來卸壓，仍然保持完整的支護(hù)結(jié)構(gòu)，有效遏制沖擊地壓造成巷道冒頂、底鼓、摧毀支架及顛翻設(shè)備等現(xiàn)象，可以避免因巷道破壞造成通風(fēng)系統(tǒng)中斷引起瓦斯積聚，減輕沖擊地壓對作業(yè)人員造成的人身傷害程度。3535 （2）巷道垛式液壓支架支護(hù) 對于巷道岔口、構(gòu)造區(qū)域、煤柱邊緣等沖擊危險性較大的地點(diǎn)，使用巷道垛式液壓支架，提高巷道支護(hù)強(qiáng)度。每組垛式液壓支架由四根液壓支柱與高強(qiáng)度的頂梁、底梁組成，尤其注重加

25、強(qiáng)了對巷道底板的支護(hù)強(qiáng)度，對減緩沖擊強(qiáng)度和有效保護(hù)巷道空間具有十分明顯的效果。沿巷道方向?qū)⑷舾芍Ъ芟噜彅[放支撐，即形成牢固的巷道空間。3636 （3）巷道超前液壓支架支護(hù) 采煤工作面兩端頭和掘進(jìn)工作面掌子頭等超前應(yīng)力集中區(qū)域，受動壓影響顯著，頂?shù)装鍋韷捍螅装l(fā)生沖擊地壓。使用巷道超前支護(hù)支架，可以提高巷道支護(hù)強(qiáng)度，減緩巷道頂板移近速率，有效保護(hù)巷道，防止沖擊地壓和頂板事故。 巷道超前支護(hù)支架，兩架為一組，兩個底座之間連接有移架千斤頂，可在各種礦井巷道內(nèi)進(jìn)行自移行走式支護(hù)。支撐狀態(tài)時，立柱伸出，頂梁和底座分別支撐巷道的頂?shù)装濉Ｗ砸菩凶邥r，前面一組中的一架降架，即立柱收回，此時千斤頂和防倒千斤頂處

26、于隨動狀態(tài)，頂梁離開頂板后，千斤頂和移架千斤頂伸出，由于后面的支架處于支撐狀態(tài)，前面的這架將被向前推移一個千斤頂行程，然后其立柱升起，支架處于支撐狀態(tài)。這時后面的支架立柱降低頂梁離開頂板，然后千斤頂和移架千斤頂縮回，則后面的支架被向前拖移了一個行程。立柱升起，支架重新處于支撐狀態(tài)。3737 （4）防沖巷道液壓支架支護(hù) 采煤工作面順槽處于原生煤體或鄰近地質(zhì)構(gòu)造的巷道，沖擊地壓嚴(yán)重，采用防沖巷道液壓支架支護(hù)。這類巷道受采掘擾動大，礦壓顯現(xiàn)強(qiáng)烈，巷道頂?shù)装寮皟蓭褪諗克俣群芸欤锏谰S修維護(hù)工程量巨大，且極易發(fā)生沖擊地壓。這類巷道要杜絕剛性支護(hù)，采用高強(qiáng)度可縮封閉式支護(hù)。 防沖巷道液壓支架由頂梁、底梁和

27、液壓支柱構(gòu)成。拱型頂梁由2段弧形梁鉸接組成，底梁由2個底座和1段中節(jié)鉸接組成，頂梁和底梁間由液壓支柱支撐。支架整體呈O型，與O型可縮鋼棚同時使用，交替平行布置安裝在O型棚棚空內(nèi)。防沖巷道液壓支架具有初撐力大、支護(hù)能力強(qiáng)等特點(diǎn)，實現(xiàn)了對巷道的全斷面支護(hù)，對巷道底板和兩幫控制能力強(qiáng)。能夠有效保持巷道斷面，防止巷道底鼓，保護(hù)作業(yè)人員和設(shè)備安全。3838 2. 個體防護(hù)裝備 研究表明，發(fā)生沖擊地壓后，人員受傷的主要部位是頭部，占90%以上，其次是胸部，包括肋骨折斷等占60%。而內(nèi)部器官的損壞主要是肺、心、胃等占19%，再其次為上下肢的折斷也占19%。原有的礦用膠帽佩戴時，盔體與人體頭部之間間隙較小，沒

28、有緩沖材料，發(fā)生沖擊時，沖擊力直接作用于人體頭部，且膠帽的抗沖擊強(qiáng)度不足，易破裂失效，綁繩過細(xì)，易被震飛或脫落。為保護(hù)作業(yè)人員人身安全，撫礦集團(tuán)研發(fā)了防沖擊個體防護(hù)裝備，包括防沖擊頭盔和防沖擊背心，并申請了專利。 防沖擊頭盔采用輕便的化工原料抗沖擊的ABS樹脂制作。防沖擊頭盔內(nèi)的盔體與人體頭部之間夾填有較厚的緩沖材料制作的緩沖墊圈，減緩了碰撞時人體頭部受到的沖擊，增大了抗沖擊強(qiáng)度，可以有效地防護(hù)外界對人體頭部的沖擊，且防沖擊頭盔上有長度可隨意調(diào)節(jié)的寬帽帶，佩戴舒適，操作方便，不易脫落。可以使作業(yè)人員在沖擊地壓發(fā)生過程中，減緩頭部撞擊，得到保護(hù)。3939 防沖擊背心是在背心形外套內(nèi)設(shè)有高強(qiáng)度護(hù)板

29、。背心形外套由前襟、后襟及2塊肋板構(gòu)成，2塊肋板分別固定在后襟兩側(cè)。兩側(cè)的肋板與前襟間綁帶連接，在背心形外套內(nèi)設(shè)有4塊高強(qiáng)度護(hù)板，分別置入背心形外套的前襟、后襟和2塊肋板處。 井下作業(yè)工作服不具備防沖能力。防沖擊背心的護(hù)板采用輕便的化工原料抗沖擊的ABS樹脂制作，可在發(fā)生沖撞時減緩物體對人體的沖擊力，在一定程度上有效保護(hù)人體胸部和內(nèi)臟器官。從而大幅度降低因沖擊地壓帶來的人身傷害，達(dá)到安全生產(chǎn)的目的。4040 3. 防沖擊屋 防沖擊屋也是撫礦集團(tuán)研發(fā)的一種防沖擊人身防護(hù)設(shè)施，適用于沖擊地壓危險區(qū)域的固定性看守崗位，為長時間固定作業(yè)崗位作業(yè)人員提供一個配備防護(hù)措施的安全環(huán)境。其構(gòu)筑方法是：在沖擊地

30、壓區(qū)域的看守性崗位附近，選擇煤質(zhì)較好的地點(diǎn)掘2m深峒室，巷道斷面NO.3.5，按700mm間排距全斷面布置樹脂半長錨固錨網(wǎng)，架設(shè)O型棚，棚距700mm，搭接部上三道卡纜，棚間上四道鐵拉筋固定，用木杠剎實幫頂，鐵棚內(nèi)鋪背板，背板上安設(shè)海棉減震板。防震屋內(nèi)接入壓風(fēng)自救系統(tǒng)。發(fā)生沖擊地壓時，由于防沖擊屋的支護(hù)強(qiáng)度大，受破壞較小，可以維持足夠生存空間。人員發(fā)生顛簸和碰撞時，有減震板緩沖，會避免或減輕傷害。即使在外界被封堵的情況下，也可以利用壓風(fēng)自救系統(tǒng)安全地等待救援。4141 4. 壓風(fēng)自救系統(tǒng) 壓風(fēng)自救系統(tǒng)由風(fēng)泵、管路、供風(fēng)嘴、防護(hù)袋等部分構(gòu)成，風(fēng)泵產(chǎn)生高壓空氣通過管路輸送到作業(yè)地點(diǎn)，在壓風(fēng)管路接出

31、支線管路并在支線管路上安裝供風(fēng)嘴，用防護(hù)袋將供風(fēng)嘴套在袋中。當(dāng)發(fā)生煤與瓦斯突出及沖擊地壓等事故時，通風(fēng)系統(tǒng)受到破壞，瓦斯等有毒有害氣體會威脅作業(yè)人員人身安全。作業(yè)人員可以鉆進(jìn)壓風(fēng)防護(hù)袋內(nèi)，打開供風(fēng)嘴閥門，壓風(fēng)管路內(nèi)的高壓空氣可以為避險人員提供新鮮空氣。4242 5. 物件設(shè)備捆綁 發(fā)生沖擊地壓時，巷道內(nèi)存放的設(shè)備、材料等物件會因劇烈震動而飛揚(yáng)、顛覆，對作業(yè)人員身體撞擊、擠壓造成人身傷害，這也是沖擊地壓造成傷亡事故的主要形式之一。為減小沖擊地壓危害，老虎臺礦制定了沖擊地壓區(qū)域物件捆綁規(guī)定，對沖擊地壓區(qū)域巷道內(nèi)存放的所有物件進(jìn)行捆綁，防止其受沖擊時移動傷人，取得了很好的效果。4343 6. 危險區(qū)

32、域人員控制 為防止沖擊地壓造成集團(tuán)傷亡事故，應(yīng)盡量減少井下作業(yè)人數(shù)。優(yōu)化生產(chǎn)工藝和勞動組織，把作業(yè)人數(shù)降到最低，嚴(yán)禁在沖擊危險區(qū)域組織各種人員密集型生產(chǎn)會戰(zhàn)。 （1）區(qū)域控制 綜放工作面檢修班作業(yè)人數(shù)不超過40人，生產(chǎn)班作業(yè)人數(shù)不超過29人。 炮掘工作面作業(yè)人數(shù)不超過9人。 沖擊地壓危險區(qū)域巷道每100m內(nèi)只允許安排1組作業(yè)人員施工，每組作業(yè)人員不得超過4人。 任何人員不得在沖擊地壓危險區(qū)域內(nèi)逗留、休息，作業(yè)人員完成施工任務(wù)后要立即撤出，使作業(yè)人數(shù)越少越好。 4444 （2）時間控制 沖擊地壓危險區(qū)域的檢修、整修等項施工作業(yè)，必須安排在停產(chǎn)班進(jìn)行。 沖擊地壓危險區(qū)域，只允許在停產(chǎn)班的后半段，即

33、10時至16時進(jìn)入作業(yè)，其他時段嚴(yán)禁人員通行和作業(yè)。瓦斯檢查員每班可巡回檢查3次，要求即查即走，不準(zhǔn)逗留。 沖擊地壓危險區(qū)域內(nèi)爆破作業(yè)后，要按照規(guī)定的距離和時間躲炮，任何人不得進(jìn)入警戒區(qū)域。 所有人員入井，必須攜帶人員定位器，并始終保持開機(jī)狀態(tài)。4545 （四）幾項重點(diǎn)工作 1. 1. 加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)，健全專業(yè)隊伍，保證防沖工作措施有效落實。 撫礦集團(tuán)公司成立了“撫礦集團(tuán)老虎臺礦沖擊地壓防治與研究委員會”，并在公司內(nèi)部抽選精干技術(shù)力量，成立了由總工程師為團(tuán)長的“撫礦集團(tuán)老虎臺礦沖擊地壓防治與研究內(nèi)聘專家工作團(tuán)”，下設(shè)采煤、掘進(jìn)、機(jī)電、通風(fēng)、地質(zhì)設(shè)計、安全監(jiān)察、綜合等7個專業(yè)組，分系統(tǒng)組織開展沖擊地壓

34、防治與研究工作。 老虎臺礦成立了以礦長為組長的“沖擊地壓防治工作領(lǐng)導(dǎo)小組”，統(tǒng)領(lǐng)全礦防治沖擊地壓工作，組建了專業(yè)機(jī)構(gòu)“老虎臺礦沖擊地壓研究與防治辦公室”，負(fù)責(zé)編制防治沖擊地壓設(shè)計、措施，具體實施沖擊地壓預(yù)測預(yù)報和統(tǒng)計分析，組織監(jiān)督防沖工程施工和措施落實。 防沖辦配備12名專職人員，其中正副主任2人，專職工程師2人，現(xiàn)場管理及測試7人，基礎(chǔ)資料管理1人。保安區(qū)鉆探隊負(fù)責(zé)實施高壓注水和卸壓鉆孔等防沖措施施工，作業(yè)人數(shù)35人。 由于從上到下建立了防沖組織機(jī)構(gòu)，明確了責(zé)任，從而保證防沖工作措施有效落實。46462. 強(qiáng)化防沖知識培訓(xùn)，提高全員防災(zāi)抗災(zāi)應(yīng)變能力。 老虎臺礦每年組織防治沖擊地壓和煤與瓦斯突

35、出的專項培訓(xùn)，所有入井人員均需參加礦里組織的脫產(chǎn)培訓(xùn)，經(jīng)考試合格頒發(fā)培訓(xùn)合格證，并持證上崗。2015年4月，共培訓(xùn)2029人，入井人員培訓(xùn)率100%，考試合格率100%。4747 培訓(xùn)工作由礦職工學(xué)校和兩防辦共同組織，培訓(xùn)內(nèi)容包括：u沖擊地壓機(jī)理與危害u煤礦安全規(guī)程與相關(guān)法規(guī)u“四位一體”綜合防沖措施u老虎臺礦防治沖擊地壓設(shè)計和有關(guān)規(guī)定u沖擊地壓災(zāi)害處理計劃與應(yīng)急預(yù)案u自救、互救知識等4848 3. 加大資金投入,為沖擊地壓防治提供有力保障。 加大安全投入是做好沖擊地壓防治工作的物質(zhì)保障，多年來撫礦集團(tuán)及老虎臺礦在沖擊地壓防治方面，投入了大量人力、物力、財力，特別是在資金使用上足額提取安全費(fèi)用

36、，優(yōu)先保證“一通三防”及沖擊地壓方面的資金投入，大力引進(jìn)液壓鉆機(jī)、高壓注水泵、個體防護(hù)、監(jiān)測預(yù)報等先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備、設(shè)施，提高防沖技術(shù)裝備水平，大量投入高強(qiáng)度支護(hù)材料與裝備增強(qiáng)抗沖擊能力。 2006-2014年，投入U型鋼支架14306架，資金2446萬元；投入抗沖擊垛式巷道支護(hù)液壓支架、超前巷道液壓支架、防沖巷道液壓支架等合計281架，資金2663.5萬元。這些投入為老虎臺礦防沖工作提供了可靠的物質(zhì)保障。 4949 4. 要從源頭做起，合理規(guī)劃，優(yōu)化設(shè)計，最大限度地規(guī)避沖擊風(fēng)險。 沖擊地壓防治是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，必須從源頭做起。要依據(jù)礦井的實際情況，準(zhǔn)確掌握并充分考慮煤層賦存、地質(zhì)構(gòu)造、地應(yīng)

37、力場、煤巖力學(xué)性質(zhì)、開采歷史、采掘擾動等沖擊地壓影響因素，制定一個覆蓋整個井田的防治沖擊地壓整體規(guī)劃，編制合理的生產(chǎn)接續(xù)規(guī)劃，避免局部應(yīng)力集中給準(zhǔn)備和開采帶來不良影響。 制定開采設(shè)計要充分考慮沖擊地壓因素，合理選擇開拓方式、巷道布置、采煤方法、開采順序和推進(jìn)方向及頂板管理、巷道支護(hù)等工藝，最大限度地規(guī)避沖擊風(fēng)險。 防沖設(shè)計要與開采設(shè)計同時制定，納入到開采設(shè)計當(dāng)中。并要優(yōu)先執(zhí)行沖擊地壓的區(qū)域防治措施，防止設(shè)計上的先天不足，造成采掘工程開工后，還要投入大量的局部解危卸壓措施，既浪費(fèi)人力物力，還會因此形成許多現(xiàn)場隱患。 5050 5. 積極開展科技合作與創(chuàng)新，指導(dǎo)防沖工作科學(xué)有序進(jìn)行。 多年來老虎臺

38、礦針對沖擊地壓產(chǎn)生機(jī)理、預(yù)測預(yù)報方法和防治措施等廣泛深入地開展技術(shù)質(zhì)詢、合作和攻關(guān)活動，取得了良好效果。 從2000年開始先后于撫順煤科分院、中國礦業(yè)大學(xué)、北京科技大學(xué)、撫順地震局、東北大學(xué)、煤科總院、山東科技大學(xué)、遼寧工程技術(shù)大學(xué)等高等院校、科研院所，進(jìn)行了17次之多的技術(shù)合作與課題攻關(guān)； 還于2001年3月、2002年3月、2006年9月三次由國內(nèi)科研院所、大專院校和生產(chǎn)單位的知名專家學(xué)者組成專家組，對老虎臺礦的沖擊地壓動力災(zāi)害進(jìn)行廣泛深入地研討； 撫礦集團(tuán)還于2006年聘請了宋振騏、張鐵崗院士等9名國內(nèi)采礦行業(yè)知名專家組成了“老虎臺礦沖擊地壓防治與研究技術(shù)顧問委員會”，指導(dǎo)老虎臺礦沖擊地

39、壓防治工作。 5151 2000 2000年以來老虎臺礦與科研機(jī)構(gòu)合作項目統(tǒng)計年以來老虎臺礦與科研機(jī)構(gòu)合作項目統(tǒng)計 序號技術(shù)合作部門技術(shù)合作項目合作時間課 題 簡 況1煤科集團(tuán)沈陽研究院特厚煤層開采沖擊地壓分析預(yù)測及減震措施研究 2000.7沖擊地壓防治技術(shù) 2中國礦業(yè)大學(xué)煤巖動力災(zāi)害電磁輻射預(yù)報系統(tǒng) 2001.9使用KBD5電磁輻射儀監(jiān)測煤巖體電磁輻射強(qiáng)度變化預(yù)測沖擊地壓 3中國礦業(yè)大學(xué)常規(guī)礦壓監(jiān)測系統(tǒng) 2001.9礦壓觀測法預(yù)測沖擊地壓 4撫順地震局 撫順礦震時間空間強(qiáng)度預(yù)測及其對城市危害性評價研究 2002礦震危害研究 5北京科技大學(xué)、撫順地震局 深部開采動力災(zāi)害預(yù)測及其危害性評價與防治

40、研究 2003沖擊地壓防治技術(shù)研究 6撫順地震局撫順老虎臺礦礦震監(jiān)測研究 2003.1監(jiān)測老虎臺礦礦震發(fā)生情況 7煤科集團(tuán)沈陽研究院老虎臺礦沖擊地壓防止措施研究 2003.4老虎臺礦沖擊地壓防治措施研究 8東北大學(xué) 老虎臺礦沖擊地壓下特厚煤層煤巷錨桿支護(hù)試驗研究2004錨桿支護(hù) 9中國礦業(yè)大學(xué)電磁輻射連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng) 2005.6使用KBD7電磁輻射儀連續(xù)監(jiān)測電磁輻射強(qiáng)度變化預(yù)測沖擊地壓 10煤科總院微震監(jiān)測系統(tǒng)2008.8對礦井沖擊地壓精確定位和實時監(jiān)測5252序號技術(shù)合作部門技術(shù)合作項目合作時間課 題 簡 況11山東科技大學(xué)礦山壓力動態(tài)觀測巖層運(yùn)動預(yù)測控制2008.1112煤科總院煤巖動力災(zāi)害

41、防治體系技術(shù)規(guī)范研究 2009.7沖擊地壓發(fā)生機(jī)理、解危技術(shù)等研究 13中國礦業(yè)大學(xué) 煤巖動力災(zāi)害預(yù)測預(yù)警技術(shù)研究 2009.7 沖擊地壓災(zāi)害防治預(yù)測預(yù)警系統(tǒng)技術(shù)研究14北京科技大學(xué)沖擊地壓和煤與瓦斯突出復(fù)合型災(zāi)害機(jī)理及防治技術(shù)研究2009.7研究沖擊地壓和煤與瓦斯突出耦合災(zāi)害機(jī)理和防治技術(shù)15遼寧工程技術(shù)大學(xué)老虎臺礦動力災(zāi)害監(jiān)測數(shù)據(jù)集成專家決策系統(tǒng)研究2010.3數(shù)據(jù)集成分析16遼寧工程技術(shù)大學(xué)上覆巖層“三帶”分布規(guī)律及其對開采的影響研究 2013上覆巖層“三帶”分布規(guī)律17遼寧工程技術(shù)大學(xué)老虎臺礦地質(zhì)動力環(huán)境評估與開采工程效應(yīng)研究 2014闡明礦壓顯現(xiàn)規(guī)律及其主要影響因素，確定礦井沖擊地壓的發(fā)生機(jī)制 5353 多年來，通過采取合理布局、壓產(chǎn)減人、各種卸壓及安全防護(hù)措施的實施，沖擊地壓發(fā)生的頻率及強(qiáng)度、損害及人身傷害等事故