矿震灾害矿井采空区封闭技术的探讨

1、 专业技术文件 / Technical documentation 编号： 矿震灾害矿井采空区封闭技术的探讨Through the process agreement to achieve a unified action policy for different people, so as to coordinate action, reduce blindness, and make the work orderly.编制：_日期：_矿震灾害矿井采空区封闭技术的探讨温馨提示：该文件为本公司员工进行生产和各项管理工作共同的技术依据，通过对具体的工作环节进行规范、约束，以确保生产、管理活动的正

2、常、有序、优质进行。本文档可根据实际情况进行修改和使用。 摘 要:本文介绍了综采放顶煤工作面构筑抗冲击性密闭这种新工艺、新方法, 该方法即起到了抗冲击作用, 同时也起到了即使密闭冲摧也不致于伤人的作用, 也达到了防灭火的目的, 在兖州矿区得到了推广和应用。 关键词:矿震 封闭技术 抗冲击密闭 研究与应用 矿震是鲍店井田近年来新出现的一种矿井自然灾害。随着矿井开采深度及开采范围的不但扩大, 形成大面积采空区, 这些采空区被采区煤柱、孤岛煤柱、边角煤柱等不同形式的煤柱所分割, 存在多种不充分采动区域, 由于大部分区域覆岩赋存着较厚的硬岩层, 具有覆岩大面积悬空突然失稳的矿震隐患。当矿震发生时, 高

3、压气流从采空区冲出, 将采空区密闭摧毁, 威胁人身安全, 漏风造成自然发火。因此, 研究与开发结构合理、抗压性能高、密闭性和耐温性好、施工轻便快捷、操作安全的密闭墙是矿山安全防护工作中亟待解决的一个重要课题。1.事故案例鲍店煤矿位于山东省济宁市辖区内, 1986年6月10日建成投产, 2021年生产原煤726万吨, 采用立井水平开拓, 两翼对角式通风。主采煤层为山西组3煤, 采用综合机械化采煤方法。矿井为低瓦斯矿井, 煤层自然发火期为36个月。事故地点为2310一号联络巷。该巷道西部为2310、2311工作面采空区, 2311工作面于2021年5月31日停采；北部为大马厂断层与2310停采线之

4、间的煤柱；东侧、南侧为大马厂断层, 断层外为2306切眼。2021年9月6日17:19分, 发生事故, 2310轨顺密闭被摧毁, 碎砖向外抛出4050m, 密闭前6m范围内顶板冒落。冲击波和碎砖将密闭前的6人击倒在上山斜坡上, 造成2人死亡, 4人受伤。专家组对事故经过、相关人员调查、现场勘察和资料 分析, 得出如下专家结论:采矿活动引起的上覆岩层大面积运动可引起矿震现象的发生, 矿震可在采矿空间形成程度不同的冲击波。经调查, 事故发生时伴随着响声和震动。该区域的地质与生产技术条件具备了发生矿震的条件, 主要成因有以下几个方面:（1）三层煤上覆岩层赋存变化较大, 三层煤上部91米处赋存着以石英

5、为主厚度达94.27米的中砂岩, 具备采空区上位巨厚坚硬岩层的地质条件。厚度94.27米中砂岩的大面积断裂活动也为矿震的发生提供了力源条件。（2）2310、2312、2312综放面都是向事故发生部位推进, 已经分别停采, 采空面积大, 上位巨厚岩层具备大面积悬空的采空条件。（3）大马厂断层落差为10米, 处于2310、2311、2312综放面停采线的外侧, 将上位巨厚中砂岩切割, 巨厚中砂岩层的大面积悬空及断层的切割, 易发生大面积运动。（4）一采区下部1307综放面距事故地点800多米, 目前, 该面正在开采。（5）2305煤柱凸角受到两侧采空区叠加集中应力的作用, 随着时间的延续, 强度降

6、低, 煤柱凸角对巨厚中砂岩的支承作用消弱, 导致上位巨厚中砂岩大面积运动, 2305煤柱凸角的破坏是发生矿震的诱发因素。该事故主要是由采空区上位巨厚中砂岩大面积运动形成的矿震引起的, 由矿震产生的冲击波将轨顺侧第一道、第二道密闭墙摧毁, 冲击波及抛出的密闭砖块导致人员伤亡。该事故是由矿震地质灾害引起的, 本次事故具有不可预测性。2.采取采空区管理与封闭技术为认真吸取事故教训, 切实加强井下密闭管理, 全面排查矿井通风系统, 对井下所有密闭进行危险分级, 作好防范治理工作, 坚决杜绝密闭伤人事故发生, 采取的主要措施:1)对现有密闭分级管理: 根据通风系统管理的特点, 工作面开切眼、停采线、受采

7、掘活动影响区域的密闭危险性较大, 定为A级。其它分B, C级。A级:密闭若需要喷浆, 其厚度为200mm；若密闭前有预留空间, 在离三叉门出口1m处, 垂直于巷帮打锚杆眼, 间距700mm, 用两层菱形金属网、锚杆、托盘、钢带锚固, 如图1:图1密闭前没有较大预留空间, 在三叉门出口巷道壁处, 垂直于密闭方向打锚杆眼, 间距700mm, 然后, 用四根钢丝绳、两层菱形金属网、锚杆、托盘、锚固, 如图2:图2B级:加固措施同A级；不留人员通行空间；C级:实行挂牌管理, 严禁人员在闭前停留、休息；按照规定, 进行周期巡检, 认真记录, 及时汇报, 重点密闭缩短检查周期；检查密闭时, 应将通至采空区

8、的束管引出, 严禁到闭前检查；2）对工作面停采线的封闭工作面停采撤面后, 工作面停采线仍正常通风, 漏风是严重的煤层自燃隐患, 为尽快封闭工作面, 减少采空区漏风, 需对两顺槽临时封闭, 而抗冲击性密闭工艺复杂, 施工时间较长, 很容易造成停采线煤层 自燃。因此为尽快封闭工作面, 需在停采线外50-100米范围内巷道成形较好地点迅速构筑临时板闭, 防止停采线漏风, 然后在其外侧施工抗冲击性密闭。（1）建闭位置在第一道临时密闭外, 巷道成形较好的地点构筑, 密闭规格设计见下图:1#-临时密闭 2#-砂袋墙 3#-砖闭 4#-水泥钢筋浇灌墙 5#-柔性闭（2）规格要求a、1#临时密闭作用是临时起到

9、堵漏风的作用, 是用板梁钉木板, 再用水尼沟缝构筑而成。b、2#密闭是砂袋墙, 即用砂袋砌起的, 其长度沿巷道5-8m, 砂子具有一定弹性, 因而能起到很好防爆抗冲击性。c、3#密闭是500mm厚的砖闭, 紧贴砂袋墙, 其作用是堵漏风和下一道工序注水泥时防止水泥流入采空区两个作用。d、4#是钢筋混凝土浇灌墙, 其厚度500mm, 其与3#砖闭的空隙为5m范围巷道, 留其空间的目的是最后对其注水泥充填。e、5#密闭是最后一道工序, 即在工作面停采线外的顺槽全风压通风地点构筑柔性密闭, 其规格两道临时板闭之间留有200-400mm的空隙, 并对空隙注发泡剂充填, 见下图。（3）建闭施工顺序 先施工

10、两顺槽第一道砂袋墙；接着紧贴砂袋墙施工砖闭, 完成工作面停采线封闭；待通过预留的注浆管路向停采线和端头注完浆后, 再施工混凝土浇灌密闭；待对砖闭、混凝土闭之间空隙注完水泥浆（固化材料）后, 最后施工柔性闭。3.今后研究的方向建造具有抗压性的永久密闭墙时, 材料用量很大, 运输和施工工作量大、消耗时间长, 在运输条件较差的地点施工闭墙难度非常大。因此, 研究与开发结构合理、抗压性能高、密闭性和耐温性好、施工轻便快捷、操作安全的密闭墙是矿山安全防护工作中亟待解决的一个重要课题。应从以下几个方面加以研究:1）快速轻便型弹性密闭墙材料的选择与研究； 2）快速轻便型弹性密闭墙轻质吸附性充填材料的优选与研究；3）轻质弹性砌块合