徐矿冲击地压经验介绍

1、冲击地压防治概况徐矿集团生产技术部1主 要 内 容机构与职能教育与培训监测卸压应急预案超前防范规章制度防治体系冲击地压冲击地压2前 言徐矿集团的第一次冲击地压发生在权台煤矿时间：1991年7月10日6时20分地点：3127乙材料道3冲击现场描述：7月10日夜班3127乙材料道材料道掘至279m处，4时左右放第一茬炮，迎头频繁发生煤炮；6时20分放第二茬炮时，发生了冲击地压。冲击波将工人的帽子吹走，放炮员手中的放炮器被冲走2m左右，躲炮的17名工人全部冲倒，距迎头90m的1名工人被吹倒，脸被碰伤；风带多处损伤坏0.6m至1.2m，7处风带脱节，迎头向后18m长的40型溜子向上帮整体移动0.61.

2、0m，铁料杂物崩到上帮，4靠下帮的溜子全部倒向上帮；拱形棚接头位移0.30.7m，巷道底鼓0.50.9m，巷道下帮的煤被抛到上帮，下帮出现宽0.40.6m、深0.30.4m的沟槽。此次冲击地压涉及范围约115m，冲出煤量20m3，属中等冲击。5原因分析：1、材料道由向斜的一翼进入了积聚大量弹性变形能的向斜轴心。2、不规则回采的3114工作面开采后的残余支承应力从两侧集中于材料道掘进区域，尤其是处于掘进迎头前方留有10m煤柱的采空区，延伸了残余支承压力向掘进方向转移的距离。3、受掘进扰动，老顶岩层为10.86m厚度砂岩的3114工作面采空区顶板运动。4、放炮诱发。6 按照发生的先后顺序，徐矿集团

3、三河尖煤矿1991.9.5、张集煤矿1994.8.26、旗山煤矿1995.4.12、庞庄煤矿张小楼井2009.5.8、张双楼煤矿2010.7.30等5个矿井也先后发生了冲击地压，其发生深度最浅为-490m，最深为-1125m。造成死亡事故的有两次。时间：2000年4月17日15时25分冲击地点：三河尖煤矿7204材料道、降低材料道7破坏情况： 震级3.0级，破坏煤壁180m，死亡4人。冲击现场描述： 材料道和降低材料道超前90m范围受到破坏，破坏严重的区域为两道超前1565m范围，巷道基本堵实，下帮的大量煤岩窜入巷道。发生冲击时地面有明显震感。主要原因： 1、采空区大范围顶板运动。 2、720

4、2煤柱应力8冲击地点示意图煤柱运输道联络巷50m15m7204工作面材料道降低材料道9时间：2010年7月30日3时15分地点：张双楼煤矿-1200m东一七煤运输下山事故简介： 2010年7月30日凌晨3点15分，张双楼煤矿-1200东一运输上山中部发生一起冲击地压灾害，灾害瞬间煤体释放巨大能量，造成运输上山100余米巷道被冲出煤体充满，把正在该区域的6名职工埋没。初步判定此次冲击地压为地震诱发。10冲击地点示意图11 目前徐矿集团本部6对矿井开采深度均超千米，冲击地压已成为徐矿集团最为严重的灾害之一。徐矿集团不断提高对冲击地压的认识，引进先进的装备和技术，做了大量的研究和防治工作，深入推进防

5、冲工作由措施型向工程型、局部治理向区域治理、生产过程治理向超前治理“三个转变”，探索、建立了徐矿特色的冲击地压防治工作体系。 相关做法介绍给大家，多多批评！12一、防治体系 1、基本程序： 冲击倾向鉴定采取防范措施冲击危险性预测预报判断冲击危险性实施解危措施对解危效果进行验证。 2、工作制度：集团公司季度，矿井月、周、日召开防冲分析会；集团公司月度排查防冲重点，抓好现场落实；矿井每天制作冲击地压预测治理日报表，报集团公司；13调度掌握防冲变化情况，对重点危险区域进行技术指导；对监测数据异常、现场动力显现明显的区域下达暂停工作通知书，并跟踪变化情况。 3、实施措施： 冲击危险性评估；开展煤层预注

6、水、大直径钻孔卸压等超前预防措施；运用煤粉检测、电磁辐射、微震监测对冲击危险区域进行监测预警；对冲击危险区域实施钻孔卸压、爆破卸压、高压注水等解危等措施；执行限制人员进入危险区域、远距离作业、铠装通信电缆、防冲物料捆绑固定等防护措施。14 二、机构与职能 1、机构沿革 2001年8月徐矿集团及各矿井分别成立了冲击地压防治领导小组，明确了一名矿领导负责冲击地压防治工作。 1999年底在冲击地压较为严重的三河尖煤矿专门成立了以防治冲击地压为主要工作内容的总调防冲矿压组（约 20人）,2003年1月16日该矿成立了冲击地压防治专职机构矿压科（兼防冲队）,配备专职防冲人员约45人，其中技术人员6人。1

7、52010年“张双楼矿730”事故后，8月4日徐矿集团生产技术部成立了冲击地压防治专职机构防冲科，之后各矿相继成立冲击地压防治专职机构，配备专职及专业人员，开展冲击地压防治工作，至目前徐矿集团各矿配备冲击地压防治专职人员112人，兼职人员101人，见表1-1。16表1-1徐矿集团防冲人员配置表172、职能建设 目前各矿井防冲工作分管矿领导为总工程师，明确一名副总工程师兼管防冲工作，各矿防冲职责分布情况为： 张双楼矿防冲科为独立生产管理科室，微震监测、电磁监测由防冲科负责，各采掘工区及通风科钻机队落实煤粉检测、大直径钻孔卸压、高压注水、爆破等防冲措施，防冲科人员监督并采集数据。18三河尖矿防冲科

8、管理与执行职能兼备，微震监测、电磁监测、煤粉检测、爆破由防冲科负责，大直径钻孔卸压、高压注水由通风工区钻机队施工，防冲科协助并监督；庞庄矿防冲科管理与执行职能兼备，微震监测、电磁监测、大直径钻孔卸压、爆破由防冲科负责；煤粉检测由采掘工区施工，防冲科人员监督并采集数据，此外防冲科还负责煤层和顶板瓦斯抽放孔、注水钻孔的施工；19 夹河、张集、旗山矿防冲工作由生产技术科专业组实施管理，生产技术科负责微震监测、电磁监测；通风工区钻机队及各采掘工区具体落实防冲措施，防冲科人员监督并采集数据。 从防冲措施落实效果看，张双楼矿模式较好，三河尖矿、庞庄矿张小楼井由矿井防冲科负责的防冲措施落实较有力，但对其他有

9、防冲管理及执行职能的单位协调管理工作执行上有一定难度。20三、规章制度 2000年12月徐州矿务集团有限公司下发徐矿司2000157号徐州矿务集团有限公司冲击矿压煤层安全开采实施细则，对冲击矿压防治责任制、冲击地压倾向性鉴定、开采设计、掘进和回采、预测预报、治理、特殊开采等做出规定。 2010年9月徐州矿务集团有限公司下发徐矿司2010100号徐州矿务集团有限公司冲击地压防治管理规定，对冲击地压防治工作责任制、开采设计、掘进和回采、预测预报、治理、防护措施等做出规定。212011年4月、8月、11月徐州矿务集团有限公司分别下发徐矿司201149号、89号、106号徐州矿务集团有限公司生产矿井安

10、全质量标准化标准及考核评级办法（试行） 、徐州矿务集团有限公司矿井安全程度评估暂行办法、徐州矿务集团有限公司生产矿井安全生产标准化标准及考核评级办法（试行） 等文件对冲击地压防治标准化和安全评估做出要求。222011年8月徐州矿务集团有限公司下发徐矿司办201081号徐州矿务集团有限公司微震监测系统管理规定，对微震监测人员素质、硬件配置、保养维护、技术规范等做出规定。2012年1月17日下发了徐州矿务集团有限公司冲击地压危险性评估办法，明确了冲击地压危险性评估行整体定性、进行分段定级评定要求。232012年3月23日下发了徐州矿务集团公司冲击地压危险采区设计与实施规范（试行），规范了采区设计与

11、防治要求。各矿井也建立和完善了相关防冲制度，如各工种岗位责任制、科室职责、冲击地压变化管理工作制度、防冲实施细则和考核办法、冲击地压分析排查与防治制度、防冲例会制度、冲击地压事故汇报制度、冲击地压危险分析预测预报制度、冲击地压防治安全生产责任制、防冲技术管理制度、冲击地压资料收集分析整理制度、微震监测系统管理规定等。24四、培训和学习徐矿集团于2010年8月1113日和2011年4月2729日在中国矿业大学组织了两期专业技术人员防冲技术培训班，分别对各矿井分管副总、防冲科长、专职防冲技术人员进行了培训；2010年10月29日组织各矿防冲技术人员在中国矿业大学科技园进行了电磁辐射软件分析培训。2

12、52011年9月10日邀请了北京科技大学姜福兴教授为各矿总工、分管防冲的副总、防冲科长、技术员进行冲击地压专题讲座。2012年1月12日在庞庄矿张小楼井举办一期微震监测技术培训班，矿大窦林名教授等相关专家进行了授课。2010年8月和2012年1月集团公司分别编制印发了冲击地压灾害防治知识问答和 冲击地压防治学习资料单行本。此外，集团公司还编制了防冲应知应会和“手指口述”等相关学习资料。26 6对矿井均邀请了中国矿业大学窦林名教授到矿为技术员以上管理人员及防冲专业职工做了专题防冲讲座。各矿井认真开展防冲专业培训工作，建立了较为规范的培训档案，入井人员均学习了防冲应知应会知识。加强了防冲专业管理人

13、员业务素质培训，基本掌握了各类防冲工艺、设备、仪器的技术参数及使用方法，为规范化开展防冲工作奠定了基础。27五、超前防范（一）煤岩层冲击倾向性鉴定 起步探索阶段（1978年1984年）：我国煤岩冲击倾向性研究始于1978年引于波兰的弹性能量指数研究; 推广阶段（1984年 2000年）：1984年，煤科院与波兰采矿研究院合作，提出并确定了由WET、KE、DT三个指标进行煤样冲击倾向性测定；1987年，编入冲击地压煤层开采暂行规定， “煤层冲击倾向性鉴定试行技术规范”开始广泛应用 ；强烈冲击倾向、中等冲击倾向、无冲击倾向；28标准化应用发展阶段（2000年至今）：2000年发布行业标准（煤科院开

14、采所）：煤层冲击倾向性分类及指数的测定方法MT/T 174-2000；岩石冲击倾向性分类及指数的测定方法MT/T 866-2000。2011年2月，由煤科院开采分院进行修订，发布国家标准。2930弹性能量指数WET反映的煤样受压达到极限强度之前积蓄弹性能的能力，为弹性应变能SE与塑形应变能SP的比值。图5-1 弹性能指数计算示意图31冲击能量指数KE反映煤岩破坏后释放能量的能力,峰值前积聚的变性能AS与峰值后耗损的变形能AX之比；图5-2 冲击能指数计算示意图32动态破坏时间DT是动态的综合的反映能量变换的全过程，对冲击倾向反映敏感。图5-3 动态破坏时间计算示意图33表5-1 煤层冲击倾向性

15、分类表34 在均布载荷作用下，单位宽的悬臂岩梁达到极限跨度积蓄的弯曲能量，用UW表示,UW与岩层悬伸长度的五次方成正比即L值越大，积聚的能量也越多。以该指数作为岩石冲击倾向性分类标准，分为强冲击倾向、弱冲击倾向、无冲击倾向。其中具体分类如下表5-2所示。表5-2 岩层冲击倾向性分类表35 自1999年6月徐州矿务集团有限公司各矿井新水平、新采区先后由煤炭科学研究总院北京开采所、中国矿业大学“煤炭资源与安全开采”国家重点实验室进行煤岩层冲击倾向性鉴定，至2011年底累计鉴定煤岩层30组，除垞城矿2煤及2煤顶板为无冲击倾向外，其余煤岩层鉴定结果均具有弱及以上冲击倾向性。36 （二）科学布局 集团公

16、司与中国矿业大学合作编制了徐州矿务集团公司冲击地压危险采区设计与实施规范（试行），以张双楼煤矿为实例编制了张双楼煤矿-1000西二采区方案设计作为冲击地压危险采区设计样本，从工作面参数的选择，如合理确定工作面长度、采高、推进速度等；冲击地压煤层的布置原则，如少掘巷道、采空区不留煤柱等；煤层开采顺序及开采方向，如开采解放层、首先选择开采无冲击倾向性或弱冲击倾向性煤层、同一区域工作面推进方向一致等做出规定，确保布局科学合理。37 根据地质和开采技术条件影响冲击危险状态的因素分析冲击危险性高的区域，如应力集中区、非稳定区、断层带附近、顶板关键层等，提前采取有针对性的解危措施，保障安全采掘。 如三河尖

17、煤矿经对7439工作面掘进与回采安全性评价，认为7439工作面里部小面冲击危险性较大，工作面设计中由方案优化为方案（如图1、图2），甩掉了增加了里部小面，轨道巷增加了一条岩石巷道，虽少采煤炭3.5万吨，但提高了防治冲击地压的安全性。38方案 7439工作面巷道布置 39方案 7439工作面巷道布置 40 庞庄矿张小楼井9煤专用回风巷掘进过程中动压显现明显，矿采取了帮部卸压，加强锚杆锚索支护，该巷道向采区巷道外侧平移15m等措施降低巷道冲击危险性。95208皮带机道外围区域受两头对掘和9煤专用回风道掘进超前应力叠加影响，应力集中明显，集团公司专门下文及时停止了两个掘进头的掘进，只允许另一个掘进头

18、施工，提高了95208皮带机道区域防冲的安全性。41（三）冲击地压危险性评价 对已发生冲击地压现象的矿井、煤层有冲击地压倾向的矿井和与发生冲击地压现象条件类似矿井的煤层及冲击地压煤层的新水平、新采区，开采前进行冲击倾向鉴定，划定煤岩层冲击倾向性和冲击地压重点区域。所有采掘工作面施工前，进行冲击地压危险状态评估。按照“整体定性、分段定级”的要求运用综合指数法对采掘工作面区域冲击地压危险状态整体定性；运用多因素耦合指数法对采掘工作面区域各区段的冲击危险程度区段分级，根据评估结果采取针对性的预测预报及防范治理措施。42 集团公司成立冲击地压危险性评估审查小组，生产副总工程师任组长，生产技术部、安全监

19、察部、技术中心等部门为成员单位。有关矿井成立由防冲、技术、安监、设计、地质等职能部门组成的评估小组，矿总工程师任组长。 采煤工作面区域冲击地压危险性评估纳入矿井工作面开采评估，并在切眼贯通后7日内以报告形式报集团公司审批。 43 掘进工作面区域冲击地压危险性评估由矿井总工程师组织开展，评估工作应与掘进工作面设计同步进行，并在掘进工作面设计完成后7日内经矿井冲击地压危险性评估小组审查形成评估报告，报集团公司生产技术部备案；评估为强冲击危险的报集团公司审批。 运用综合指数法根据地质因素和开采技术因素进行区域冲击地压危险状态整体定性。 44 采掘工作面区域冲击地压危险性评估整体定性后，对其各个区段还

20、要运用多因素耦合指数法进行分段定级。 运用多因素耦合指数法对采掘工作面区域各区段的冲击危险程度分为4级。采掘工程平面图上采用绿（1级）、蓝（2级）、黄（3级）、红（4级）分段标出，井下现场相应悬挂绿、蓝、黄、红四色警示牌，依据冲击危险级别采取相应的防治措施。（1）1级：轻微。冲击危险类别为无冲击危险，且Wd1=0或Wd2=0，采掘工作可正常进行；45 冲击危险类别为弱冲击危险，且Wd1=0或Wd2=0，采掘工作应加强冲击危险状态的观察。 （2）2级：一般。Wd1=1或Wd2=1；冲击危险类别为中等冲击危险或强冲击危险，且Wd1=0或Wd2=0，均需加强冲击地压监测工作。（3）3级：中等。Wd1

21、=24或Wd2=24，进行采掘工作的同时，采取防治措施，经检验消除冲击危险，方可进行下一步作业。（4）4级：严重。Wd15或Wd25，未采取有效防治措施消除冲击危险前停止作业，撤出不必要的人员；在采取有效防治措施后，经检验消除冲击危险，方可进行下一步作业。46 工作面开采过程中出现下列情形之一的，必须重新进行评估，否则不得生产。 1、工作面修改设计。 2、开采过程中遇有评估时未知的大型地质构造、应力集中等异常情况。 3、实际冲击危险程度与评估结果有较大出入。47 (四）冲击危险特殊区域（1）孤岛工作面。（2）临近大型地质构造带的采掘工作面。（3）本煤层残留煤柱及间距50m内上层煤遗留煤柱。（4

22、）本煤层及间距50m内上下煤层相向采掘工作面。（5）间距50m内的煤层群，下层煤采掘工作面超出上层煤采空区卸压带的区域。（6）采区集中巷两侧100m范围。（7）其它冲击危险特殊区域。48 冲击危险特殊区域一般应禁止开采活动。确需开采，必须由矿总工程师组织现场会审，制定防冲专门措施，报集团公司备案。并遵守下列规定：（1）专门措施中应有确保安全开采冲击危险特殊区域的依据及理由。（2）加大对冲击危险特殊区域的防治力度。（3）加强变化管理，冲击地压显现异常及时停止该区域开采活动。49（五）超前预控 2012年2月起，徐矿集团对冲击地压防治工作实施超前预控。冲击地压矿井按照矿井、水平、采区、工作面，分层

23、次、分步骤地对冲击地压危险因素进行会诊评价，确定年度、月度、周管控重点，制定防控措施，每天调度冲击地压危险因素变化情况，实现由被动防范向主动预控转变，把灾害威胁消灭在萌芽状态。50六、监测和卸压措施 目前徐矿集团冲击地压的监测预警方法主要有常规矿压观测法、钻屑法、电磁辐射法、微震法，下半年将在张双楼、张小楼安装应用KJ550煤矿冲击地压监测系统。冲击地压卸压处理措施主要有煤层钻孔卸压、煤层高压注水、爆破卸压等。51（一）常规矿压观测 常规矿压观测是对生产现场矿压显现的宏观现象进行观测和记录，同时利用测杆、顶板动态仪、压力表等监测工具观测采场围岩变形、顶底破坏、支架受载等，分析采场矿压显现及岩层

24、运动规律，为冲击地压预测提供服务。常规矿压观测是防冲工作的基础，如不结合常规矿压观测数据很难做好冲击地压的分析预测工作。52 （二）钻屑法 钻屑法是施工小直径(4150mm)钻孔，根据钻孔不同深度时排出的钻屑量及其变化规律来判断煤岩体应力集中程度，鉴别发生冲击地压的危险性和位置。 1、监测地点：掘进工作面迎头或两帮300m范围；回采工作面面上及两道超前300m范围。 2、监测孔布置：钻屑孔孔深10m，一般距底板1.2m左右，单排布置，钻孔方向为平行于煤层，垂直巷帮，见图6-1。53图6-1 钻屑孔布置图 掘进工作面迎头布置1个监测孔，帮部布置间距根据监测位置确定，一般为1015m；回采工作面钻

25、孔面上不少于3孔，帮部布置间距根据监测位置确定，一般为510m。54 3、实施方法：用手持煤电钻或风钻施工钻孔，采用弹簧卡式联接的长度1.0m麻花钻杆，42mm的钻头，钻孔深度为3.5倍采高，一般为10m。用胶结袋收集钻出的煤粉，每钻进1m称量1次钻屑量，称重采用杆秤或弹簧秤，并把直径大于3mm的颗粒单独称量，做好现场记录。把监测时间、地点、每米的煤粉量、煤粉颗粒变化及孔内冲击、卡钻等现象填在表上，同时记录附近发生煤炮、来压等宏观矿压现象。55表6-1 判别工作地点冲击危险性的钻粉率指标注：钻粉率指数=每米实际钻粉量每米正常粉量 判断冲击危险的方法：在表1所列的钻孔测量深度内，实际钻粉率达到相

26、应的指标或出现钻杆卡死现象，可判别为所测地点有冲击危险。56 (三）电磁辐射监测 1、电磁辐射原理 煤岩体产生电磁辐射，源于煤岩体的非均质性，是由应力作用下煤岩体中产生非均匀变速形变，使受载煤岩体中发生带电粒子运动，产生电磁辐射脉冲波。 电磁辐射有强度和脉冲数两个参数，强度是代指电磁波的振幅大小，主要反映了煤岩体的受载程度及变形破裂强度；脉冲数是指1秒钟内电磁波上下穿越强度门限值的次数，主要反映了煤岩体变形及微破裂的频次。以图6-2加以说明。57图6-2 电磁波示意图58 2、KBD5电磁辐射监测仪简介组成：包括天线、主机、充电器、软件等。主机由可调增益放大器、数据采集电路、单片机、程序存储器

27、、数据存储器、显示电路、RS232近距离通讯电路、键盘控制电路和供电电路等组成。见图6-3所示。功能：定向接收电磁辐射信号、设置参数、数据采集、数据存储、数据显示、数据查询、通讯和报警等。59智能充电器远程通讯接口监测 主机接收 天线监测主机接收 天线远程通讯 接口智能充电器图6-3 KBD5电磁辐射监测仪60 设备配置 1999年3月徐州矿务集团有限公司三河尖煤矿与中国矿业大学合作在全国率先试用电磁辐射仪进行冲击地压预测工作。至2011年底徐州矿务集团有限公司各矿井相继购置电磁辐射仪26台，每个矿井均有2台以上的电磁辐射仪。徐州本部6对冲击地压矿井均开展了电磁辐射监测预测冲击地压工作。61信

28、号流程： 冲击地压危险煤岩强烈变形破裂发射电磁辐射信号定向接收天线电磁辐射监测主机，自动处理数据（统计、显示、存储）有危险时自动报警。 数据进一步处理，把监测主机带到地面RS232接口计算机监测及预报软件数据统计、处理区域或动态危险性预报。62测试关键步骤： 表6-2 电磁辐射监测步骤63 3、监测布置 操作时首先要将天线开口朝向需要进行预测的煤岩体区域。一般在回采工作面或巷道中每10-20m左右间距设置一个测点（见图6-4回采工作面测点布置图）。 冲击地压监测过程中，回采工作面前方0-300米范围内，以10-20m为间距进行测试。当某一测点电磁辐射较强时，可在周围加密测点，测点间距为5-10

29、m。64 一般在掘进工作面迎头布置左前、正前、右前三个测点，距迎头15m区域每5m设置一测点，上下帮各设置3个测点（图6-5掘进工作面测点布置图）。在每一个测点，天线有两种布置方式：一种是天线朝向煤壁，天线侧缝朝向煤层顶底板，另一种是天线朝向顶板或底板，侧缝朝向煤壁，一般选择第一种。 在巷道中有构造区域、煤柱区域等情况的存在时，根据实际情况对相应区域进行布点。65图6-4 回采工作面测点布置图66图6-5 掘进工作面测点布置图67 4、电磁辐射监测冲击危险性的一般原则临界值危险判断：当辐值最大值或脉冲数值超过矿井设定的临界值时可以认为该处存在冲击危险。趋势法危险判断：当某一区域的前期电磁辐射监

30、测值较低，然后升高，再降低，然后又升高时，表明冲击危险性较高，即：出现高低高的变化时，表明有冲击危险，见图6-6。 68图6-6 电磁趋势预测示意图危险区段69 若监测到电磁辐射信号变化剧烈，同一测点的电磁辐射信号与前一天的相比，变化率超过100，虽然没有超过临界值但也说明该处存在冲击危险。 电磁辐射法检测的高冲击危险区域，可用钻屑法做进一步的检测。如果电磁辐射已处于临界状态，必须采取钻孔或爆破卸压措施。进行卸压后的区域前后的电磁辐射监测，以确定卸压爆破的效果。705、实例分析 张双楼煤矿7123综采工作面位于该矿-1000m水平东一采区，标高-894.6-990.0m，煤厚2.84.5m。经

31、鉴定该工作面煤层具有强冲击倾向。 图6-7为2010年10月23日材料道电磁辐射监测按地点连接分布图。从图中可见1730m测点的强度、脉冲数均为材料道8各测点中最大值，原因是该测点处有一落差1.0m的断层，且测点距工作面超前距离为58m，处于工作面超前支承应力影响范围内。71图6-7 7123综采工作面地点连接电磁辐射分布图72图6-8为2010年10月1524日，1730m测点与前后相隔15m的另两个测点的区域时间连接趋势图。从图中可见测点的强度、脉冲数有先升高再下降的趋势，10月19日脉冲数达到最大值，10月20日强度达到最大值。73图6-8 7123综采工作面区域时间连接电磁辐射趋势图7

32、4（四）微震监测 明确几个概念地震：地壳在内、外应力作用下，集聚的构造应力突然释放，从震源向四周传播引起的地面颤动。震源深度小于60km的为浅源地震，震中距小于100km的称地方地震。矿震：即矿山地震，是矿山开采引起的开采区域及附近煤岩体的地震活动。微震：煤岩体破裂失稳过程中的动力现象，因震动频率高，影响范围小，故称之为微震。75 微震有天然微震及采矿引发的微震（矿震）两种。能量从102J（很弱）到1010J（很强），对应地震里式震级04.5级；振动频率低，大约0150Hz；振动范围宽，从弱的几百米到强的几百、甚至几千公里。微震事件：监测到的微震活动称为微震事件，包括时间、地点、剧烈程度等信息

33、。声发射：能量小于1000J，频率为281500Hz。电磁辐射：频率为1K500KHz。761、主要功能微震监测系统的是对全矿范围进行微震监测，是一种区域性监测方法，微震监测系统工作见图6-9。自动记录微震活动，实时进行震源定位和微震能量计算。其原理是利用拾震仪站接收的直达P波起始点的时间差（见图6-10），在特定条件的波速场条件下进行二维或三维定位，以判定震源点，同时利用震相持续时间计算所释放的能量和震级，标入采掘工程图，并迅速报给生产指挥体系，以便及时采取措施。77图6-9 微震监测系统工作图78 图6-10 微震波形时域图79 2、SOS微震监测系统 （1）设备概述 SOS微震监测系统是

34、波兰矿山研究总院采矿地震研究所设计制造的新一代微震监测仪。该微震监测仪主要由井下安装的16个DLM 2001检波测量探头、地面安装的16通道DLMSO信号采集站和AS1信号记录器等组成，他们相互配合形成一个整体工作。 （2）系统功能 监测矿山井下开采引起的冲击矿压及微震80 事件并提供以下功能： a岩体震动信号的采集、记录和分析。 b多组波形分析，可进行积分、微分、滤波和频谱分析等 c矿震三维定位和能量计算。手动捡取监测通道信息进行震源定位，自动计算震动能量，并将震源位置和能量显示在矿图上； d自动检测设备工作状态。 e系统可以监测和定位能量大于100J，频率在0-600Hz的震动。81 3、

35、KZ-1 型微震监测系统（1）设备概述 KZ-1型矿震监测系统是中国地球物理研究所下属的北京欣林科技公司开发的新一代微震监测系统。KZ1 型微震监测系统包括用于地面的 KZ301 和用于井下监测的 KJ20 系统。该微震监测仪主要由井下的拾震器、数据采集器，地面机房的校时器、监测主机、GPS接收机、软件等，井下设备(下位机)通过光缆经串口受控于地面的设备(上位机)。82 （2）系统功能 即时、连续、自动收集震动信息记录；历史震动信息查看；自动生成震动信号图；震动事件震级、能量计算；捡取信息进行震源定位并可在矿图上显示震源位置；震动事件识别记录及报警；矿震参数的输入和修改。83 4、微震监测系统

36、相关要求 2011年8月徐州矿务集团有限公司下发徐矿司办201081号徐州矿务集团有限公司微震监测系统管理规定，对微震监测人员素质、硬件配置、保养维护、技术规范等做出规定。（1）人员配备 矿井必须建立微震监测系统管理机构，配备足够数量的专业人员，建立专门的微震监测系统机房（以下简称监测机房），面积不小于20m2。人员配备标准如下：至少配备1名专职工程技术人员；84表6-3 徐矿集团微震监测系统配备情况1名维护人员；4名专职中心站值班人员，值班人员应具有高中（技校）及以上文化程度。徐矿集团微震监测人员配备见表6-3。 85（2）拾震器的布置 既要考虑当前开采区域，又要考虑未来一定时期内的开采活动

37、。拾震器的安设点应尽可能接近待测区域，避开较大断层、破碎带。拾震器安设后形成的微震监测台网空间上应包围待测区域，水平、垂直方向形成层次，避免拾震器成直线分布，而且有适当的密度。随着矿井开采区域转移，拾震器应及时移设。中心站值班人员每班对监测主机及设备运转情况进行巡检；维护人员每旬对微震监测设备及传输线路巡检1次。86 （3）中心站值班人员工作职责监视微震主机所显示的各种信息，记录系统各部分的运行状态，及时处理微震事件。每间隔一定时间下载1次微震事件，完成后存入相应文档，确保每小班各自完成当班微震事件的P波标定、震源定位、能量计算等分析工作。矿井应确定微震事件震动能量临界值，当监测到超过震动能量

38、临界值的微震事件时，立即汇报微震工程技术人员进行复检。确认超过震动能量临界值的微震事件， 87及时与微震定位点附近的采掘工作面联系，询问并记录现场矿压显现、动力现象及震动破坏情况。如有动力显现，值班人员立即汇报矿井调度室，启动防冲应急预案。 根据要求制作微震监测日报表。 矿井微震监测报表按空间分类主要包括全井田微震监测报表、重点采区微震监测报表、重点工作面微震监测报表及重点区域微震监测报表；按时间分类主要包括微震监测日报表、周报表、旬报表及月报表。88 矿井微震监测报表内容主要包括微震分布平面（垂直截面）图、微震能量与频次变化趋势图、微震事件详细信息表、微震事件总体特征分析与预警。矿井微震监测

39、报表制作后，应由微震专职工程技术人员审查、防冲科长审核、总工程师审批，以上人员均要有签名。 89（4）微震监测预警 微震监测工作的核心是利用微震监测信息对 矿井及矿井某区域的冲击危险性进行分析、 评价与预警，各矿井结合自身实际制定微震 监测分析、评价与预警办法。为了进行微震监测预警，微震能量、频次变化应结合采掘工程的条件和参数来识别。当采矿地质条件恶化，那么震动次数的减少是冲击危险大幅度增加的征兆；当采矿地质条件改善，说明冲击矿压危险下降。90 两种典型的危险趋势 趋势1：矿震频次和能量持续增加23d，且维持在较高水平； 趋势2：矿震能量先经历一个35d持续高或升降交替的震动活跃期，之后出现较

40、明显的下降，且频次维持在较高水平，在下降阶段或下降再回升阶段出现危险趋势，见图6-10。表6-10 微震监测危险趋势图91实例分析：某矿某工作面区域能量自2月1日至2月4日持续上升,5日出现下降；频次自2月1日上升至3日达顶点后，4、5日出现下降，出现了能量、频次持续上升后又下降的危险趋势，且能量、频次维持在较高水平，6日出现了一次较大的矿震，见图6-11。 表6-11 微震监测危险趋势实例92(五）煤矿冲击地压应力监测系统 KJ550煤矿冲击地压监测系统是北京安科兴业科技有限公司研发的新一代应力型监测系统，适用于煤矿的矿震、冲击地压（岩爆）、煤与瓦斯突出等矿山灾害的预警和监测。 该系统包括三

41、个主要组成部分：1.地面监测主站；2.井下监测分站（包括一个供电电源）；3.压力传感系统。另外还包括接线盒、电缆、光缆等本质安全型连接部件以及相应的软件组成。监测主机通过井下环网与井下监测主站连接，见图6-12。93井上井下 数据处理监控数据 监测主机主光缆井筒多芯通信电缆2芯环网交换机光电井下监测分站127v供电2芯应力测点转换图6-12 KJ550煤矿冲击地压监测系统结构图94 KJ550煤矿冲击地压监测系统监测预警的基本原理通过实时监测工作面前方和巷道周围的煤体和岩体应力，将监测数据传输至地面监测主站，监测主站实时监测、显示应力动态云图，通过提前设定的预警值自动进行冲击地压预警、预报。应

42、力动态云图见图6-13，预警级别及预警值见表6-4，预警处理模式见图6-14。95图6-13 冲击地压监测系统应力云图96表6-4 冲击地压监测系统预警级别及预警值97图6-14 冲击地压监测系统预警处理模式98 回采工作面应力传感器安装从两顺槽距切眼30m位置开始布置。具体参数为：每组两个测点，测点深度分别为8m、14m，孔径42mm，同一组测点间距2m，组间距25m。工作面溜子道、材料道各布置10组监测点，20个监测点，超前监测工作面250m范围。随工作面的推进，应力传感器循环移动安装，进入采空区的应力传感器不能回收。某矿回采工作面应力传感器安装见图6-15。99图6-15 冲击地压监测系

43、统安装布置图100（六）煤层钻孔卸压 煤层钻孔卸压是基于钻孔冲击的原理，采用大直径钻孔减缓冲击危险，利用钻孔周围形成的破碎区的贯通作用，释放煤体中积聚的弹性能，使煤层破裂卸压，从而消除应力升高区。 （1）煤层卸压钻孔直径100300mm，孔深应达到高应力区。在工作面上孔深为L3.5M十a；在巷道两帮孔深L4M，一般为1050m。 L孔深，m； M采高或巷道高度，m； a两次卸压之间的进尺，m。101 （2）孔间距：在回采工作面上或巷道两帮打卸压孔时，孔距25m；在掘进工作面迎头打卸压时，每1012m2断面一个孔，孔口打在采高中部或断面的中心位置，方向要和煤壁平行或按措施规定的方向,现场实施在迎

44、头一般施工3孔。 徐矿目前使用的钻机有ZQJ-300/6气动架柱式钻机、CMS1-4200/80、 CMS1-6200/80s系列煤矿用深孔钻车，见图6-16、图6-17。102图6-16 ZQJ-300/6气动架柱式钻机103 图6-17 CMS1系列煤矿用深孔钻车104 （3）卸压工作开展情况 徐矿集团各矿井均进行了直径在100mm以上的大直径钻孔施工，最大孔径达到150mm，最大孔深下山8时达到102m，仅2011年度累计施工钻孔52000余米。对张双楼矿7123工作面、张小楼井95202工作面等冲击地压危险区域起到了很好卸压解危效果。大直径钻孔卸压已成为集团公司防冲工作的主要预防和解危

45、手段。105 自2011年9月份起，张双楼煤矿率先在冲击地压危险区域采用使用大直径钻孔超前预卸压的措施，执行“先卸压再监测”的防冲程序，降低了冲击危险区域的冲击动力现象发生的频率。如目前在掘的7121工作面两道执行了每天早班预卸压制度，一般施工2-3孔，如卸压困难可能影响到中班生产，已掘进巷道卸压孔布置基本为5m间距。其他矿井冲击显现明显的工作面相继进行了预卸压工作，有效的保证了安全生产。106（4）采煤工作面大直径钻孔卸压实例 大直径钻孔卸压参数： 钻孔直径为100-125mm。 煤壁侧孔深15m，实体煤侧12m。 孔间距为5m。 钻孔距巷道底板1.2m，平行煤层方向，垂直巷道煤壁。钻孔单排

46、布置。如图6-18所示。 107图6-18 采煤工作面卸压孔布置108大直径钻孔卸压方案： 首先集中在煤壁前方100m区域范围内实施钻孔卸压，措施按照设计要求，卸压孔间距5m，距底板往上1.2m，顺层打眼，眼垂直巷帮。钻孔深度：实体煤侧12m，工作面侧15m。如工作面侧出现渗水情况，则可在渗水区域可不做大直径钻孔卸压。工作面推进过程中，大直径钻孔卸压一直往停采线方向推进，并且保持超前工作面前方至少50m范围内为卸压区域。109 (5)掘进工作面大直径钻孔卸压实例 当掘进巷道钻屑法监测超标时，或巷道中矿压显现强烈（频繁煤炮声、甚至出现掉渣等动力现象）时，就应当及时进行大直径卸压处理。 掘进迎头布

47、置3个钻孔，三花眼布置，如图6-19所示。钻孔深度为15m, 超前距小于5m时，再重新打卸压钻孔，即保证掘进迎头前方5m处于卸压范围。同时，在巷道迎头后方巷道两帮进行大直径钻孔卸压。卸压范围在掘进完后进行，最多不能滞后10m。距迎头10m范围内卸压完成后， 110 在矿压观测的基础上在逐步向后方扩展。钻孔卸压参数相似于迎头钻孔。孔径120mm，孔深15m，钻孔间距2m左右。如图6-20所示。 在掘进和进行卸压后，要利用钻屑法或电磁辐射检测卸压效果以及围岩的应力状态，直至巷道处于无冲击危险状态。111图6-19 巷道迎头大直径钻孔卸压布置图112图6-20 巷道两帮大直径钻孔布置图113 （七）

48、煤层高压注水煤层高压注水通过钻孔向煤体中均匀注入高压水，破碎煤体，降低煤层的冲击倾向性，增加煤体的塑性能，以达到降低冲击危险的目的，同时还可以改善工作面的工作环境。（1）对有冲击危险的煤层注水时要安装高压低流量注水泵，注水压力取6l2MPa，要缓慢加压，每次增压0.2MPa， 每次增压20min，逐步增加到所定压力。每孔流量1.5m3/h，注水孔的间距一般为520m，封孔根据实际情况，可选用胶囊、聚114 氨酯、水泥浆等封孔材料等封孔方法。封孔长度大于巷道破碎圈的深度，一般在10m以上，并随注水压力的升高而加大封孔长度。 （2）提前注水时间不少于30天，超前注水距离工作面不少于100m。若平均

49、含水率或平均含水增量未达要求，或在大范围内（150m2以上）含水率不增加时，应改进注水参数或施工方法，以改善注水效果。注水的时效期一般为3个月。115 （3）注水孔垂直煤壁，布置在采高的中部或巷道断面中心，避免穿过断层带及破碎带。 深孔注水：孔深为待注水煤体长度的23以上，或待注水煤体长度减15m。 短孔注水：孔深为3.5倍采高加预定推进度。116（八）爆破卸压 爆破卸压是在回采工作面及上下两巷，通过卸载爆破能最大限度地释放聚积在煤体中的弹性能，在工作面附近及巷道两帮形成卸压破碎区，使得压力升高区向煤体深部转移。（1）爆破卸压按实施目的与后果分为超前松动爆破、卸压爆破和诱发爆破。超前松动爆破是

50、在待采煤体前方支承压力峰值区以外地区用爆破方法改变煤体结构，消除或减缓形成冲击危险条件的一种防范措 117施。卸压爆破对形成冲击危险的煤岩体，用爆破方法减缓其应力集中程度的一种解危措施。诱发爆破是在特殊情况下，利用较多药量进行爆破，人为地引起冲击地压，使冲击地压发生在限定的时间和地点，从而避免更大损害的一种解危措施。 （2）爆破孔深度取决于所需卸压带的宽度，且须超过煤体应力集中区域，炮眼深度一般选取1030m。装药长度约为爆破孔深度的一半，封孔长度不小于4m，爆破孔的直径一般为4250mm，钻孔间距520m。118（3）煤层爆破实施 某工作面卸压爆破参数：煤帮炮眼采用煤电钻、麻花钻杆配合42m

51、m钻头施工。炮眼距底板1.2m，眼深10m，间距5m，单排布置，炮眼角度平行于底板、垂直于煤帮。每孔采用正向装药，封孔长度5m，装药量3.0kg。一个炮眼中采用3个引药，一次爆破35个孔。联线方式，孔内并联，孔间串联，见图6-21。 爆破区域主要集中在工作面两顺槽危险区域。运输顺槽设备列车应移到150m之外，防止出现伤人事故。119图6-21 煤体卸压爆破装药图1脚线；2雷管；3炮泥；4炸药卷；5导爆索120（九）防护措施 徐州矿务集团有限公司建立了以下冲击地压防护措施。（1）在冲击危险区的工作人员应执行远距离作业制度。为减小伤害，人员应避开应力集中区，尽可能站立，不要蹲下，禁止平躺。（2）不

52、准坐在巷道底板、物料及设备上休息；不在巷道应力集中区、顶板破碎处、高度和安全间隙不够处躲炮；非工作人员不准进入卸压施工区域；严格施行冲击危险性区域施工人员准入和人数控制制度。121（3）应尽量减少各类物料码放，保持巷道畅通及足够的断面，确需存放的设备、材料应采取固定措施，码放高度不应超过0.8m；电缆吊挂留有垂度；各类管路吊挂高度不应高于0.6m。（4）冲击危险区域应使用铠装通信电缆，自2011年7月份起各矿井具有中等冲击危险的回采工作面（两道超前300m范围）及掘进工作面，已将普通通讯电缆更换为铠装通讯电缆，其后施工的具有中等冲击危险的采掘工作面已正常使用铠装通讯电缆。（5）在强冲击危险区应

53、设置冲击地压避难硐室，配备急救器材。122 七、冲击地压事故专项应急预案 1 事故类型和危害程度分析 1.1 危险源评估 1.2 可能出现的事故类型 冲击地压事故；可能衍生瓦斯事故、煤尘事故、火灾事故、人员窒息事故等。 1.3可能发生的季节：全年。 1.4 事故危害程度 冲击地压事故发生易造成现场人员伤亡、破坏性生产系统、安全设施，诱导瓦斯事故、煤尘事故、火灾事故等事故的发生。1232 应急处置基本原则 1、救人优先的原则：现场工作人员本着“以人为本、救人第一”的原则，首先进行自救，然后进行救助他人。2、防止事故扩大，缩小影响范围的原则。3、保护救灾人员生命安全的原则。4、遵循科学原理，加强技术分析，正确制定事故救援方案，不盲目行动。1243 组织机构及职责 3.1 应急组织体系 3.1.1指挥部可设在事故矿井，应与矿井生产调度室临近。3.1.2指挥部组成人员3.1.3指挥部内设救援办公室、施救组、善后组和后勤保障组。3.2 组织机构职责 1254 预防与预警4.1危险源监控4.2预警行动公司调度室接到所属矿井发 生冲击地压事故的信息后，必须立即按照应急预案的要求及时研究确定应对方案，并通知有关部门、单位采取相应行动预防事故发生或采取措施防止灾害进一步扩大。4.3 信息发布程序事故预警指令由应急救援指挥部下达，由调度室向相关单位、场所、人员和井下现