张总冲击地压防治(培训教材)2

张士斌济宁三号煤矿

TEL击地压基础知识及防治技术研究与实践.冲击地压事故国内外冲击地压事故现场图片冲击地压是煤岩体中聚集的能量突然大量释放，快速破坏煤岩体，并产生强烈震动。我国最大的冲击地压为里氏4.3级，地面震感明显，已成为公共安全问题。.冲击地压发生后的损害细节岩块嵌入水管表面.电缆被高速抛出的岩块割断(实验结果表明：岩石弹射速度>50m/s).岩层重力破坏德国鲁尔急倾斜巷道h=600m.鲁尔矿区冲击地压h=950m.鲁尔矿区冲击地压轻度显现–工作面煤壁中等显现--回采巷道.鲁尔矿区冲击地压巷道底板瞬间鼓起鲁尔矿区.济三煤矿6303工作面冲击地压2004年11月30日.济三煤矿6303工作面冲击地压2004年11月30日.济三煤矿6303工作面冲击地压2004年11月30日.济三煤矿6303工作面冲击地压2004年11月30日.济三煤矿6303工作面冲击地压2004年11月30日.济三煤矿6303工作面冲击地压2004年11月30日.北京木城涧矿2004-6-27冲击地压.北京木城涧矿2004-6-27冲击地压.北京木城涧矿2004-6-27冲击地压.50年代中期印度某金矿巷道中岩爆造成的戏剧性效果岩爆前中度破坏区.严重破坏区完全闭合区.美国LuckyFriday金属矿采场中发生的冲击地压：

(埋深超过700m,震级3.6-4.2,发生于1988年10月18日).美国LuckyFriday金属矿采场中发生的冲击地压：

(埋深超过700m,震级3.6-4.2,发生于1988年10月18日).南非某矿冲击地压对巷道的破坏(巷道尺寸3m*3m,埋深1540m,震级4).巷道尺寸3m*3m深度2600m震级4.震级3.7对上图巷道破坏的推断，估计是由巷道中部岩层的剪切破坏引起的.国内冲击矿压历史及现状

我国最早记录的冲击矿压现象于1933年发生在抚顺胜利煤矿，当时的开采深度为200m左右。50年代以前只有两个矿井发生了冲击矿压。50年代增加到7个，60年代为12个，70年代达到22个，进入80年代，猛增到50多个。近年来，我国东部大部分矿区的地下煤炭开采也转入深部开采，一些原来少见的冲击矿压和矿井突水等灾害事故频频发生，这些现象在我国东部的大型现代化矿井尤为突出。.国内冲击矿压历史及现状

例如，像兖州、新汶、大屯、徐州、淮南、淮北肥城等矿区，在采深不超过500m时从来没发生过冲击矿压事故，但采深超过500m后就出现了，并且随着采深的增加，这种灾害起越来越严重，特别在被传统理论认为不可能发生冲击矿压的“三软”矿区（如徐州东部矿区）也发生了严重的冲击矿压事故。据统计，近5年来，兖州、新汶、大屯、徐州四大现代化矿井累计发生100余次冲击矿压事故，造成重大人员伤亡和财产损失。.国内冲击矿压历史及现状

我国矿井的冲击矿压从全局看，仍属局部性灾害范畴。但其发展趋势是严酷的。由于开采深度及采掘范围的扩大，虽然采取了许多针对性措施，但冲击矿压次数并未明显降低。所以开展冲击矿压基本知识教育，加强冲击矿压煤层安全生产管理，进一步深入开展冲击矿压的预测预报和防治研究，仍是十分必要的。

.冲击地压基础知识一、冲击地压动力灾害现象二、冲击地压发生原因三、冲击地压机理研究四、冲击危险的预测预报五、冲击地压解危与治理措施.冲击地压

动力灾害现象.一、冲击地压动力灾害现象1、灾害现象与严重程度冲击地压作为人为诱发的地震，危害性很大。采矿诱发的地震达3~4级，最大5.6级冲击地压：大量煤岩体突然剧烈破坏并向采掘空间剧烈运动的灾害动力现象，可摧毁巷道、引发其他矿井灾害，造成人员伤亡。1738年英国史塔夫矿首次记录，我国1938年抚顺。煤矿，有冲击地压危险矿井占20%以上。中国是世界上煤岩动力灾害最严重的国家之一。.开采引发地震震级，最大5.6级。我国4级。一次性破坏巷道500m。一次3.7级，造成588幢房屋倒塌。一、冲击地压动力灾害现象.煤岩动力现象与冲击地压一、冲击地压动力灾害现象.直接将煤岩动力抛向巷道，引起强烈震动，产生强烈声响，造成岩体的破断和裂缝扩展突发性。无预兆，过程短暂，持续时间几秒到几十秒，难于准确预报发生时间、地点和强度瞬时震动性。像爆炸强烈震动，重型设备被移动，人员被弹起摔倒，震动波及范围可达几公里甚至几十公里，地面有地震感觉巨大破坏性。大量煤体突然抛出，堵塞巷道，破坏支架；造成惨重的人员伤亡和巨大的生产损失复杂性。各种条件和采煤方法均出现过冲击地压的特点一、冲击地压动力灾害现象.显现强度分为四类

1．弹射：单个碎块从煤岩体表面弹射出来，伴有强烈的声响。2．矿震：它是煤、岩内部的冲击地压，即深部的煤或岩体发生破坏。但煤、岩并不向已采空间抛出，只有片帮或塌落现象，煤或岩体产生明显震动，伴有巨响，有时产生煤尘。较弱的矿震称为微震，也称为“煤炮”。3．弱冲击：煤或岩石向已采空间抛出，但对支架和设备无损害，围岩震动，伴有很大声响，产生煤尘，在瓦斯煤层中可能有大量瓦斯涌出。4．强冲击：部分煤或岩体急剧破坏，大量的煤或岩石向已采空间抛出，出现支架折损、设备移动和围岩强烈震动，伴有巨大声响，形成大量煤尘。冲击地压的分类-1一、冲击地压动力灾害现象.冲击地压的分类-2强冲击一、冲击地压动力灾害现象（a）在被巷道切割的煤柱中；（b）在煤层边缘部分；（c）在连续煤体中；（d）在掘进的煤层巷道中；（e）在被巷道从煤体分离出来的煤柱中；（f）在有底板或顶板破坏的巷道中；（g）初次放顶时顶板折断处.冲击地压可分为由采矿活动引起的采矿型冲击地压和由构造活动引起的构造型冲击地压。采矿型冲击地压可分为压力型、冲击型和冲击压力型。压力型冲击地压是由于巷道周围煤体中的压力由亚稳态增加至极限值，其聚集的能量突然释放。冲击型冲击地压是由于煤层顶底板厚岩层突然破断或位移引发的，它与震动脉冲地点有关。在某种程度上，构造型冲击地压也可看作为冲击型。冲击压力型冲击地压则介于上述两者之间，当煤层受较大压力时，来自围岩内不大的冲击脉冲作用下发生的冲击地压。冲击地压的分类-3一、冲击地压动力灾害现象.冲击地压：煤岩体突然动力破坏，释放大量能量的灾害动力现象，可摧毁巷道、引发其他矿井灾害，造成人员伤亡煤层冲击地压现象.顶板或底板冲击地压现象.冲击地压对井下巷道的影响主要是动力将煤岩抛向巷道，破坏巷道周围煤岩的结构及支护系统，使其失去功能。振动速度对井巷的影响2、对井下巷道工作面的影响影响程度振动速度,mm/s影响特征I<200对井巷无影响II200~400对井巷影响较小，产生小破坏，出现裂缝、剥落等现象III>400对井巷影响较大，出现大裂缝一、冲击地压动力灾害现象.冲击地压、震动使人体各器官产生共振而损伤。医学分析表明：脑部，91%；胸部，60%；内部器官，18%；上下肢，18%。3、对矿工的影响器官名称共振频率Hz头4眼7~25上下颚60~90喉、气管、支气管6~8胸12~16上肢5~9骨3~8腹腔4.5~10肝3~4膀胱10~18骨盆5~9下肢5人在坐的位置5~12人在站的位置4~6一、冲击地压动力灾害现象.冲击地压对将造成类似于地震那样的灾害。4、对地表建筑物的影响日期地点震动能量震级建筑物破坏数量1970.09.30Bytom8×1094.264271981.07.12Bytom1×1093.84521982.06.04Bytom9×1083.775881984.02.18Ligota-kochlowice2×1093.952411992.05.05Bojszowy2×1093.953001994.12.09Kochlowice3×1094.04140一、冲击地压动力灾害现象.冲击地压基础知识一、冲击地压动力灾害现象二、冲击地压发生原因三、冲击地压机理研究四、冲击危险的预测预报五、冲击地压解危与治理.冲击地压

发生原因.二、冲击地压发生原因.二、冲击地压发生原因冲击地压发生的规律●开采深度600～800m（特殊矿井400m）以下；●煤层及顶板有冲击倾向性；●在孤岛工作面及煤柱等应力集中区进行采掘活动；●地质构造复杂区域。如断层附近及其尖灭处；向背斜轴部及其两翼应力集中处；济三矿根据本矿及全省大量的数理统计和资料分析总结出冲击地压发生的各种规律如下：.二、冲击地压发生原因冲击地压发生的规律●坚硬厚层砂岩顶板；●煤层上覆巨厚坚硬砾岩层；●停采线、初采线（切眼）、煤柱附近区域；●工作面上下顺槽0～150m范围；●沿空掘进巷道迎头0～60m范围；●回收或串采煤柱；●回采工作面老顶初次或周期来压；

.二、冲击地压发生原因冲击地压发生的规律●坚硬厚层顶板或高位巨厚砾岩层，在工作面间隔2～4个周期来压期间；●煤层厚薄变化较大处；●综采或综放工作面在机头（尾）割煤移架；●炮采或炮掘迎头放炮；●采空区大面积悬顶。.矿压显现强烈冲击地压危险加大瓦斯涌出量增加突出危险性增加地温升高开采困难和经济效益下降

随着开采深度的增加，采矿工程面临的问题更加复杂，由此产生的工程灾害事故更为严重，尤其是冲击地压危险加大。二、冲击地压发生原因1、开采深度.我国煤矿深井冲击地压发生情况.目前国有重点煤矿中采深大于700m的矿井有50多处，山东省超过1000m矿井14处。国内：沈阳采屯矿1197m；长广矿1000m；新汶孙村矿1055m；北票冠山矿1059m；徐州张小楼矿1100m；开滦赵各庄矿1159m；北京门头沟1008m。德国1991年平均采深900m,最大采深1500m；超过1000m的国家：

俄罗斯英国波兰日本比利时等。国外：二、冲击地压发生原因.2.煤体力学特性的影响在一定的围岩与压力条件下，任何煤层中的巷道或采场可能发生冲击地压煤的强度越高，引发冲击地压所要求的应力越小，反过来说，若煤的强度越小，要引发冲击地压，就需要比硬煤高得多的应力煤的冲击倾向性是评价煤层冲击性的特征参数之一冲击能量指数KE弹性能量指数WET动态破坏时间DT单向抗压强度Rc

二、冲击地压发生原因.《中华人民共和国行业标准》MT/T174-2000二、冲击地压发生原因煤的冲击倾向鉴定指标值指标强冲击弱冲击无冲击动态破坏时间DT/ms≤5050~500＞500冲击能量指数KE/kJ≥5.05.0~1.5＜1.5弹性能量指数WET≥5.05.0~2.0＜2.0.3.顶板岩层结构的影响坚硬厚层砂岩顶板容易聚积大量的弹性能。在其破断过程中或滑移过程中，大量的弹性能突然释放，形成强烈震动，导致顶板煤层型顶板型冲击地压。二、冲击地压发生原因开采初期，坚硬顶板呈梁或板的形态，其下产生离层。随工作面的推进，离层量不断增加，最大离层量位于采空区中部。当工作面推进到一定程度后，坚硬顶板断裂垮落，中部的离层量消失.坚硬岩层来压时，顶板下沉是非常剧烈，工作面及其周围巷道的矿压显现是非常明显的初次来压的顶板下沉量是正常回采期间的5~6倍二、冲击地压发生原因初次来压期间顶板下沉量曲线图.在坚硬顶板条件下，顶板运动速度是非常快的，其动能是非常大的二、冲击地压发生原因初次来压期间24小时内的顶板下沉速度图.顶板活动与冲击地压二、冲击地压发生原因煤体移动造成粉煤带和破碎带

.4.地质构造的影响地层动力运动形成各种各样的地质构造，如断层、皱曲等对煤矿冲击地压的发生有较大的影响龙风矿，当巷道接近断层时，冲击地压发生的次数明显上升，且强度加大二、冲击地压发生原因.煤层分叉和断层附近冲击危险煤层分叉的影响断层的影响>二、冲击地压发生原因.皱曲附近冲击危险二、冲击地压发生原因I区，皱曲向斜，垂直为压力，水平为拉应力，最易出现冒顶和冲击地压；II区皱曲翼，垂直和水平均为压应力，最易出现冲击地压；III区皱曲背斜，垂直拉力，水平压应力，最大矿山压力区域。.5.冲击地压多发区域二、冲击地压发生原因序号发生冲击地压的地点垮落面充填面1采空区边的原煤体（60m）9.4-2采动压力影响的原煤体27.45.93采动压力区外靠近采空区10.40.94采动压力区内靠近采空区11.36.65靠采空区的原煤体（60m）2.8-总数61.313.26采动压力区外的原煤体24.5巷道：72.6%工作面：27.4%残采区停采线：89％.上层煤停采线和煤柱上层煤柱的影响><上层煤停采线的影响二、冲击地压发生原因.采掘顺序对集中应力分布的影响a—工作面相向推进b—巷道穿过煤柱二、冲击地压发生原因开采顺序.停采线或边角形成的非稳定区。当工作面推进到该区域后，停采线上方的岩体将移动，形成二次应力重新分布，就有可能形成冲击地压。二、冲击地压发生原因.采空区和老巷影响<邻近采空区的影响老巷的影响>

二、冲击地压发生原因.当两层煤间布置的巷道相互平行时，在其投影间距很小，只有十几米的情况下，就形成了煤柱，会造成应力集中现象，不仅在一个煤层，而且在另一个煤层中，均可能会发生冲击地压。此外，在两个煤层的巷道交叉时，也会发生这种情况二、冲击地压发生原因.工作面推进速度的影响工作面的推进速度越快，产生的矿山震动就越多推进速度小于1m/d或3m/d左右时，冲击地压发生的次数最少；推进速度为6<υ<10m/d时，防冲最不利二、冲击地压发生原因.工作面推进速度的影响回采工作面匀速推进对防治冲击地压的发生是有利的二、冲击地压发生原因停采两周后释放的能量比停采两周前的要大6倍。而产量和震动数量基本一样.冲击地压基础知识一、冲击地压动力灾害现象二、冲击地压发生原因三、冲击地压机理研究四、冲击危险的预测预报五、冲击地压解危与治理.冲击地压

发生机理研究.三、冲击地压机理研究强度理论：井巷和采场周围产生应力集中，当应力达到煤岩体的强度极限时，煤岩体就会突然发生破坏，形成冲击地压刚度理论：矿山结构(矿体)的刚度大于矿山负荷系统(围岩)的刚度是产生冲击地压的必要条件能量理论：矿体—围岩系统在其力学平衡状态破坏时所释放的能量大于所消耗的能量时就发生冲击地压冲击倾向性理论：煤岩介质产生冲击破坏的固有能力或属性，是冲击地压发生的必要条件

.强度准则是煤体的破坏准则，而能量准则和冲击倾向性是突然破坏准则。三个准则同时满足，才是发生冲击地压的充分必要条件三、冲击地压机理研究“三准则”机理模型.冲击地压基础知识一、冲击地压动力灾害现象二、冲击地压发生原因三、冲击地压机理研究四、冲击危险的预测预报五、冲击地压解危与治理.冲击地压

危险预测预报.冲击地压危险状态决定因素：岩体应力：是由于采深、构造及开采历史造成的，其中残留煤柱和停采线上的应力集中将长期作用，而采空区卸压在一定时间后会消失。岩体特性：特别是形成高能量震动的倾向。这主要来自厚层、高强度的顶板岩层。减小顶板岩层的强度，增加岩层的分层数目，特别是多次分层开采可限制大震动的发生。煤层特征：主要是在超过某个压力标准值时的动力破坏倾向性。对于所有的煤层来说，条件满足时，都会发生冲击。但对于弱冲击煤层来说，所要求的压力值要远远大于具有冲击倾向性的煤层。

四、冲击地压预测预报1.综合指数法－危险程度分析与早期预报.

冲击地压危险等级划分原则根据冲击地压发生的原因，冲击地压的预测预报、危险性评价及冲击地压的治理，通过统计、模糊数学等的分析研究，可以对冲击地压的危险程度按冲击地压危险状态等级评定的综合指数法定量化的分为如下表五级冲击地压危险等级井巷中冲击地压危险状态冲击地压危险指数WtA无冲击危险<0.25B弱冲击危险0.25~0.5C中等冲击危险0.5~0.75D强冲击危险0.75~0.95E不安全>0.95四、冲击地压预测预报.地质因素影响及指数序号因素危险状态的影响因素影响因素的定义冲击地压危险指数1W1发生过冲击地压该煤层未发生过冲击地压-2该层发生过冲击地压0采用同种作业方式在该层和煤柱中多次发生过冲击地压32W2开采深度小于500m0500~700m1大于700m23W3顶板中坚硬（Rc≥60Mpa）厚岩层距煤层的距离>100m0100~50m1<50m34W4开采区域内的构造应力集中>10%正常1>20%正常2>30%正常35W5顶板岩层厚度特征参数Lst<500≥5026W6煤的抗压强度Rc≤16Mpa0Rc>16Mpa27W7煤的冲击能量指数WETWET<202≤WET<52WET≥54四、冲击地压预测预报.开采因素影响及指数序号因素危险状态的影响因素影响因素的定义冲击危险指数1W1工作面距残留区或停采线的垂直距离>60m060—30m2<30m32W2未卸压的厚煤层留顶煤或底煤厚度大于1.0m33W3未卸压一次采全高的煤厚<3.0m03.0—4.0m1>4.0m34W4两侧采空，工作面斜长为>300m0300—150m2<150m45W5沿采空区掘进巷道无煤柱或小于3m小煤柱03—10m的煤柱210—15m的煤柱46W6接近采空区的距离小于50m掘进面2回采面3接近煤柱的距离小于50m掘进面1回采面37W7掘进巷道接近老巷的距离小于50m老巷已充填1老巷未充填2回采工作面接近老巷的距离小于30m老巷已充填1老巷未充填2面接近分叉的距离小于50m掘进面或回采面38W8面接近落差大于3m断层的距离小于50m接近上盘1接近下盘29W9面接近煤层倾角剧烈变化的皱曲小于50m>15度210W10面接近煤层侵蚀或合层部分掘进面或回采面211W11开采过上或下解放层，卸压程度弱-2中等-4好-812W12采空区处理方式充填法2垮落法0四、冲击地压预测预报.冲击危险状态等级的综合指数Wt——某采掘工作面的冲击地压危险状态等级评定综合指数，以此可以圈定冲击地压危险程度Wt1——地质因素对冲击地压的影响程度及冲击地压危险状态等级评定的指数Wt2——采矿技术因素对冲击地压的影响程度及冲击地压危险状态等级评定的指数四、冲击地压预测预报.2.钻屑法－局部监测方法四、冲击地压预测预报支承压力达到临界值，且煤层又具有中等以上冲击倾向性，冲击地压就可能发生支承压力峰值大小及其距煤壁的远近，可采用钻屑法探测钻屑法是通过在煤层中打直径42~50mm的钻孔，根据排出的煤粉量及其变化规律和有关动力效应，鉴别冲击危险的一种方法.钻屑规律当钻孔进入煤壁一定距离处，钻孔周围煤体过渡到极限应力状态，并伴随出现钻孔动力效应。应力越大，过渡到极限应力状态的煤体越多，钻孔周围的破碎带不断扩大，排粉量不断增多。钻屑量的变化曲线和支承压力分布曲线十分相似四、冲击地压预测预报.钻屑量指标钻屑量指数：钻出煤粉量与正常排粉量之比动力效应：如钻杆卡死、跳动、出现震动或声响等现象记录钻孔时所发生的动力效应，可更加准确地判断危险位置四、冲击地压预测预报钻孔深度/煤层厚度1.51.5~33钻屑量指数1.52~3≥4.3.微震法－区域性监测方法四、冲击地压预测预报自动记录微震活动，实时进行震源定位和微震能量计算利用拾震仪站接收的直达P波起始点的时间差，在特定条件的波速场条件下进行二维或三维定位，以判定破坏点，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和上报显示给生产指挥体系，以便及时采取措施.4.地音（声发射）法－局部监测预报方法四、冲击地压预测预报根据的岩体地音的参数与局部应力场的变化来进行岩石破坏的不稳定阶段是岩石中裂缝扩展的结果，而地音现象则是微扩涨（岩体中出现的破裂和零量裂隙缝）超过界限的表征，而该现象的进一步发展则表明岩石的最终断裂最终断裂可引发高能量的震动，也可引发冲击地压.激发地音监测岩体受压时，局部较小应力的变化（例如少量炸药的爆炸）将引起岩体微裂隙的产生应力越高，形成的裂缝就越大持续时间就越长，岩体中能量的聚积和释放程度就越高，冲击地压发生的危险程度就越高四、冲击地压预测预报.实验研究发现:■煤岩流变-突变过程产生电磁辐射，是能量耗散的一种形式。■煤岩体的变形破裂是电磁辐射产生的根本原因。5.电磁辐射－局部监测预报方法四、冲击地压预测预报.载荷越大，变形破裂过程越强烈，电磁辐射越强。电磁辐射效应规律宽带电磁辐射б=3.5MPaб=4.8MPaб=5.9MPa电磁辐射能够反映煤岩体的变形破裂过程。通过电磁辐射可以监测煤岩动力灾害的孕育、发展过程。四、冲击地压预测预报.非接触、定向区域性连续监测的宽频电磁辐射监测系统远程通讯模块充电器数据处理软件天线监测主机

四、冲击地压预测预报.冲击地压的随机性和突发性，破坏形式的多样性，单凭一种方法预测是不可靠的必须结合冲击地压危险的区域预报与局部预报，早期预报与及时预报6.冲击地压的系统综合预测四、冲击地压预测预报.冲击地压的系统综合预测四、冲击地压预测预报分析地质开采条件，根据综合指数法和计算机模拟分析方法，预先划分出冲击地压危险及重点防止区域，提出冲击地压的早期区域性预报采用微震监测系统，对矿井冲击危险提出区域和及时预报采用地音监测法、电磁辐射监测法等地球物理监测手段，对矿井回采和掘进工作面进行局部地点的预测预报采用钻屑法，对冲击地压危险区域进行检测和预报，对危险区域和地点进行处理.冲击地压基础知识一、冲击地压动力灾害现象二、冲击地压发生原因三、冲击地压机理研究四、冲击危险的预测预报五、冲击地压解危与治理.冲击地压

解危与治理.1.1合理的开拓布置和开采方式合理的开拓布置和开采方式应避免应力集中和叠加，是防治冲击地压的根本性措施多数冲击地压是由于开采技术不合理而造成的不正确的开拓开采方式一经形成就难于改变，临到煤层开采时，只能采取局部措施，而且耗费很大，效果有限五、冲击地压解危与治理1.冲击地压防范措施.五、冲击地压解危与治理1.1合理的开拓布置和开采方式(1)开采煤层群时，开拓布置应有利于解放层开采.首先开采无冲击危险或冲击危险小的煤层作为解放层。且优先开采上解放层(2)划分采区时，应保证合理的开采顺序，最大限度地避免形成煤柱等应力集中区(3)采区或盘区的采面应朝一个方向推进，避免相向开采，以免应力叠加.五、冲击地压解危与治理(4)在地质构造等特殊部位，应采取能避免或减缓应力集中和叠加的开采程序.在向斜和背斜构造区，应从轴部开始回采，在构造盆地应从盆底开始回采；在有断层和采空区的条件下应从采用断层或采空区开始回采的开采程序(5)有冲击危险的煤层的开拓或准备巷道、永久硐室、主要上(下)山、主要溜煤巷和回风巷应布置在底板岩层或无冲击危险煤层中，以利于维护和减小冲击危险(6)开采有冲击危险的煤层，应采用不留煤柱垮落法管理顶板的长壁开采法(7)顶板管理采用全部垮落法，工作面支架采用具有整体性和防护能力的可缩性支架.五、冲击地压解危与治理1.2开采解放层一个煤层(或分层)先采，能使临近煤层得到一定时间的卸载先采的解放层必须根据煤层赋存条件选择无冲击倾向或弱冲击倾向的煤层实施时必须保证开采的时间和空间有效性（全垮3年，全充2年）不得在采空区内留煤柱，以使每一个先采煤层的卸载作用能依次地使后采煤层得到最大限度的“解放”.五、冲击地压解危与治理1.2开采解放层.2.1卸压爆破能最大限度地释放聚积在煤体中的弹性能，在煤帮附近形成卸压破坏区，使压力升高区向煤体深部转移振动爆破的合理布置及合理的装药量，不仅形成岩体震动，在一定程度上形成煤体的松动带，且落煤方便炸药爆炸形成的压力与开采形成的压力叠加，超过其极限状态，使岩体卸压或引发冲击地压五、冲击地压解危与治理2.冲击地压解危措施.五、冲击地压解危与治理卸压爆破种类振动卸压爆破：开采孤岛工作面、煤柱、掘进沿空巷道等应力集中区冲击地压多发地段，对煤岩层进行放炮卸压，人为破坏煤岩强度，提前释放弹性能量。切顶断底爆破：在采空区或煤柱边沿进行采掘活动时，因煤体的支承作用，顶板冒落不充分，往往留有部分悬顶，造成应力集中，对采空区或煤柱侧进行顶（底）板放炮，降低应力集中程度，使应力向煤体深部转移。高位深孔预裂爆破

：在煤层上覆厚层坚硬岩层，进行大直径深孔（20～60m）大药量爆破，对岩层进行预裂，降低强度，释放能量，减小来压步距。

.对坚硬岩层进行处理五、冲击地压解危与治理.五、冲击地压解危与治理2.2煤层注水煤的强度与冲击倾向指数WET也随煤的湿度的增加而降低

单向抗压强度与其含水量冲击倾向指数与煤的湿度增量.五、冲击地压解危与治理短钻孔注水法钻孔通常垂直煤壁，且在煤层中线附近。注水时，依次在每一个钻孔放入注水枪，水压通常为20-25Mpa。注水孔间距为6-10m，注水钻孔深不小于10m，封孔封在破裂带以外优点：容易钻孔注水；可在煤层的任意部分进行；可在难打长钻孔的薄煤层进行注水；可在其他不方便的条件下注水缺点：注水工作在机道进行，影响采煤；注水工作须在冲击最危险的区域进行；注水范围小.五、冲击地压解危与治理长钻孔注水法通过平行工作面的钻孔，对原煤体进行高压注水，钻孔长度应覆盖整个工作面范围。注水钻孔间距应为10-20m注水枪应布置在破碎带以外，注水区应在工作面前方60m外进行优点：工作面前方区域内的注水是均匀的，注水工作在两巷进行，不影响采煤作业。注水的有效时间为三个月

.高压长时注水五、冲击地压解危与治理.五、冲击地压解危与治理联合注水法长、短钻孔注水法的相互联合采面部分区域采用长钻孔注水，部分区域采用短钻孔注水，水压不小于10Mpa，当降至5Mpa时，认为该钻孔水已注好.2.3钻孔卸压采用煤体钻孔可以释放煤体中聚集的弹性能，消除应力升高区

五、冲击地压解危与治理.在钻孔周围形成一定的破碎区卸压

通过煤层卸压，释放能量，清除冲击危险

大直径钻孔Φ95mm、145mm、200mm

深度为煤层厚度3～４倍，孔间距10～15ｍ五、冲击地压解危与治理钻孔卸压.济三煤矿冲击地压防治实践一、6303工作面冲击地压防治实践二、6304工作面冲击地压防治实践三、1303c工作面冲击地压防治实践四、16300辅顺掘进期间防冲实践.6303工作面冲击地压防治实践

.1、6303工作面冲击地压概况

济三矿6303工作面位于六采区中部，东临6302采空区，西临6304工作面（当时尚未回采），北临十六采区，南临五采区。工作面走向长度2057.8m，面长239.8m，采深680～700m。工作面开采3下煤层，厚度2.8～6.8m，平均厚度4.75m。直接顶为粉砂岩及粉细砂岩互层，深灰色，致密坚硬，f=4～6，局部无直接顶。老顶为中砂岩，厚度7.83～27.45m，平均厚度20.51m，灰白色，致密坚硬，f=8～10。底板为粉砂岩，厚度0～3.2m，浅灰色，f=4～6。一、6303工作面冲击地压防治实践.

2004年11月30日，6303工作面辅顺发生冲击地压，煤壁前方66～96米范围内，实体煤侧煤体瞬间突出1～2m，将工作面移动变电站的7个车盘子掀翻，造成工作面停产，突出的煤体与顶板离层100～200mm，向工作面内延深5米以上，致使工作面停产。随后的回采过程中，尽管采取了多种综合防治措施，又间断的发生了13次程度不一的冲击地压。由于矿采取措施得力，没有出现人员伤亡事故。

一、6303工作面冲击地压防治实践.一、6303工作面冲击地压防治实践2、6303工作面辅顺煤体冲击原因分析

2.1煤岩层性质●顶板性质：六采区回采的3下煤层顶板老顶为坚硬稳定的中砂岩，泥硅质胶结，厚度大，平均厚度在23m左右，f=8～10。局部有直接顶，赋存不稳定，为粉砂岩和粉细砂岩互层，厚度在0～7m之间，f=4～6。厚度大、坚硬的老顶是产生冲击危险的一个主要因素。6303辅顺的冲击显现，坚硬的老顶是主要因素之一。●煤的特性：冲击地压发生的必要条件是煤层中能积聚较多的弹性能，所以强度高、弹性大、脆性大是冲击危险煤层的基本特征。3下煤煤质性脆，硬度低，f=1～2，局部层理裂隙发育；3下煤具有较高的强度，单向抗压强度值为25MPa。根据煤层这样的力学特性，可以判断在一定条件下，具备冲击发生的危险。.一、6303工作面冲击地压防治实践2.2煤岩层赋存条件及地质构造

●开采深度：六采区整体煤层埋藏较深，6303辅顺埋深达到了669.9～711.7m，已超过了发生冲击危险的临界深度，具备了发生冲击的开采深度条件。●小断层、褶曲构造及煤厚变化：此次冲击发生的地点恰好位于SF33和SF28两条断层南侧，由于断层存在而使煤岩体产状发生变化，存在较大的残余构造应力，是造成冲击的一个因素。

.一、6303工作面冲击地压防治实践2.3邻近工作面开采引起的应力集中

6303辅顺沿空巷道实体煤侧支承应力峰值距巷帮距离只有4m左右，且其值达31.2MPa，这样将会在巷帮与应力峰值间产生较大的应力差，使巷帮产生破坏，应力峰值向煤岩体深部转移。在地质构造附近及煤层赋存异常的地点，这种应力转移不能正常进行，产生局部应力集中，并积聚大量能量。在能量积累到一定程度时，在受到某种扰动，则会出现冲击地压显现。.一、6303工作面冲击地压防治实践2.4工作超前支承压力的影响作用分析

根据矿压观测资料，本工作面直接顶初次垮落步距为15.2m，老顶初次来压步距为52.8m，持续时间2天，从工作面矿压显现情况来看，本面老顶初次来压主要表现为支架工作阻力较大、增阻较快（整架工作阻力最大为5561KN）；工作面煤壁片帮普遍；支架安全阀开启率较大。从所观测的周期来压情况来看，本面周期来压步距为18－24m，平均22m，持续时间1—2天。

上次周期来压时间是11月24、25日，截止到发生冲击的30日，工作面辅顺侧推进16.0m，胶顺推进17.6m，符合周期来压的规律。发生冲击时，采煤机恰好在机尾处割煤，对辅顺发生冲击起诱发作用。

.一、6303工作面冲击地压防治实践3、发生事故后矿采取的紧急措施工作面暂时停止生产成立以矿长为组长、工程师为副组长的冲击地压领导小组、防冲专业人员邀请中国矿业大学防冲专家对该面冲击危险性进行评论证取六采区煤岩样进行冲击危险性鉴定制定冲击地压防治初步方案.一、6303工作面冲击地压防治实践制定恢复生产前冲击地压防治措施及工作面正常生产期间冲击地压防治专项措施迅速对全矿副科级以上领导干部以及参与现场作业的所有人员进行冲击地压基础知识强制性培训严格按照措施组织实施恢复生产前的解危处理工作抓好恢复生产后的冲击地压危险监测及解危处理工作.一、6303工作面冲击地压防治实践4、6303工作面冲击地压预测预报措施电磁辐射监测法钻屑法监测顶板动态监测法

.一、6303工作面冲击地压防治实践电磁辐射监测法距工作面150m范围内每10米布置一个电磁辐射监测点，每班派专人进行监测，及时对数据信息进行分析、处理，绘制报表。

监测时必须尽可能避开电缆及电器设备、机械设备影响。监测临界指标：电磁辐射强度值为100mV，脉冲数为1600。如果监测数据超过以上临界值或者变化趋势比较明显，增幅超过2倍，也认为有冲击危险。.现场应用预测有危险,采取卸压爆破措施消除危险.预测有危险,采取卸压爆破措施消除危险.一、6303工作面冲击地压防治实践.一、6303工作面冲击地压防治实践钻屑法

采用煤电钻施工，钻孔直径42mm，每5米布置一个检测孔，孔距底板1.5m，水平垂直巷帮。在冲击危险较高的地点，适当减小钻孔间距。冲击危险指标：钻孔深度小于7m时，临界煤粉量为4.0L/m，钻孔深度大于7m时，临界煤粉量为5.3L/m。如果煤粉量超过临界煤粉量，或者在钻进过程中出现卡钻、吸钻、煤炮增多等动力现象，则可判定所测地点存在冲击危险，必须采取解危措施，进行处理。.一、6303工作面冲击地压防治实践顶板动态法工作面每5组支架安设一组数显支架压力表，对支架的工作阻力进行常规观测，另外在工作面测线上均匀布置7组电脑圆图仪，长期记录支架工作阻力变化曲线，分析顶板来压及活动规律。通过观测工作面两巷单体支柱工作阻力变化及围岩变形情况，摸清两巷超前支承压力分布规律和变化特征，分析顶板活动情况。通过对工作面进行矿压显现宏观统计，分析顶板来压及活动情况。.一、6303工作面冲击地压防治实践5、6303工作面冲击地压治理初期先试用采用大直径卸压钻孔，最终采用帮部深孔爆破、沿空顶板切顶爆破后期采取帮部顶部爆破、煤层注水、深孔爆破预裂顶板、特殊区域站岗警戒制度.一、6303工作面冲击地压防治实践6303工作面初期治理图.一、6303工作面冲击地压防治实践大直径钻孔卸压法

（高应力区不易施工）根据对冲击危险的预测结果，确定工作面前方300米为冲击危险地段，在辅顺1500m附近在该段实体煤帮施工卸压钻孔，利用煤体钻孔释放煤体中聚集的弹性变形能，利用钻孔在煤体内形成的卸压带使煤体松动，降低应力，消除冲击危险。共计施工卸压孔6个，深度8.3m~18.5m，终孔直径分别为56mm、110mm、130mm。但由于煤层内应力集中，施工卸压孔比较困难，施工过程中卡钻现象较严重、抽钻杆困难、孔内煤炮声频繁。.一、6303工作面冲击地压防治实践卸压爆破法

卸压爆破从工作面煤壁处开始，至辅顺1800m处，分别对顶板和实体煤帮进行卸压爆破，爆破后要检查卸压效果，如果在卸压爆破范围内仍有冲击危险存在，则应进行第二次爆破，直至解除冲击危险为止。顶部炮眼采用顶部锚杆钻机、1.5m六角中空钢钎配合φ30.5mm钻头施工。眼深10m，间距3m，单排布置，炮眼口距采空区侧巷帮300mm，与水平方向成75度夹角朝向采空区。帮部炮眼采用煤电钻、麻花钻杆配合φ42mm钻头施工。炮眼距底板1.2m，眼深10m，车盘子处间距4m，其余地点间距5m，单排布置，炮眼角度平行于底板、垂直于煤帮。.一、6303工作面冲击地压防治实践顶板爆破示意图

.一、6303工作面冲击地压防治实践帮部爆破示意图

.一、6303工作面冲击地压防治实践坚硬老顶预裂爆破法

放炮预裂顶板，提前释放老顶岩层蓄积的部分弹性能量提前在顶板中爆破形成裂隙，破坏顶板的整体性，随工作面推进，人为控制局部老顶跨落步距，减小老顶悬臂梁长度和悬顶面积，破坏顶板储能条件

实现机械化连续高效装药，解决现场人工深孔装药的操作和安全方面的难题从根本上治理6303工作面煤层上部的厚层坚硬砂岩顶板，使其提前预裂、降低强度，从而避免或减少冲击地压事故的发生。.一、6303工作面冲击地压防治实践坚硬老顶预裂爆破孔位置示意图及爆破参数

.一、6303工作面冲击地压防治实践坚硬老顶预裂爆破工艺过程：

炮孔施工—炮眼的检查和处理—装药封孔—爆破作业爆破前19m深处光滑完好爆破后19m处已塌孔.一、6303工作面冲击地压防治实践6303工作面发生冲击地压的规律

通过对6303工作面及两顺槽长时间观测，发现了以下规律：冲击地压全部发生在辅顺沿空巷道实体煤煤帮，每次冲击都是实体煤帮整体向沿空方向推移;绝大部分发生在辅顺超前支护段；每次冲击地压发生前1天，工作面煤壁片帮都比较大，工作面从中部到溜尾段支架压力都显著增大，安全阀开启率比平常明显增多，煤爆频率及强度异常剧烈；每隔3－4个周期来压工作面出现一次大的来压显现.一、6303工作面冲击地压防治实践在褶曲、断层和地质构造应力集中带附近，冲击危险及发生冲击地压时的强度比无地质变化段强；每次冲击地压发生前三天内，电磁辐射仪监测时报警，监测数据变化较明显；在冲击地压倾向明显区域，采用钻屑法时，煤粉量明显增大，钻进时卡钻、吸钻、钻杆跳动等动力现象强烈；受工作面采动影响较大，当煤机进溜尾、工作面移架、溜尾回撤单体时，易发生冲击地压。

.一、6303工作面冲击地压防治实践构建冲击地压安全管理体系

冲击地压隐患排查体系：形成了每周专业排查、每月矿排查、每季排查上报公司的隐患排查制度

冲击地压防治闭环管理体系：形成了冲击地压隐患排查、跟踪治理、效果监测、危险解除四个环节，实现闭环管理冲击地压技术保障体系：严格按照冲击地压煤层开采设计原则，采用合理的开拓开采方式和开采顺序，从设计源头上预防和治理冲击地压，尽可能避免高应力区高冲击危险区形成；积极与高校专家合作，共同研究探索新技术、新装备，实现技术上完备.济三煤矿冲击地压防治实践一、6303工作面冲击地压防治实践二、6304工作面冲击地压防治实践三、1303c工作面冲击地压防治实践四、16300辅顺掘进期间防冲实践.6304工作面冲击地压防治实践

.1、6304工作面概况济三矿63下04工作面是六采区第五个工作面，工作面设计倾斜长241米，走向长度2061米。东邻63下03采空区（2006年4月19日停采），西邻63下05工作面（已准备）。工作面于2006年12月21日开始回采，2008年5月24日回采完毕。煤层赋存情况该工作面开采3下煤层，3下煤结构较简单，属半暗～半亮型煤，层状构造，厚度2.95～6.10m，平均厚度4.40m，工作面南部煤层较薄，在3m左右，其余均在4m以上。二、6304工作面冲击地压防治实践.顶底板情况工作面沿胶顺向南约438米、沿辅顺向南848米的区域内发育直接顶，直接顶岩性大部分为粉砂岩（f＝4～6），局部为层理发育的薄层细砂岩（f＝6～8），其他区域均为煤层与老顶直接接触，老顶岩性以灰白色的中砂岩及细砂岩为主，局部发育薄层粗砂岩，中砂岩为厚层状，f＝8～10，厚度大都在20米以上。底板为粉细砂岩互层，上部以粉砂岩为主，下部以细砂岩为主，薄层状，f＝4～8。主要构造情况工作面中部靠近6303泄水巷附近发育有姜庄向斜，轴向近东西，幅度10～15米。回采过程中共揭露断层57条，断层密度为179条/Km2，其中大于5米的断层有4条。二、6304工作面冲击地压防治实践.2006年12月份工作面回采以来，63下04工作面按照每推进20～30米在煤壁前方10～30米范围内进行一次钻屑法监测，截至2008年3月份未发现有冲击危险。2008年3月26日夜班钻屑法监测发现钻进过程中吸钻、卡钻、伴有煤炮等动力现象，煤粉量严重超标。随即跟班监测人员汇报矿值班领导该区域存在高冲击危险须停止生产。26日早班该工作面推进至1320米，停面进行解危。二、6304工作面冲击地压防治实践.二、6304工作面冲击地压防治实践2、6304辅顺冲击危险原因分析

●顶板性质：煤层与老顶直接接触，老顶岩性以灰白色的中砂岩及细砂岩为主，局部发育薄层粗砂岩，中砂岩为厚层状，f＝8～10，厚度大都在20米以上。厚度大、坚硬的老顶是产生冲击危险的一个主要因素。●煤的特性：3下煤煤质性脆，硬度低，f=1～2；3下煤具有较高的强度，单向抗压强度值为25MPa。根据煤层这样的力学特性，在一定条件下，具备冲击发生的危险。.二、6304工作面冲击地压防治实践●

开采深度：六采区整体煤层埋藏较深，6304辅顺埋深达到了660m以上。属深部开采，已超过了发生冲击危险的临界深度，具备了发生冲击的开采深度条件。●工作面煤壁距离原63下03工作面2004年11月30日发生冲击地压时的煤壁位置约20米，根据经验类比具备了发生冲击危险的又一重要条件。●

3月24日早班，63下04工作面推进到1313米，工作面处于周期来压阶段，割煤时工作面及辅顺煤炮频繁，强度较大，老顶来压前后易形成应力集中。

.二、6304工作面冲击地压防治实践3、发现危险后矿采取的措施

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3月26日早班，矿停止工作面回采，在工作面煤壁前10米至电站列车尾100米段采取煤层爆破卸压解危措施。

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3月26日早班至27日早班煤壁至电站尾段爆破卸压完毕，共施工并爆破15个孔，钻孔间距5米。钻孔施工中在距离煤壁10～52米范围内，钻至6～8米段吸钻严重，伴有煤炮，煤粉量异常大，钻进极其困难，距离煤壁10～32米范围内的钻孔无法钻进至10米的设计深度。

.二、6304工作面冲击地压防治实践●距离煤壁52米以外至电站尾段10米以内钻进时无明显动力现象●3月27日中班分别在距离煤壁11米、21米处进行了爆破卸压效果检验，当钻进至4米时煤粉量超标，6～10米时煤粉量最大达到93升以上，钻进过程吸钻严重，煤炮频繁，个别强度较大，说明解危效果不明显，危险没有彻底解除●3月28日晚，在充分听取了专家的意见和建议的基础上，在生产技术部指导下，必须改变爆破参数进行综合治理

.二、6304工作面冲击地压防治实践●加大帮部煤层卸压爆破孔深度和装药量，将煤层卸压爆破钻孔深度增加至15米，装药长度增加至8米，封泥7米，炮眼间距3米。煤层爆破卸压穿过8～12米的应力峰值区，一是能够使应力向深部转移，二是在原来卸压爆破基础上进一步加大缓冲带的宽度。●采取侧上向断顶爆破，使侧向悬顶产生部分裂隙，破坏采空区悬臂岩梁的蓄能条件，释放部分弹性能量，降低煤体的应力集中程度。孔深10～13米，直径36mm，装药长度6～8米，钻孔与巷道顶板水平夹角70～75°，爆破孔间距3米。专家及公司第一次方案.二、6304工作面冲击地压防治实践6304辅顺爆破炮眼布置施工图.二、6304工作面冲击地压防治实践●截止到3月30日夜班，断顶爆破孔已施工28个，超前支护段已经全部完成，超前支护以南段爆破了8个；15米深的煤层爆破卸压孔已施工7个（超前段5个，超前至电站尾段2个）。●3月30日早班，对断顶和15米深孔爆破效果进行了检验，分别在距离煤壁11.2米处（距离29日爆破的15米深孔南1.2米处）、13米处、18米处各打一个钻屑孔，当钻进至8米时，钻进正常，9米时煤粉量超标，钻进过程吸钻严重，煤炮频繁，个别强度较大，说明解危有一定的效果，但效果不明显。.二、6304工作面冲击地压防治实践●经过第一次常规爆破卸压及第二次修正施工参数后采取大装药量、大深孔煤帮及切顶爆破卸压后，冲击危险仍没有彻底解除。●2008年4月2日，兖州煤业公司组织有关专家对济三煤矿6304工作面辅顺冲击危险情况及防治措施进行论证，专家通过听取汇报、现场考察，充分讨论后形成专家组意见。.二、6304工作面冲击地压防治实践

济三煤矿监测出高冲击危险后及时停产非常必要，前期采取的实体煤帮深孔爆破卸压及侧向悬顶切顶爆破措施，取得较好效果，但目前保护带宽度不够，仍存有冲击危险。专家组联合意见

.二、6304工作面冲击地压防治实践●钻孔卸压及爆破卸压的钻孔深度应达到15m，保护带宽度不低于10m●工作面辅顺超前支护强度可适度降低，超前支护距离不小于60m●工作面超前60米范围内再进行处理，达到规定保护带宽度后方可恢复生产专家组提出的恢复生产前措施

.二、6304工作面冲击地压防治实践●保证电站车尾距工作面100m以上●对超前支护范围以外区域进行提前处理，处理范围距工作面煤壁不小于100m●进一步优化钻孔卸压及爆破卸压参数●工作面煤壁靠近辅顺50m范围内进行冲击危险检测，确认无危险后可正常生产

.二、6304工作面冲击地压防治实践●超前支护一梁8柱改为一梁5柱●超前支护距离70m●对工作面超前60米范围内进行再次深孔爆破，孔深15米，共爆破8个孔，4个仅一个检测孔钻至11m时出现轻微吸钻，其他均正常●延长电站电缆，电站尾距煤壁大于100m

落实专家组联合意见.二、6304工作面冲击地压防治实践●每班必须提前进行钻屑法监测，确认无危险后方可正常组织生产●恢复生产前期工作面推进速度每班只允许截割一刀●工作面回采时，除电站维护人员其他所有人员一律从胶顺出入●煤机进入机尾60m作业时，机尾作业人员全部进入工作面中部，电站控制台及工作面120#架挂牌警戒，除2名煤机司机、2名支架工随机作业外，严禁任何人员进入该区域●每天中班必须正常对超前100m范围实施深孔爆破解危措施矿补充执行几项特殊措施.二、6304工作面冲击地压防治实践●高冲击危险区域需要反复实施解危治理，并需要及时修正参数●制定并执行特殊躲避措施●监测中要多种指标综合判定危险●应力高度集中区域普通机具处理难度较大，应引进大扭矩、大直径防冲（防突）快速钻机，提高解危速度●人工巡回监测手段难以进行提前预报，须在高应力危险区域上在线监测系统

4、6304工作面防冲实践及经验.济三煤矿冲击地压防治实践一、6303工作面冲击地压防治实践二、6304工作面冲击地压防治实践三、1303c工作面冲击地压防治实践四、16300辅顺掘进期间防冲实践.1303c孤岛工作面冲击地压防治实践

.1、1303c孤岛工作面概况

1303c工作面位于一采区边角区中北部，工作面标高-403.40m，东邻1305工作面(已回采)，西邻1304工作面(已回采)。工作面布置在1305与1304两个工作面之间宽约100m的条形煤柱内，为避开KF17断层(落差0～25m)影响，分为2个块段:第一块段推进长度929.3m，工作面长39.8m；第二块段推进长度210.7m，工作面长126.2m。

该工作面所采煤层为山西组煤3下，质地较脆，平均厚度5.85m。工作面直接顶为粉砂层，厚度0～3.91m。老顶为中砂岩，较坚硬，完整性好，f=8～10，老顶厚度24.8～27.79m，平均厚26.27m。直接底为泥岩，深灰色，下部以粉砂岩为主，波层状，水平层理，遇水膨胀，平均厚度0.32m。底板直接为厚度、硬度都较大的粉细砂岩互层。该面属于孤岛工作面，工作面回