| 煤矿冲击地压防治技术
王运福
提 纲
1、冲击地压发展史
2、矿冲击地压防治历程
3、冲击地压的基础知识
4、 冲击地压发生原因
5、冲击地压的监测、预警技术
6、冲击地压综合治理措施
1、冲击地压发展史
1783年英国（史塔夫矿）在世界上首先报导了煤矿中所发生的冲击地压现象。以后在前苏联、南非、德国、美国、加拿大、印度、英国等几十个国家和地区，冲击地压现象时有发生。世界上几乎所有国家都不同程度地受到冲击地压的威胁。
在我国，冲击地压最早于1933年发生在抚顺胜利煤矿。以后，随着开采深度的增加和开采范围的不断扩大，北京、抚顺、枣庄、开滦、大同、北票、南桐等矿区的许多矿井，都先后有冲击地压现象发生。随着开采深度的不断增加，冲击地压的危害将更加突出。
1、冲击地压发展史
第一阶段
时间：1992年—1995年（ 初步认识阶段）
开展的主要技术工作：
1、制定规程、技术措施，规范防冲管理；
2、对4层煤进行了冲击倾向性鉴定；
3、进行了-750水平以上的地应力测量；
4、开展了矿井地质动力区划研究；
5、进行了地音仪监测应用研究；
6、进行了开采解放层模拟试验研究；
7、进行了爆破卸压、煤粉监测等防治方法应用研究；
8、对回采工作面支护方式进行了改革等。
主要开采2406、1405等工作面。
第一阶段
成果：基本掌握了冲击地压发生原因及发生规律，形成并完善了一系列防治措施。
小结：冲击地压认识阶段，该阶段对冲击地压的发生机理、防治方法等进行认识、了解，制定适合矿井实际的防治方案，开始初期研究。该阶段发生过多起破坏性冲击地压事故。
2、华丰矿冲击地压防治历程
第二阶段
时间：1996—2001年（建立初步综合防治体系阶段）
开展的主要技术工作：
1、对采场应力进行了三维数值计算；
2、对6层煤冲击倾向性进行了鉴定；
3、进行了合理开采布置防治冲击地压实践；
4、开展了地音监测系统防治冲击地压的研究应用；
5、进行了底板冲击地压防治研究；
6、进行了矿震监测冲击地压应用研究等。
主要开采了1406、2407、2408等工作面。
第二阶段
成果：与煤炭科学研究总院北京开采所合作的“华丰煤矿深部冲击地压预测预报及综合治理研究”获得原煤炭部科技进步三等奖。
小结：基本摸清矿井冲击地压发生规律，研究形成了适合华丰矿生产地质条件的冲击地压综合防治体系。该阶段杜绝了破坏性冲击地压事故。
第三阶段
时间：2002年—2003年（调整开采方案阶段）
开展的主要技术工作：
1、进行了电磁辐射监测冲击地压应用研究；
2、进行了深部冲击地压研究；
3、实施了解放层开采方案等。
主要开采了3406、3407等工作面。
第三阶段
成果：与辽宁工程技术大学合作的“华丰煤矿深部冲击地压研究”获得中国煤炭学会科技进步二等奖，与中国矿业大学合作的“电磁辐射法评定冲击矿压危险”获得山东省科技进步三等奖等。
小结：矿井采深增加，生产条件发生变化，对矿井冲击地压发生规律重新认识、重新研究。2001年末停止了4层煤开采，矿井实施了2年的解放层开采调整方案。
第四阶段
时间：2003年—2006年9月（放顶煤开采阶段）
开展的主要技术工作：
1、深部大倾角、冲击地压煤层放顶煤开采技术研究复杂条件综放研究;
2、冲击地压煤层仿真模拟放顶煤开采技术研究；
3、引进了微震监测系统；
4、开展了冲击地压前兆信息研究；
主要开采1409工作面。
第四阶段
成果：与北京科技大学合作的“冲击地压前兆信息研究”获得中国煤炭学会科技进步二等奖，与煤科总院北京开采所、山东科技大学合作的“冲击地压煤层仿真模拟放顶煤开采技术研究”获得山东煤炭科技进步二等奖等。
小结：加大了防冲投入及防冲研究，实施了综放、综采技术，安全开采了1409工作面,该面自2003年10月10日开始,到2006年10月10日历时三年,推采长度2260米,期间没有发生冲击地压.矿井进入平稳期。
第五阶段
时间：2006年10月—至今（深部冲击地压研究与防治阶段）
开展的工作：
1、调整矿井开采布局；
2、开展合作，加大对冲击地压研究；
3、加大防冲投入，进一步完善防治体系等。
主要开采1410、1411、2409工作面。
第五阶段
成果：与北京科技大学合作的“冲击地压预测预报与防治成套技术研究”获得山东科技厅科技进步一等奖，与辽宁工程技术大学、北京科技大学、煤科总院北京开采所合作的“冲击地压预测预报与防治成套技术研究” 获得2010年度国家科技进步二等奖 。
小结：加大了卸压开采技术防冲研究，对四层煤实施了一、六层煤解放层卸压，安全开采1411工作面700余米,期间没有发生冲击地压，矿井冲击现象得到有效控制，冲击地压工作进入平稳期。
冲击地压---是井巷或工作面周围岩体，由于弹性变形能的瞬时释放而产生突然剧烈破坏的动力现象。常伴有煤岩体抛出、巨响及气浪等现象。
特征：①突然爆发 ②巨大声响 ③强冲击波 ④弹性震动 ⑤煤体移动 ⑥顶板下沉或底鼓 ⑦煤帮抛射性塌落
冲击地压煤层----矿井在开采煤层过程中，只要发生过一次冲击地压，该煤层既定为冲击地压煤层。
冲击地压矿井---矿井在开采煤层过程中，只要发生过一次煤层冲击地压或岩层冲击地压（岩爆），该矿井既定为冲击地压矿井。
一般冲击地压—对生产的破坏后果轻微，不需要进行修复。
破坏性冲击地压—对生产造成一定的破坏，需进行修复工作。
冲击地压事故—由于冲击地压及其伴随现象（冒顶、瓦斯突出等），造成的人员伤亡事故，或由于井巷或采场被破坏造成中断工作8小时以上的冲击地压。
煤层的冲击倾向—煤层产生冲击式破坏的能力，它是煤的固有力学属性，可以用指标进行度量。煤层具有冲击倾向是煤层发生冲击地压的必要条件。
有强烈冲击倾向的煤层及有中等冲击倾向的煤层统称为有冲击倾向的煤层。
冲击地压、矿震与微震的关系
冲击地压——采场与巷道周围的灾害性动力现象
矿震——矿区范围内有感震的动力现象
微震——采动引起岩体破裂或运动时，产生的动力现象
发生在华亭煤矿的冲击地压
矿井地层倾向剖面图
煤粉监测：操作方便、效果明显的一种冲击危险监测措施。危险判定指标有煤粉量和动力现象。
首先进行标准煤粉量的标定，确定出每一工作面的危险煤粉量。
实施方法与参数：在工作面上、下平巷超前100m 范围内进行煤粉监测，孔间距10m，每天监测一遍。孔深一般7-10m。
危险处理：当监测煤粉量超过危险煤粉量或有卡钻、吸钻、钻孔有异常声响时，预报有冲击危险。再利用其它方法进行校核监测，当两种监测手段均有冲击危险时，应及时实施卸压爆破。
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
电磁辐射监测
非接触、定向区域性连续监测的宽频电磁辐射监测系统
现场有灾害和无灾害危险时的电磁辐射对比
工作面有冲击危险时的电磁辐射
微震监测系统 -- ALRAMIS监测系统
2005年底，我矿从波兰引进了一套16通道ALRAMIS微震监测系统。
ALRAMIS监测系统主要实现对井下信号的监测，共有16个监测通道。系统包括中心站的DTSS信息传输系统和数据处理器及布置在井下的12个拾震器。拾震器采集的数字信号通过相应通道的专用线缆传输至地面，经ALRAMIS-WIN数据处理软件进行信号处理分析。
无煤柱设计
先采解放层
采前遍卸压
采时要监测
避免同采掘
顶底规律线
构造相遇前
1 上覆岩层的空间结构理论观点
——（动力灾害区域预测）
2 水平应力突变理论观点
——（矿震及其诱发型冲击地压预测）
3 构造应力与采动应力耦合理论观点
——（已知和未知构造区域动力灾害预测）
4 冲击地压发生可能性的多因素耦合评价理论
——（实用的动力灾害评价方法）
5 冲击地压危险区的高应力解除理论观点
——应力三向化防冲理论（卸压的标准问题）
6 冲击地压监测预警理论
——（基于监测装备与矿压理论的监测预警）
——应力三向化防冲理论（卸压的标准问题）
冲击地压防范措施
2、合理工作面推采方向
工作面不合理的推采方向易导致冲击危险增强。因此应使工作面背向采空区、煤柱方向、断层方向推采。
同时应防止采掘工作面相向推采，要预留合理的推采间距。
3、综放开采技术
综采放顶煤工作面走向支承压力范围较大，倾向支承压力向工作面内部转移；工作面处于内应力场范围内，冲击倾向相对较低。
综合治理遵循“23132”的治理方针
即遵循“双解放”、“三卸压” 、“一隔离” 治理方针；坚持“三减少”，“两加强”治理措施，建立完善的冲击地压防治管理体系。 。
“双解放”实施开采一、六上下解放层；
“三卸压”坚持顶、底板和煤层卸压，
“一隔离”坚持危险区控制施工人员数量和生产期间封闭隔离制度
“三减少”坚持减少四层煤开采强度、减少煤柱尺寸和减少采掘相互扰动
“两加强”加强支护、加强个体防护措施
为从根本上治理冲击地压，华丰煤矿实施了开采解放层方案，经过接续调整，首先开采弱冲击倾向且没有出现冲击地压现象的处于4层煤底板的6层煤，然后在解放范围内开采4层煤。
爆破卸压是有控制地释放煤岩体内部集中应力的有效手段，主要采取了浅孔爆破、深孔爆破两种方式。
“三卸压”钻孔卸压
“一隔离”制度
控制工作面及上平巷生产人数，正常生产期间，严禁人员在上平巷休息、停留，严禁从事与防治冲击地压无关的任何工作，工作面在上下两端头割煤期间，严禁除煤机司机外的其他人员工作停留。工作面有扰动工序（割煤、放煤、移架）停止1个小时后，限时准进入制度。
“三减少”
控制好推采速度，生产期间工作面推进度为3-4个循环/天，推进速度控制在54-72米/月。当工作面冲击危险性增强时，工作面要降低推采速度，确保安全推采。
不留煤柱，必要时尽量减小煤柱尺寸
减少采掘相互扰动（采煤工作面距上平巷掘进头大于350米，上平巷掘进头滞后上解放层面距离大于30米、小于150米）
“两加强”
加强冲击地压工作面支护强度，将四层煤工作面支护方式由单体液压支柱改为综采放顶煤支架，将顺槽支护改为高强度锚网配锚索支护，大大提高了冲击危险区采掘工作面的支护强度及支护体的稳定性，保证了安全空间
1 冲击地压的防护性支护
2 思想上提高安全标准（全体）
3 治理措施要及时、落实到位（区队）
4 控制推采速度（领导）
5 个人防护与劳动组织管理（工人）
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