防冲击地压总结

防

冲

击

地

压

总

结

华润天能徐州煤电有限公司沛城煤矿

冲击矿压危险的监测与预警是冲击矿压防治工作的重要组成部分与前提，对及时采取区域性防范措施和局部性解危措施，避免冲击危害具有重要作用。在工作面掘进及回采过程中目前常用的监测方法主要有以下两类：第一类是以钻屑法为主的岩石力学方法；第二类是以微震和电磁辐射监测为主的地球物理方法。

结合我矿的实际情况，以钻屑法为主要监测方法对工作面掘进、回采中的冲击危险进行监测。

一、钻屑法基本原理

钻屑法是通过在煤层中打直径φ42～50 mm的钻孔，根据排出的煤粉量及其变化规律和有关动力效应，鉴别矿压危险的一种方法。该方法的基本理论和最初试验始于20世纪60年代，其理论基础是钻出煤粉量与煤体应力状态具有定量关系，即其他条件相同的煤体，当应力状态不同时，其钻孔的煤粉量也不同。当单位长度的排粉率增大或超过标定值时，表示应力集中程度增加和矿压危险性提高。

对于一定条件的煤体，在正常应力作用下，不同钻孔深度的煤体的应力状态是不同的，此时钻孔的煤粉量也不相同。当煤层的应力集中程度增加或应力状态异常时，钻孔的煤粉量将发生改变。根据煤粉量的变化，即可预测煤体的受力状态，并进一步预测矿压危险性。钻

二、屑量临界指标的测定

1、临界指标测定方案

1）监测地点：①材料巷上帮，共布置五个监测点。在材料巷距三角煤20 m处开始布置监测钻孔，每隔20 m布置一处。遇到断层、火成岩入侵区时，监测孔依次往后顺延。②运输巷实体煤帮，共布置五个监测点。在运输巷距下山20 m处开始布置监测钻孔，每隔20 m布置一处。遇到断层、火成岩入侵区时，监测孔依次往后顺延。

2）监测孔布置：钻孔直径42 mm，孔深10 m，孔距底板1.5～2 m，单排布置，钻孔方向平行于煤层，见图1-1、图1-2。

煤壁图1-1 钻孔布置纵剖图

顶板底板

图1-2 钻孔布置横剖图

2、监测内容

主要监测每米钻孔的钻屑量，单位kg 。采用专用表格记录打眼地点、时间、钻屑排出量，以及打眼过程中出现的钻杆跳动、卡钻、吸钻、劈裂声和微冲击等动力现象。

3、钻屑法施工基本步骤及要求

1）施工步骤

①根据要求和条件，选择第一点；选取煤壁中较为完整、破碎较少的部分，准备钻孔施工；

②施工时，第一米钻屑舍弃，从第二米开始记录出屑量，直到第十米，共九个；

③每打进一米，加一米钻杆，原有钻杆停留在钻孔内；

④每米依次施工，遇有吸钻、卡钻、夹矸和颗粒增大的情况，在相应位置记录；

⑤最后一米打钻完毕之后，将杆全部抽出之后记录出屑量；

⑥从第二点开始按照设计的钻孔间距打钻，记录数据和动力现象。

2）施工要求：

①钻孔尽量布置在采高中部，平行于煤层方向，避免钻入煤层顶底板； ②钻孔必须由专业人员进行，钻孔人员须具有高度的责任感，严禁敷衍了事、伪造数据；

③检测到煤粉量异常时，须立即停止施工并向领导报告；

④最后一米钻孔完毕后抽离钻杆时，须力道合适，原则上不得扩容，减小人为因素造成的测量误差；

⑤如果检测到的煤粉量超过临界指标，或出现卡钻、吸钻、异响等动力现象，应认为煤体处于临界危险状态，必须立即采取解危措施。

4、工作面掘进期间钻屑法监测实施方案

工作面掘进期间钻屑监测地点位于巷道迎头及两帮，迎头布置1个测点，巷帮测点范围距离迎头5～10 m，巷帮测点间距可为20 m。正常情况下每天监测一次，当出现异常情况，应适当调整钻孔点间距、监测频率及监测范围等参数，如图1-3所示。

图1-3巷道掘进期间钻屑孔布置示意图

5、工作面回采期间钻屑法监测实施方案

工作面回采期间监测范围要覆盖工作面的超前支承压力影响区，一般为从工作面至前方60 m的范围。测点布置在巷道两帮实体煤侧，钻孔直径42 mm，孔深10 m，间距10～20 m，孔距底板1.5～2 m，单排布置，钻孔方向平行于煤层，正常情况下每天监测一次，当出现异常情况，应增加监测频次等。钻屑法测点布置如图1-4所示。

图1-4工作面回采期间钻屑孔布置示意图

钻屑量监测除遵循相关规定外还应注意以下几点：

1）结合工作面的具体地质条件、生产技术条件，圈定钻屑量监测区域和地点。采煤工作面应沿超前支承压力影响区范围的巷道内布置监测带，掘进巷道应在迎头及后方布置监测带。

2）监测过程中如果出现较强烈的煤炮、卡钻、吸钻等动力现象时，应停止监测，撤出人员，按严重冲击矿压危险进行治理。

6、掘进工作面冲击矿压防治方案

1）煤体大直径钻孔卸压

工作面掘进过程中，当监测到钻屑量超标时，在钻屑量超标区域实施大直径钻孔进行卸压。大直径钻孔布置间距2～3m ，孔径100 mm以上（根据矿上实际情况选择），孔深15～20m ，平行煤层，单排布置，孔距离底板1.5 m 左右，注意与钻屑孔错开。在钻孔卸压完毕后，应在卸压孔附近位置再次打钻屑孔监测煤粉量，判断是否消除了冲击危险。大直径钻孔卸压解危布置如下图2-1所示。

图2-1煤体大直径钻孔卸压解危钻孔布置示意图

2）煤体爆破卸压

在采取上述解危措施进行卸压后，要利用钻屑法检测卸压效果以及围岩的应力状态，对钻屑量仍然异常的两帮与迎头需要进行爆破卸压，分别在钻屑异常的两帮监测孔及前后各5m 处（距底板高同钻屑监测孔）再次施工钻孔进行爆破卸压，对于迎头钻屑异常，同样采取钻孔爆破卸压，如图2-2所示。

图2-2 煤体爆破卸压解危钻孔布置图示意（以实体煤巷道为例）

爆破参数：煤帮炮眼采用煤电钻、麻花钻杆配合φ42mm钻头施工。炮眼距底板1.5 m，眼深10m ，间距5m ，炮眼角度平行于煤层。每孔采用反向装药，封孔长度5m ，装药量3.0kg 。一个炮眼中采用3个炮头，一次爆破1个孔。联线方式，孔内并联，孔间串联。煤体卸压爆破装药图如图2-3所示。

钻

孔

直

径

1—脚线；2—雷管；3—炮泥；4—炸药卷；5—导爆索

图2-3 煤体卸压爆破装药图

煤体卸压爆破安全措施要求严格按《煤矿安全规程》、《煤矿工人安全操作规程》和《爆破安全规程》中有关规定执行。

7、回采工作面冲击矿压防治方案

工作面回采前整体预卸压措施

1）煤体大直径钻孔卸压

工作面回采之前，首先对工作面切眼前方200m 区域范围及确定的冲击危险区域巷道实体煤帮实施钻孔卸压预处理，并随工作面推进补打钻孔，保证大直径钻孔卸压区域始终超前工作面100m 。大直径钻孔卸压参数：卸压孔间距2～3m ，钻孔深度15～20m ，钻孔直径100 mm 以上（根据矿上实际情况选择），钻孔距巷道底板1.5 m左右，平行煤层方向，钻孔单排布置，在确定的工作面中等及以上冲击危险区域加密钻孔。如工作面侧出现渗水情况，可在渗水区域不做大直径

钻孔卸压，若钻孔施工后出现压实闭合，在原两钻孔之间重新补打大直径卸压钻孔。工作面大直径钻孔整体预卸压布置示意图如图2-4所示。

图2-4 工作面大直径钻孔预卸压布置示意图

2）煤层注水（选用）

工作面回采之前，根据冲击危险的监测情况，还可选择在超前工作面前方100 m范围以外进行煤层注水。注水孔在工作面两顺槽实体煤帮布置，注水孔间距为10～20 m（根据危险性程度及煤层实际情况可适当进行调整），与大直径卸压钻孔错开，位置距巷道底板1.5 m，钻孔平行于煤层倾斜方向施工，钻孔直径42 mm，钻孔长度15～20 m，钻孔封孔长度为10 m。注水孔布置如图2-5所示。

图2-5 煤层注水钻孔布置示意图

煤层注水应注意以下几点：

①提前注水时间不少于30天，超前注水距工作面回采不少于100m 。

②注水孔平行于煤层方向，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。

③每班注水两次，每次注水时间不少于３小时，并测量注水水压、注水量，做好相应的记录工作。

④工作面安装高压低流量注水泵，注水压力取6～12MPa ，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1.5m/h。当注水压力下降5MPa 左右时（或者水压较小时降到5MPa ）或注水后巷帮周围的煤体含水率达到4%，认为注水达到效果，可停止注水。

8、其它措施

1）工作面煤壁或迎头向外60m 范围内，必须及时悬挂警戒牌，禁止存放钢性材料和设备，保持畅通及足够断面；确需存放的设备材料及正在使用的设备要生根联牢，堆放高度尽量不超过0.8m ，支柱要与顶网连接或连为一体防倒。

2）卸压爆破前，班组长必须亲自布置专人在爆破地点半径150m 之外设立警戒。警戒人员必须在支护完好的安全地点警戒。警戒处应设置警戒牌或拉绳。爆破工必须最后离开爆破地点，放炮，躲炮时间不得少于30分钟，撤除警戒必须由班长、爆破工对爆破情况及爆破地点的巷道详细检查，发现无问题后，再通知其它人员撤除警戒。

3）每隔一定时间（可视冲击矿压危险情况而定）对矿井矿压显现情况进行一次综合分析，根据分析情况提出下一时间段防治的重点，并安排进行处理。

4）当发生较大矿压显现或有冲击矿压产生，对巷道、工作面、设备等产生破坏或有一定安全影响时，及时制定方案、采取措施进行处理。每次发生较大矿压显现时，必须及时到现场观察和记录矿压显现情况，对巷道、工作面和设备的破坏情况及影响范围（可能是一层或多层同时受到影响）填绘在专用矿压显现台帐和记录图纸上，并用文字详细描述、记录每次矿压显现程度及破坏情况。

通过以上各种方法的综合运用，有效地保证了我矿安全生产，在生产过程中，都因为预测准确及时，提前采取措施，没有造成人员伤亡及财务损失，设备和设施也没有遭受任何损坏，确保了我矿的安全生产，说明以上对冲击地压的各种预测及其防治措施是具有针对性并行知有效的方法。