浅谈千秋矿预防冲击地压技术的实践应用
浅谈千秋矿预防冲击地压技术的实践应用
魏向志 苏本胜 赵玉珍
（河南大有能源股份有限公司千秋煤矿，河南义马472300）
摘要：冲击地压灾害防治是煤矿深部开采面临的世界性难题，千秋煤矿1956年建矿，目前采深达800m，自1991年首次发生冲击地压以来，冲击地压一直是千秋矿主要的动力灾害，不但制约矿井产量，而且威胁从业人员、设备安全，影响经济效益及安全生产。为此千秋矿在综采工作面回采过程中应用“六位一体”预防冲击地压技术，取得效果明显。
关键词：冲击地压 动力灾害 六位一体 安全生产 预测预报
Qianqiu light about the impact of prevention of a practical application of technology
WEI-xiangzhi SU-bensheng ZHAO-yuzhen
（Henan Dayou Energy Co..Ltd Qianqiu Coal Mine Henan Yima 472300）
Abstract: Shock pressure hazards in deep mining are coal face worldwide problem in 1956, qiangiu coal mine in ore and the current build 800m deep, since 1991 first happened since percussive ground pressure, impact pressure has been the main dynamic disasters ore qiangiu coal mine production, not only restricted, and threat practitioners, equipment safety, influence economic benefits and safety production. Therefore qiangiu ore in fully mechanized working face mining process application "six in one" prevention percussive ground pressure technology, obtains the effect is obvious.
Keywords: Percussive ground pressure；Dynamic disasters；Six in one；Safety production；Prediction.
1 前言
千秋煤矿位于河南省义马市渑池煤田中部，属典型的冲击地压矿井。自1991年发生首次冲击地压，冲击地压灾害事故一直是千秋矿的主要动力灾害，制约矿井产量，威胁从业人员、设备安全，影响矿井经济效益及安全生产。为此在21172综采工作面回采过程中，应用“认识到位、培训教育、预测预报、防治措施、效果检验、安全防护”为一体预防冲击地压技术，取得了的显著效果。
2“六位一体”预防冲击地压技术应用
千秋煤矿全体干部、职工理念更新、思路明晰，紧紧围绕“防冲为先、防火为上，精细管理，科技创新，和谐稳定，安全发展”的工作思路，积极探索研究，做到了防冲与防火相结合，防冲与防瓦斯相结合，完善形成了“认识到位、培训教育、预测预报、防治措施、防治措施效果检验、安全防护”为一体的“六位一体”防治冲击地压理念 ，取得了起步晚、起点高的显著效果。
2.1认识到位 树立冲击地压可防可控的信念
千秋煤矿防治冲击地压的严峻形势，在2011年我矿提出了“防冲为先，防火为上，文化引领，务实创新，和谐文明，安全发展”的工作思路，并邀请国内知名专家对我矿干部职工进行冲击地压知识培训和组织防冲知识讲座，使全矿干部职工牢固树立起“冲击地压是可测可知、可控可防”的思想，进一步提高对防治冲击地压的认识，为我矿冲击地压防治奠定思想保障和坚实基础。
2.2技术培训 坚决做到防冲知识入心入脑
在全矿范围内开展有针对性的知识培训，对中层管理人员进行分期脱产防冲知识专业培训；对全矿职工进行业余防冲应知应会知识培训；并进行全员防冲知识考试，达到人人过关。积极宣传“六位一体”防治冲击地压技术，克服广大干部职工的恐惧心理，使“冲击地压是可防可控”的思想理念入脑入心。
2.3预测预报 建立完善适合千秋矿的监测系统
千秋矿冲击地压的预测预报，采用KBD-7电磁辐射仪在线监测、ESG微震监测系统、ARAMIS微震监测系统、KZ-301地震监测系统、KJ-216液压支架工作阻力监测系统、顶板离层仪在线监测系统、超前应力计在线监测系统、锚杆测力计在线监测系统、KBD-5电磁辐射仪人工检测和钻屑法煤粉检测相结合进行综合分析，认定掘进、回采区域冲击地压危险程度后，进而确定冲击高危区域范围，为掘进、回采采用深孔卸压爆破进行解危提供依据。
2.4防治措施 多措并举防冲措施实施到位
2.4.1煤层注水 水力卸压降低冲击倾向性
为了有效地降低21172综采工作面煤层冲击倾向性，增加煤层含水率，减少煤尘的产生，在21172两巷实施深孔注水。钻孔布置示意图1-1
2.4.1.1在上巷上帮、下巷下帮深孔注水参数
注水孔孔深40m；注水孔间距20m；注水孔角度距底板1～1.5m，下帮-5°，上帮+13°；注水孔直径Φ75mm ；注水孔封孔长度20m 以上（Φ65mm橡胶高压封孔器）；注水泵初给压力12Mpa以上。注水量根据注水孔承担的湿润煤量计算： 首轮注水量V=LHlrq/R =121.8（m3）；式中：V——注水体积（m3）；L——注水孔深度（40m）；H——采高(7.25m)；l——钻孔间距(取20m)；r——煤的容重（1.4t/ m3）；R——水的容重（1 t/ m3）；q——煤层含水率提高量（取1.5%）。经计算将上巷上帮、下巷下帮深孔注水量确定为：121.8m3。
2.4.1.2在上巷下帮深孔注水参数
注水孔孔深：70m；注水孔间距：20m；注水孔角度：距底板1m—1.5m，下帮-5。；注水孔直径：Φ75mm ；注水孔封孔长度：20m 以上（Φ65mm橡胶高压封孔器）；注水泵初给压力：12Mpa以上。注水量根据注水孔承担的湿润煤量计算：首轮注水量：V=LHlrq/R =213.15（m3），将21172工作面上下巷交臂钻孔注水量确定为213.15m3。
2.4.1.3下巷上帮深孔注水参数：
注水孔孔深120m；注水孔间距20m；注水孔角度：距底板1m—1.5m，上帮+13。；注水孔直径Φ75mm ；注水孔封孔长度20m 以上（Φ65mm橡胶高压封孔器）；注水泵初给压力12Mpa以上。注水量根据注水孔承担的湿润煤量计算： 首轮注水量V=LHlrq/R =365.4（m3）根据计算，将21172工作面上下巷交臂钻孔注水量确定为365.4m3。
2.4.1.5注水时间：
根据需要注水量与实际注水流量确定；对钻孔的位置、深度、角度及注水情况进行记录，建立台帐。煤层注水经前后含水率化验，含水率增值达到1.5%、煤层湿润时间为静压注水20天、高压注水以煤壁反水为煤层注水结束时间。
2.4.2 深孔卸压 形成有效卸压区降低冲击倾向性
根据技术需要，21172综采工作面开始回采前，继煤体深孔注水之后，自工作面向外10m，在21172 上巷两帮、下巷上帮实施卸压钻孔。参数如下：施工范围：超前工作面煤壁150m范围；倾角：上巷下帮3°、上巷上帮、下巷上帮12°；方位角N W 5°；孔距底板高度1~1.2m；间距600mm；规格Φ89x20m、Φ120x20m；封孔采用黄泥封孔，长度不小于1m。
2.4.3 疏压硐室 改变应力分布降低冲击倾向性
在上巷的下帮和下巷的上帮每隔40m设疏压硐室一个，设计尺寸：深×宽×高＝4.5m×4.0m×2.6m；开口距巷道底板0.3m，梯形断面，采用锚网索联合支护，顶锚杆采用Φ22×2500mm螺纹锚杆，间排距700×700mm，两帮采用Φ40×2000mm木锚杆，间排距800×800mm，菱形金属网护顶帮，在顶部施工两排锚索，第一排在硐室开口处，第二排距第一排1m，锚索规格Φ17.8×8000mm；利用锚网索主动支护的特性，有效改变巷道应力分布，降低冲击倾向性
2.4.4 卸压爆破 释放应力降低冲击倾向性
根据防冲监控系统参数，参考KBD-5人工检测数据，辅以钻屑法校验，进行综合分析，确认有冲击危险性时，及时实施卸压爆破，即在有冲击危险区域巷道的上、下帮实施解危爆破，解危爆破孔根据实际危险区域范围布置，解危爆破参数：孔深20m；间距3m；直径Φ75mm；倾角：上巷上帮13°、上巷下帮3°；下巷上帮：13°；方位角：N W 5°；孔口位置：距底板1.0m～1.2m；装药量每孔采用Φ60x600x1.8kg 强力药卷8节（14.4kg）实施装药；每个药卷一发雷管，眼内相邻两个药卷一组，采用两发雷管并联，在分别用辅助脚线引到孔外；拧结成短路；眼与眼之间采用串联；正向装药，正向起爆；眼内各个药卷必须偶合；一次起爆量4～6个；封孔采用水泥封孔剂封4m，如遇中间存在空隙时，重新再封4m，以此类推，然后在孔口用黄泥封孔，长度不少于1.5m。
2.5 效果检验 综合措施到位效果明显
煤层深孔注水、深孔卸压、疏压硐室、深孔爆破等综合防冲措施实施后，最终达到改变煤体物理性质，释放地质应力、改变应力分布的效果。采用KBD-5电磁辐射仪检测电磁辐射强度，结合钻屑法进行效果检验，确认冲击地压威胁解除后，进行回采。现21172综采工作面已回采150余米，未出现冲击地压现象，足以证明采取的综合预防冲措施效果比较明显，取得了预想效果。
2.6 安全防护 增强综合防护措施确保职工人身安全
矿业公司要求，所有进入21172工作面两巷及工作面的施工人员必须穿戴防冲背心和防冲头盔；合理安排劳动组织、合理分散作业人员、科学限制作业人数及作业时间段；每50m安设一组压风自救装置；每300m设置一安全庇护所；清理作业现场确保退路畅通完好；延长躲炮时间；安静地点交接班等综合措施。
3 结语
通过在21172综采工作面回采过程中，应用“认识到位、培训教育、预测预报、防治措施、效果检验、安全防护”为一体预防冲击地压技术，取得了的显著效果，积累了防治冲击地压的宝贵经验，对今后千秋煤矿开展更深层次的防治冲击地压技术提供了依据。
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