冲击危险性矿井预测预报范文

《煤矿现代化杂志》2014年第四期

1冲击地压预测预报

1.1煤层刚度勘测技术原理声发射测试技术作为无损检测方法中的一种，因其具有简便、快速、经济、准确可靠、便于大面积测试等优点，具有极大的应用潜力[8]。根据弹性波波动力学理论，波在均匀介质中传播时，波的传播速度、振幅和类型均保持不变，但是当波在不均匀介质（如刚度发生变化）中传播时，它将会发生发射、透射或散射现象，波的传播速度、强度也将发生变化，导致扰动能量重新分配。

1.2勘测方法与测点布置应力波传播信号与声源距传感器距离、传感器布局及声源本身特性有密切关系。声发射源由锤击在煤壁预定位置产生激振，产生应力波辐射。从开切眼开始，在巷道中距离激振源位置每隔2m布置传感器，由防爆声发射数据采集仪自动采集数据。9308工作面测点布置情况。勘测可以采用一维和二维两种传感器布局，一维方式可以快速获得煤体沿倾向的刚度分布情况，而二维方式（见图2）可进一步测得煤体的刚度沿顺槽高度的分布，能够更恰当地表征煤体的刚度特性。

1.3实施步骤①按照勘测方案沿煤壁确定并标记声发射源和探头布置位置；②在探头位置向煤壁钻孔5m置入波导杆；③将声发射传感器安装至波导杆端部，涂上耦合剂，并用胶带固定；④连接传感器至数据采集仪，开启直流电源，设置采集参数；⑤用激振枪在指定位置激振，声发射信号由数据采集仪自动完成采集；⑥至另一个测点，重复②-⑤的工作。勘测结束后，将采集数据传输到电脑中，运用专门软件进行信号分析、和定位分析，开发程序可自动完成煤体刚度的反演计算。

2冲击矿压防治技术

通过综合指数法[9-10]对9308工作面进行危险性评价，其冲击地压危险性指数Wt=0.69，冲击地压危险状态等级评定为C等级中等冲击危险（0.5~0.75）。该工作面在回采过程中需要提高警惕，由于回采过程中会产生扰动，使工作面前方煤体应力得到进一步叠加，增大了发生冲击地压的可能性。为保证矿井安全回采，必须提前做好冲击危险区域的防治工作，冲击地压防治可以从局部和全局两个角度进行。

2.1局部精细处理采用卸压爆破煤体卸压爆破是对已形成冲击危险的煤体，用爆破方法减缓其应力集中程度的一种解危措施。卸压爆破在煤体中产生大量裂隙，使煤体的力学性质发生变化，弹性模量减小，强度降低，弹性能减少，破坏了冲击矿压发生的强度条件和能量条件。（1）煤体卸压爆破的作用：降低煤体的强度、降低煤体的冲击倾向性、支承压力高峰值向煤体深部转移、振动释放能量、形成冲击矿压危险的松散煤体阻隔带。（2）煤体卸压爆破的位置：卸压爆破在工作面顺槽中开始，对实体煤帮进行卸压爆破，范围为两顺槽自工作面起向外100m，自工作面起每5m在上下两帮打卸压爆破孔（仅在高刚度煤体区域）。爆破后要检查卸压效果，如果在卸压爆破范围内仍有冲击地压危险存在，则应进行第二次爆破，直至解除冲击地压危险为止。（3）煤体卸压爆破参数的选择：煤帮炮眼采用电钻、麻花钻杆配合φ42mm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。每孔采用反向装药，封孔长度3～4m，装药量3.0kg。一个炮眼中采用3个炮头，一次爆破1～3个孔。联线方式，孔内并联，孔间串联。（4）煤体卸压爆破注意事项：①运输顺槽转载机段有适合的安全操作空间时，卸载炮布置范围应延伸至转载机段，然后依次往外布置卸载炮眼；②鉴于轨道顺槽机电设备布置情况和防冲要求，大型机电设备至少应放到自工作面向外100m；③爆破孔可利用钻屑量监测时所打的钻孔，冲净后使用；④爆破完毕经电磁辐射监测后，如电磁辐射信号仍异常，应再次进行卸压爆破。第二次打卸压孔时，要注意避开上一次的钻孔位置；⑤生产过程中，当采煤机割煤到机头、机尾50m范围内、或在工作面机头、机尾50m范围内移支架放煤时，在工作面超前运输顺槽或轨道顺槽100m范围内禁止进行相应的作业、人员严禁行走的工作制度；⑥为达到进一步缓解应力集中，转移释放压力，减缓矿压显现的目的,可以在两顺槽进行深孔钻孔卸压措施，具体仍可执行矿现行措施要求。

2.2全局超前治理采用煤层注水煤层预注水是在采掘工作之前，对煤层进行全方位、长时压力注水。注水一般是在已经掘好的回采巷道内或临近巷道内进行，是一种积极主动的区域性防范措施，不仅能消除或减缓冲击地压威胁，而且可起到消尘、降温、改善劳动条件的作用。（1）煤层注水在防治冲击地压所起的作用:①水对煤岩的强度特性、变形特性和冲击倾向性都有着重要的影响。煤块试样浸水随煤体含水率增加，孔隙率和泊松比增大，但其强度和弹性模量降低，并在一定时间内，随浸水时间的延长而加剧。水对煤的冲击倾向有着显著的降低作用；②煤层注水后，峰值压力降低，峰值点位置向煤壁深部转移；③煤层注水方法能显著地改善能量释放过程在时间上的稳定性和空间上的均匀性。未注水煤层能量释放极不均匀，释放量以工作面前方巷道处为最高，而注水煤层能量释放的空间范围大，但释放量较均匀。（2）煤层注水参数：注水孔沿走向方向布置，对于顶底起伏较大的煤层，应采用相对步孔，使孔长减小；孔口布置在煤层中较硬的分层中，以利于封孔和防治漏水；注水孔直径为80mm，长度为120m，孔间距为10m；钻孔倾角考虑钻杆下沉的影响，使成孔倾角与煤层倾角一致。进行试验确定合理含水量增值后，根据钻孔承担的湿润煤量计算注水量，大致注水到煤壁“出汗”为止。为确定合理的注水压力和流量，应进行煤层注水特征试验。具体作法是：从0开始逐级增加注水压力，测定实际的注水流量，作出压力一流量曲线，获得注水临界压力。同一煤层的不同区域，其注水特性可能差别很大，随着注水时间的延续，煤层注水性能也会发生变化，所以应根据实际情况及时调节水压。（3）提高煤层注水效果：采用间歇注水法，有利于消除表面覆盖的气泡，有利于提高毛细作用改善湿润效果，在间隙注水时，注水时泄水地点不一定相同，因此间歇注水比连续注水湿润效果好；可先封孔后爆破或先爆破后封孔，使孔内煤体松动为注水创造条件。经验表明，孔内爆破后注水流量可提高数倍至数十倍。

3结论

针对9308工作面地质情况，运用声发射测试技术对煤层刚度进行勘测，详细的介绍勘测工艺，包括勘测方法、测点布置及施工步骤，通过声发射法对冲击发生的危险性进行预测预报，研究利用声发射技术获取煤体结构刚度和现场勘测技术，为冲击矿压预测预报提供新途径。对于冲击危险性区域，采用卸压爆破对其进行局部处理，对高刚度区域煤体实施松动爆破，可确保煤体整体软化卸压，注意避免不当的松动爆破解危诱发冲击矿压而破坏设备、巷道和造成人员伤亡，影响安全生产；也可以采用煤层注水进行全局处理，通过压力水的物理化学作用，改变煤的物理力学性质，减弱或者消除冲击危险，同时还可起到消尘、降温、改善劳动条件的作用。

作者：顾颖诗单位：兖州煤业股份有限公司济宁二号煤矿