1.掘巷期间:东滩矿42轨3#提(两次修复)、43上07轨顺、4305工作面切眼导硐、济三矿6303工作面辅助顺槽;
2.回采期间:东滩矿43上04(北)工作面运顺、济三矿6300工作面辅助顺槽、济三矿6303工作面辅助顺槽。 (六)按破坏的应力集中方式分类
第一类:煤柱应力集中型:东滩矿42轨3#提(两次修复)、43上07轨顺、143上06(西)工作面;
第二类:顶板应力集中型:济三矿6303工作面辅助顺槽、济三矿6300工作面辅助顺槽、东滩矿43上04(北)工作面运顺;
第三类:震动应力释放型:东滩矿4305工作面切眼导硐。 1.4 国内冲击地压历史及现状 1.4.1国内冲击地压发生情况
我国最早记录的冲击地压现象于1933年发生在抚顺胜利煤矿,当时的开采深度为 200 m左右。20世纪50年代以前只有两个矿井发生了冲击地压。50年代增加到7个,60年代为12个,70年代达到22个,进入80年代以后,猛增到50多个,截止到现在,累计可达到80多个矿井。从1949年以来,已发生破坏性冲击地压4000多次,震级ML=0.5~3.8级,造成惨重的人员伤亡,破坏巷道约30 km。
北京:门头沟煤矿是我国冲击地压最严重的矿井之一,现在是木城涧、大安山矿和房山矿具有冲击危险。黑龙江:鸡西、鹤岗。辽宁:抚顺矿务局,胜利矿为最早,而龙凤矿最为严重,现在是老虎台矿较严重。阜新(五龙、孙家湾)、北票(台吉、冠山)。开滦:唐山矿,开滦矿务局唐山矿的冲击地压大多发生在两面或三面临空的半岛形或孤岛形煤柱中。徐州矿务局,三河尖矿为“三硬”矿区,冲击地压危害较严重。旗山矿与权台矿同属“三软”矿井,事实上这两个矿都曾发生了较为严重的冲击地压事故。四川:砚台、天池。 山西:大同。
山东省从1960年到2004年共在13个矿井发生231次冲击地压、死亡25人,重伤46人。目前具有冲击危险的矿井如下:
新汶矿业集团 孙村、华丰、良庄、协庄、潘西;淄博矿业集团 唐口矿;临沂矿务局 古城矿;济宁市 欢城矿;枣庄矿务局 陶庄矿,八一矿;兖州煤业股份公司 东滩矿、济三煤矿、南屯煤矿、济二煤矿。 1.4.2 我国冲击地压研究情况 1)冲击地压机理研究(包括应用现代力学及数学方法,以及非线性科学的应用)。 2)煤层冲击倾向试验研究。 3)钻屑法的研究。
4)地音、微震、电磁辐射监测系统的研制和应用。 5)煤层注水。已全面推广应用。 6)煤层卸压爆破。已全面推广应用。
7)坚硬顶板处理。使用了爆破及注水软化等措施。
8)水力割缝卸压、大直径钻孔卸压。已部分推广应用。
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9)先进的地应力测量技术及数值模拟技术的应用。 2 冲击地压发生的机理 2.1 冲击倾向性理论
发生冲击地压的煤岩体一般都具有一定的物理力学特性,决定其积聚能量并产生冲击破坏的能力,这种能力可称之为冲击倾向,是煤岩的固有属性。
在常规单轴压缩试验条件下,煤试件从极限强度到完全破坏所经历的瞬态延续时间称为煤样动态破坏时间。
对我国和波兰冲击地压情况不同的11个煤层,用共1070个试件进行试验的典型破坏过程曲线, 通过组合试件试验得知,在顶底板抗压强度较高的情况下,在试验时,组合试件基本是煤的部分发生破坏,并且测得数值表明组合试件显示的冲击倾向比纯煤试件更加强烈。说明在围岩作用下,煤的冲击性会更为剧烈。 2.2 强度理论
井下煤岩体除了承受深度压力和支承压力作用外,还存在由弹性能指数
弹性能指数是单位体积的煤破坏前在受力过程中所储存的弹性变形能与消耗的能量的比值。
“煤体-围岩”系统处于复杂的受力状态,内部存在弱面,所以煤岩体的承载能力应是煤体-围岩系统的强度。只要外载大于承载能力,就会发生破坏。导致岩体破坏的决定因素,不是应力本身,而是它与岩体强度的比值。当煤岩应力等于或大于煤岩系统的强度时发生破坏。 2.3 能量理论
该理论认为发生冲击地压需要大量能量,不仅矿体释放能量,围岩也释放能量。随着采掘范围的不断扩大,“矿体-围岩”系统在其力学平衡状态破坏时,可释放的能量大于消耗的能量时就产生冲击地压。考虑到发生冲击地压能量转换的不均匀性和时间效应,矿体和围岩储存的能量应乘以释放系数,以单位时间的能量释放和消耗作为判据:
2.4 组合理论(三条件理论)
组合理论是把强度理论、能量理论的判据以及把煤岩冲击倾向指数是否达到极限值作为冲击倾向度判据,组成了新的冲击地压判据:
一般来说,强度条件为充分条件,能量条件及冲击倾向为必要条件。三个条件同时满足,才是产生冲击地压的充分必要条件。 2.5 失稳理论
该理论认为煤岩变形系统平衡状态的稳定性质是冲击地压发生与否的先决条件。如果系统状态是非稳定的,则可能失稳而发生冲击地压,否则不会发生。因此,变形系统的平衡状态非稳定性判别准则,就成了冲击地压可能发生的判别准则。通常采用狄里希锐准则,认为系统的势能有极值,若是极小值,则系统的平衡状态是稳定的。进而得出,系统势能的极值不是极小值,则平衡状态是非稳定的,在微小扰动下将发生失稳,它构成冲击地压发生的必要条件。当系统失稳释放的能量远大于消耗的能量时,才能有多余的能量转化为抛出煤块的动能和地震能,它构成冲击地压发生的充分
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条件,两者共同组成冲击地压发生的失稳理论判别准则。如果满足了必要条件,而没有满足充分条件,则只发生轻微的震动现象,即矿井下经常发生的微震现象。 3. 冲击矿压防范措施
合理的开拓布置和开采方式应避免应力集中和叠加,是防治冲击矿压的根本性措施。 多数冲击矿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。
(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。 (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,应从断层或采空区开始回采。
(5) 冲击危险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。
4. 冲击矿压解危措施 4.1 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。
爆破孔的合理布置及合理的装药量,还可在一定程度上形成煤体的松动带,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,使煤体卸压或引发冲击矿压。
振动卸压爆破:引发冲击矿压、转移应力集中区、松动煤体。
振动落煤爆破:引发冲击矿压、减缓或移去深部煤体或采煤机截深范围内的支承压力区。
振动卸压落煤爆破:组合了振动、卸压爆破和振动、落煤爆破两种。 4.2 煤层注水
煤的强度与冲击倾向指数也随煤的湿度的增加而降低。 4.3 钻孔卸压
在钻孔周围形成一定的破碎区。通过煤层卸压,可转移降低应力峰值,释放能量。大直径钻孔Φ95mm、145mm、200mm,深度为煤层厚度3~4倍,孔间距10~15m。 4.4 定向裂缝法
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定向水力裂缝法
定向水力裂缝法就是人为地在岩层中,预先制造一个裂缝。在较短的时间内,采用高压水,将岩体沿预先制造的裂缝破裂。在高压水的作用下,岩体的破裂半径范围可达15~25m,有的甚至更大。 定向爆破裂缝法
定向爆破裂缝法的原理与定向水力裂缝法的原理是一样的,不同之处只是将高压水换成了炸药。
开拓、开采方案设计时需考虑防冲因素;
综合采用多种技术手段,可明显提高预报的准确性和治理的有效性; 微震监测和顶板预裂是目前冲击危险监测及治理较为有效的技术措施; 采用分级、分区预测和分级治理的方法,可节省大量成本;
冲击矿压危害严重,机理复杂,影响因素众多,预报难度大,需加大研究力度。
兴隆发〔2012〕42号
兖州煤业股份有限公司兴隆庄煤矿 关于开展辅助运输安全整治活动的实施意见
为认真贯彻集团公司及上级一系列安全指示精神,提高辅助运输安全管理水平,夯实安全基础,杜绝辅助运输安全隐患漏洞,确保矿井辅助运输系统的安全生产,打造本质安全型矿井。结合矿井辅助运输实际,经矿研究决定,特制定如下实施意见。
一、总体目标
(一)杜绝辅助运输轻伤及以上人身事故和重大非人身事故。
(二)辅助运输安全质量标准化达到公司《煤矿安全质量标准化标准实施细则》要求。
二、组织领导
矿成立辅助运输整治领导小组,下设辅助运输整治办公室。 组 长:李佃平 渠树臻
副组长:宫志杰 韩纪志 王 鹏
成 员:谢强珍 丁 斌 马俊鹏 刘洪儒 李纪栋
吴文明 陈建峰 王建周 李志伟 孙建全 胡兰田 王太辉 吕迎春 刘卫文 刘统信 燕宝文 岳尊彩 郭 杰 张 刚 米效国
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王溪增 崔维勤
辅助运输整治办公室设在技术科,胡兰田任办公室主任,成员由相关科室人员组成,负责对辅助运输专项整治情况的检查、督导、奖惩。
三、时间安排
1.2012年3月15日-3月20日。提高认识、对照标准、查找问题,制定本单位辅助运输整治实施方案,并于3月20日前报矿辅助运输整治办公室备案。
2.2012年3月21日-6月20日。全面实施辅助运输安全整治活动的各项内容,矿辅助运输整治办公室组织检查督导。
3.2012年6月21日-6月30日。矿辅助运输整治办公室根据辅助运输安全整治活动内容要求,组织考核评定,进行总结,奖优罚劣。
四、整治活动内容
(一)建立健全采区输助运输管理职责
1.井下生产区队必须建立健全采区输助运输管理责任制,实行区域分属管理。本着“谁主管、谁负责、谁使用、谁管理”的原则,落实质量安全责任,挂牌标示辅助运输职责范围,不留空档死角。
2.结合区队现场实际情况,对照标准,制定整治实施方案,明确整治目标、内容、措施及考核办法,定期召开辅助运输管理会议,严格落实管理措施;区队必须明确一名分管辅助运输的区队长对辅助运输整治负直接领导责任,同时成立3人以上的小组具体实施整治内容
(二)采区辅助运输设计
1.采区开拓设计必须有辅助运输系统设计,已开拓的采区必须补充完善现有辅助运输系统设计。
2.工作面设计必须有辅助运输设备选型设计。
3.巷道工程施工作业规程必须有辅助运输系统图及相关内容,包括轨道线路、车场、人行道、绞车或连续牵引车的选型、安装位置,信号硐室及躲避硐室、安全间隙及过卷距离、安全设施的安装位置等内容。该系统图在巷道施工时,必须悬挂到施工地点,且内容与现场实际相符,不按时悬挂的罚款2000元,不及时整改的将加重处罚。
(三)巷道及安全间隙
1.新开拓运输巷道和车场断面安全间隙必须符合《煤矿安全规程》(第二十二条)要求。特殊情况下,需经分管总工程师批准下方可变更。
2.在用巷道及车场断面安全间隙不符合《煤矿安全规程》(第二十二条)要求的,必须制定专项安全技术措施,现场悬挂醒目的安全警示牌,标明车场宽度,长度及可存放的车辆以及注意事项,同时制定整改计划。
3.斜巷上下车场应设计施工信号硐室、躲避硐室各一个。信号硐室一侧到变坡点的距离应在1-2m范围内。躲避硐室应设置在人行道一侧,距信号硐室距离应大于2m。信号硐室、躲避硐室的净尺寸不得小于2.0×2.0×1.5m(高×宽×深)。信号硐室、躲避硐室采用全断面锚喷支护形式,支护必须达到完好。信号硐室、躲避硐室内严禁堆
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