冲击地压防治1.

义马煤田冲击地压防治及思考“煤矿冲击地压科技万里行”系列活动——走进淄矿集团提纲1.义煤集团冲击地压基本概况2.义马煤田冲击地压特点3.义马煤田典型冲击地压案例分析4.义煤集团防治冲击地压做法5.防冲工作的几点体会义煤集团冲击地压基本概况1.1.1义煤集团企业概况义煤集团位于河南省义马市，煤田分布在五个省区，煤炭资源保有量52.65亿吨。河南本部矿区，六县（市），包括义马、陕渑、宜洛、新安、偃龙五个煤田，主要为石炭二叠系煤层、下侏罗系煤层，东西长138km，南北宽48km，勘探总面积1000km2，保有煤炭储量14.7亿吨。义煤集团现有直管矿井23对，其中省内：生产矿井16对，核定生产能力2054万吨/年。另外，兼并重组矿井79对，其中三门峡煤业公司下辖30对；洛阳煤业公司下辖28对；伊川煤业公司下辖21对矿井。1.2义煤集团冲击地压概况义煤集团冲击地压主要发生在中部义马煤田，自1998年千秋煤矿发生第一次冲击地压以来，截止2014年6月，义马煤田中部五矿均发生过不同程度的冲击地压，累计发生冲击地压109起，死亡29人，巷道破坏约5km，经济损失达2亿余元。特别是千秋煤矿“11.3”和“3.27”冲击地压事故给义煤集团的安全生产和可持续发展带来严重影响。2006年2个2007年3个2009年4个2010-20145个2006～2014年冲击地压矿井数量2006～2014年中部五矿冲击地压发生情况统计常村煤矿跃进煤矿千秋煤矿耿村煤矿杨村煤矿合计回采面617264457掘进面418154142煤柱区022329冲击地压发生位置冲击地压发生次数(截止2014年6月1日)2006年2007年2008年2009年2010年2011年2012年2013年2014年合计常村煤矿01310012210跃进煤矿27731375237千秋煤矿2041131072443耿村煤矿00022213111杨村煤矿0000231017冲击地压发生次数(截止2014年6月1日)矿井名称义马煤田冲击地压特点2.2.1义马煤田概况义马煤田面积近100km2，整体上呈极不对称向斜构造，北起于煤层隐伏露头，南止于F16逆断层（义马逆断层），东西为沉缺边界（图1）。可采煤层处于中侏罗统下阶义马组，分2组5层，自上而下分别是1煤组的1-1煤和1-2煤，2煤组的2-1煤、2-2煤和2-3煤，2煤组在深部合并。煤层埋深2～1200m。煤岩层倾角最大约20°，最小7°，一般为10°～15°。经过数十年开采，各矿采掘活动均转入深部煤层合并区，目前最大采深已达1060m（跃进煤矿25110工作面）。图1.义马煤田中部五矿井田范围分布图2.2自然地质构造因素分析顶板巨厚砾岩向斜断层构造2两硬一软结构3义马煤田大部分区域煤层顶板覆存巨厚砾岩，千秋、跃进两矿砾岩厚度最大，厚达数百米，最厚达700余m（含砂、砾岩互层时，顶板坚硬岩层厚度达近900m）（图2）。义马煤田千秋井田内的上覆顶板巨厚砾岩总体变化情况是井田北部边界以南、二水平大巷以北、千-跃边界以西、千-耿边界以东，砾岩层厚度4.7m～238.3m；二水平大巷以南、千-跃边界以西、千-耿边界以东、（4108、4005、3903、3808、3776、补4）钻孔以北，砾岩层厚度310m～534.6m；（4109、4006、3775）钻孔以南，井田南部边界以北，砾岩层厚度61.5m～103.7m。砾岩层厚度最小4.7m，最大534.6m，上覆顶板巨厚砾岩总体变化趋势是由北向南厚度逐渐变大，至井田深部又由厚变薄。千秋矿16采区、18采区和21采区上覆顶板砾岩整体厚度分布图见下图3。顶板巨厚砾岩2010年～2011年期间，为探明21121回采工作面（平均采深650m）上覆岩层的“三带”发育情况，在其工作面对应地表打设了两个实验勘探钻孔。1号钻孔地面标高627m，孔深538m，探明砾岩层厚度405.7m，钻至219m时遇裂隙，漏浆严重；钻至419.3m后进入砂砾岩互层；538m后孔内基本无水位，垮塌严重。最终确定该钻孔导水裂隙带标高408m，其发育高度为413.4m；冒落带标高99m～107m，发育高度104.4m～112.4m。2号钻孔地面标高625m，孔深557m，钻至248.1m时孔内泥浆不返，水位迅速下降；钻至510m，孔内岩层松散破碎，漏水、漏浆严重，常发生掉块垮落现象；特别是钻至545m一下，孔内多次出现垮塌现象，并有气体涌出。最终确定该钻孔导水裂隙带标高377m，其发育高度为390m；冒落带标高80m～115m，发育高度93m～128m。1号实验钻孔柱状图12345678910111213141516肉红色、含同生泥灰岩及石英砂岩砾，发育小溶洞，且下部较上部发育，洞经一般为2-4mm，最大径大于60mm，其内充填方解石晶族，石英砂岩砾经一般为3-6mm，最大砾经19mm。杂色,砾石成分以石英砂岩、灰岩为主，含量约占90%，其余为石英岩、火成岩及少量遂石，砾经一般为4-16mm含量约为59%，最大砾经为290mm，砾石磨圆度好，圆状、次圆状、分选差，充填物为砂质，基底式、空隙式泥钙质胶结，具厚层状，顶部8.00mm发育小溶洞，洞经一般为5-10mm，最大径为21mm,其中部分充填方解石簇。暗红色,碎屑以石英为主、岩屑次之、分选良好至中等，泥质胶结，局部为泥钙胶结,具微波状斜层理,上部含钙质团块。杂色,砾石成分石英砂石为主，次为灰岩、石英砂岩和少量火成岩，砾经一般为10-40mm，最大径为155mm，分选差,圆状、次圆状,砂质充填、基底式泥钙质胶结，岩芯较破碎。暗红色,碎屑以石英为主、岩屑次之，泥硅质胶结，分选良好，局部中等，细粒结构,局部含砾、细粒结构，偶见黄铁矿透镜体。杂色,以灰色为主、夹黄绿色。暗红色,碎屑成分以石英为主，分选良好，泥质胶结，底部夹薄层泥岩，具泥浆构造。暗红色,顶部含钙质团块，含砂岩，灰岩砾岩，中部夹泥岩薄层，见叶肢介化石。且夹细砂岩条带，具水平，小型交错层理。杂色、砾岩成分以石英长石为，次为灰岩和火成岩，砾岩圆状，分选差，泥质胶结，基底式、空隙式、岩芯较破碎。杂色,以暗色红色、灰绿色为主，碎屑以石英为主，颗粒分选良好，泥质胶结,底部含石英砂岩砾，具微波状斜层理，观底栖通道，见钙质团块及灰白色砂岩团块。杂色,岩屑成分以石英砂岩砾为主、次为灰岩砾，圆状,分选差,泥钙质胶结基底式，灰绿色砂泥质充填。杂色,以暗红色、灰绿色为主，夹紫红色、碎屑以石英为主，可见钙质团块，分选良好，泥钙质胶结，上部含石英砂岩砾。浅灰色,岩屑成分以石英砂石英岩为主，钙泥质基底式胶结，充填物为砂质和团块黄铁矿。岩芯破碎。灰绿色，以灰色为主，夹薄层云雾状褐红色，成份以石英、长石为主，暗色矿物次之，硅质胶结，具微波状斜层理、混浊状层理，夹粉砂岩薄层和条带。杂色，以石英砂岩砾为主，次为灰岩砾，见钙质白云岩砾，砾径一般为8-30mm，最大径90mm，圆状，分选差，局部为砂砾结构，孔隙式、基底式胶结。123456789101112131415168.6013.36399.745.4011.609.904.308.604.304.3012.904.3012.8019.208.8013.308.6019.56419.30424.70436.30446.20450.50459.10463.40467.70480.60484.90497.80517.00525.80539.100.008.50287.300.502.302.400.702.400.801.002.700.802.003.003.806.1006472920241628192321191616434600000000008.6013.36399.745.4011.609.904.308.604.304.3012.904.3012.8019.208.8013.308.6021.96421.70427.10438.70448.60452.90461.50465.80470.10483.00487.30500.10519.30528.10541.40冲积层泥质灰岩砾石细粒砂岩砾石细粒砂岩泥岩细粒砂岩粉砂岩砾石细粒砂岩砾石细粒砂岩砾石细粒砂岩砾石柱状1:500煤层标志层名采用成果岩性描述层序号层厚(m)深度(m)采长(m)采取率(%)岩层倾角(度)真厚(m)真厚累计(m)岩石名称现象基本消失。裂隙处严重漏浆。363m往下瓦斯涌出0.5m不等，有9处出现大的裂隙，裂隙宽度0.1m-2290.00-41.00m,岩芯破碎，采取率低，泥用32吨，钻进至243米时有瓦斯涌出。现象严重，并用水泥注浆堵漏，堵漏水掉钻情况，有13处出现较大裂隙，漏浆219.08-290m,岩芯比较完整，局部出现局部出现小裂隙，有轻微漏浆。打钻情况：19.6-219.08m处，岩芯完整，打钻情况：岩芯完整，采取率高，无漏浆现象。打钻情况：岩芯破碎，采取率低，有漏浆现象。一次水泥封孔消耗水泥0.5吨打钻情况：岩芯完整，采取高，无漏浆现象。打钻情况：岩芯破碎，有漏浆现象，二次水泥封孔（1吨）打钻情况：岩芯完整，无漏浆现象，钻进平稳。打钻情况：岩芯破碎，采取率低，打钻情况：岩芯破碎，采取率低，有漏浆现象。一次水泥封孔消耗耗水泥1.5吨打钻情况：岩芯完整，无漏浆现象，钻进平稳。打钻情况：岩芯破碎，采取率低，打钻情况：岩芯破碎，采取率低，打钻情况：岩芯破碎，采取率低，有漏浆现象。一次水泥封孔消耗耗水泥0.5吨打钻情况：岩芯完整，无漏浆现象，钻进平稳。打钻情况：岩芯破碎，采取率低，严重漏浆。一次水泥封孔消耗水泥1吨。505m处出现一条裂隙。宽约0.1m。钻进平稳。打钻情况：岩芯完整，无漏浆现象，钻进平稳。钻进平稳。打钻情况：岩芯完整，无漏浆现象，钻进平稳。打钻情况：岩芯破碎，采取率低，泥浆全漏失。三次水泥封孔消耗水泥1.5吨。出现以下几种情况:(1)出现掉钻现象,掉钻深度1.8m;（2）出现碎石埋钻现象；提取岩芯破碎；（3）孔内漏水严重；(4)提升钻具后，钻孔出埋孔现象；（5）用水泥封堵后，还是出现掉钻、埋钻现象。2号实验钻孔柱状图图2.义马煤田顶板坚硬岩层等厚线与冲击地压事件分布示意图图3.千秋井田上覆顶板砾岩厚度整体分布等值线图向斜断层构造义马矿区大地构造位置属华北板内崤熊构造区北带西端，南以硖石～义马逆断层，东北以岸上平移断层和西北的扣门山断层、灰山断层等为界所围限的三角形断块，陕渑向斜展布在其中，义马向斜不整合其上（图4）。渑池～义马向斜为本区的主要构造单元，它处于北秦岭纬向构造带与北东向中条弧形构造带的夹持部位，其成生、发展和形变严格受东西向构造的控制。ξχπλξξμδλ321χξξλπλδμξξμδλiπγ义N3-燕山期花岗斑岩2-燕山期石英闪长玢岩1-燕山期煌斑岩10km50渑池陕渑向斜门山断层坡头断层扣灰山断层岸上平移断层断层马逆陕石2-1煤层2-1煤层义马图4.陕渑-义马矿区地质构造图义马煤田处于义马向斜影响下。义马向斜由中生代地层组成，叠置在陕渑向斜之上，其长轴近东西，短轴近南北，长轴︰短轴﹥5︰1，是南北挤压作用形成的近线性褶皱。向斜北翼地层倾角较缓，一般6°～25°，南翼被F16逆冲断层破坏，产状多陡倾、直立或倒转，断续残存在向斜的西南边缘。该F16逆冲断层由燕山运动形成，走向近东西，倾向南略偏东。根据千秋煤矿21区专用回风巷探巷的勘察情况来看，断层倾角上陡下缓，即在中、上部砾岩坚硬岩石段发生刚性断裂，断层面较陡，倾角达70°以上；在底部煤层、泥岩等软弱岩段以水平滑动为主，倾角变小至20°以下（图5）。图5.千秋煤矿21区专用回风巷探巷地质剖面图-236.4-228.4-199.3-144.73808钻孔34煤2.2顶板一层矸煤煤煤31.9m煤15.2m煤煤底板底板3.3m煤2.1m煤下煤煤煤6.0m煤煤0.3m煤8.9m煤细砂岩全煤厚12.6m煤5.0m煤细砂岩全煤厚9.2m煤全煤厚11.1m煤底板底板底板煤煤煤煤(29.3m)F16逆冲断层2-1煤2-3煤新探口(8.8m)13°12°13°底板二层矸