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N2105工作面冲击地压监测及防治方案（修改稿）山西潞安集团余吾煤业有限公司煤炭科学研究总院开采研究分院（天地科技股份有限公司开采事业部）二〇一四年二月目录1实施目的及意义..................................................12工作面概况......................................................22.1工作面开采环境及基本参数..................................22.2煤层及围岩特性............................................32.3地质构造..................................................32.4瓦斯、火、地温、水文等情况................................42.5巷道布置及支护............................................52.6采煤方法..................................................83底板冲击防治初步方案............................................83.1基本原理..................................................83.2条形药卷爆破作用区域计算方法..............................83.3胶带顺槽防治方案——超前端头预裂爆破.....................103.3.1实施目的.............................................103.3.2预裂位置及层位.......................................103.3.3现有炸药参数及制裂效果...............................113.3.4爆破参数设计.........................................113.3.5爆破材料及起爆方式...................................123.3.6注意事项.............................................133.4进风顺槽防治方案——煤柱大孔径卸压.......................133.4.1实施目的及依据.......................................133.4.2施工位置说明.........................................133.4.3大孔径卸压参数设计...................................143.5回风顺槽防治方案——煤柱大孔径卸压.......................143.5.1实施目的及依据.......................................143.5.2施工位置说明.........................................143.5.3大孔径卸压参数设计...................................144微震监测布置方案...............................................154.1监测目的.................................................154.2微震监测原理.............................................154.3ARIMISM/E微震监测系统简介...............................154.4布置方案.................................................174.5准备工作及要求...........................................185围岩稳定性监测布置方案.........................................205.1监测意义..................................................205.2监测方案.................................................205.2.1总体布置方式说明.....................................205.2.3详细布置方案.........................................215.3准备工作及要求...........................................216近期冲击危险预警及防范措施.....................................2511实施目的及意义（1）巷道动力显现强烈，潜在致灾性大。2013年11月17日15:40，余吾煤业N2105工作面进风顺槽1800m-2000m一声巨响，底板瞬间鼓起，鼓起高度将近2m，大块煤被弹起，挖开底板3m底煤发现泥岩底板有开裂缝隙，造成支护木垛损坏，瓦斯超限（1.34%），此种现象为典型的底板冲击事件，冲击巷道长度约200m，煤柱侧巷帮与其他区域相比，明显向外平移400mm左右。2014年1月23日22:40，该巷道再次发生底板冲击，破坏范围约100m。底板瞬间冲击过程历时仅十几秒，可瞬间造成该区工作人员伤亡，设备损坏，我国已有142个矿井时刻面临这种动力载荷威胁，余吾煤业N2105工作面随着工作面不断推进，近区的充分采动灾害发生可能性增大。对如此强烈的动力现象，矿井管理层承担了巨大的安全压力，一线作业工人则背负了沉重的精神负担。图1-12013年11月17日N2105工作面冲击位置示意图图1-22014年1月23日N2105工作面冲击位置示意图（2）高弹性能瞬间释放，可能造成高瓦斯矿井灾害升级。冲击地压是发生在煤矿井工开采过程中的典型动力灾害之一，冲击地压更为2严重的后果是可以诱发煤与瓦斯突出、煤层自燃发火、冒顶等群死群伤的次生灾害，例如：2003年，淮北芦岭煤矿造成86人死亡的“5.13”事故；2005年辽宁孙家湾煤矿海州立井造成214人死亡的“2.14”事故都是冲击地压引起的瓦斯超限并爆炸。因此，对于余吾煤业高瓦斯矿井在加大瓦斯抽放力度的同时，必须杜绝煤岩冲击诱发瓦斯超限或突出的这一可能性。（3）潞安矿区首次发生，可借鉴经验缺乏，将限制矿井产量提升，甚至需要减产，以降低开采强度。据统计，此次底板冲击事件是余吾煤业乃至周边兄弟矿井首次发生的大能量动力灾害，尚无可借鉴经验。此种动力灾害将限制工作面高强度开采，限制工作面开采速度，从而限制矿井产量提升，因此亟需开展针对性研究，以揭示动力灾害的发生机制，实现灾害有效控制。（4）研究极具示范意义，为潞安矿区深部煤层开采提供技术支持。实践表明，由于同一井田或矿区范围内的煤岩层赋存条件具有相似性，因此各类灾害的表现往往具有普遍性，如淮南矿区的瓦斯灾害，兖州矿区的冲击地压灾害，霍州矿区的水害，鄂尔多斯地区的顶板灾害等。目前，余吾煤业为潞安矿区开采深度较大的矿井，周边兄弟矿井的开采深度也在逐年增加，而随着埋深的增大，动力现象的频度和强度会不断增加。作为潞安矿区第一个面临动力灾害威胁的现代化矿井，针对这一问题形成的技术积累将为整个矿区的深部煤层的安全开采提供坚实的保障。基于以上分析，余吾煤业的动力显现问题将严重威胁矿井安全生产及工人人身安全，或将成为建设高产高效现代矿井的重要障碍。为遏制工作面动力现象的进一步恶化，避免灾害性事故发生，极有必要开展针对性的研究工作，以把握动力显现的形成机制及关键影响因素，对当前重点工作面的安全状态作出危险区域、危险程度的评价，采用科学手段进行解危、防护，最终实现矿井的正常采掘接替，保障安全高效。2工作面概况2.1工作面开采环境及基本参数N2105工作面为北二采区首个回采工作，东侧为N2106工作面（设计工作面，3未掘）；西侧N2103工作面（设计工作面，未掘）；北面为实体煤；南侧接北风井东翼1#回风大巷和北风井东翼胶带大巷。N2105工作面采掘工程平面图如图2-1所示。工作面地面标高：+1002m～+1027m，工作面标高：+430m～+495m，工作面埋藏深度：507m～+597m，工作面回采平距2163.7m，回采斜距2170m。工作面切眼平距283m，斜距285m，斜面积618450m2。本工作面工业储量542.4万吨，煤层平均厚度6.31m，容重为1.39t/m3，回采率按93%，可采储量504.46(万吨)。北二采区变电所2#贯北风井东翼进风大巷北风井东翼辅助运输大巷电气硐室N2105胶带顺槽N2105回风辅运巷N2105胶顺辅运巷N2105瓦排巷N2105回风顺槽停采线抽采泵站N2105切眼N2105辅助切眼N2103胶顺联络巷N2105进风顺槽采空区N2105回采工作面图2-1N2105工作面采掘工程平面图2.2煤层及围岩特性工作面煤岩层综合钻孔柱状如图2-2所示。主采3煤层赋存于二叠系山西组地层中下部，为陆相湖泊沉积，煤层厚度稳定，煤层局部含0.1～0.7m炭质泥岩夹矸。煤层硬度系数f=1-3。2.3地质构造N2105工作面对应地表上方为山区，冲沟发育，工作面由西向东3号煤层整体近似为一单斜构造，平均坡度+5°。东高西低。根据现有资料，根据现有三维地震资料及工作面顺槽实际掘进揭露，N2105工作面回采区域内不发育铅直断距大于3.5m的断层和直径超过20m的陷落柱。根据《N2105工作面坑透报告》、N2105工作面实际掘进揭露情况，在工作面回采区域内共有3处坑透异常区、2条疑似断层和F123、F156、F127、F132、F165、F135、F136、F167八条断层及4处厚夹矸、8处石包、2处破底区共计27处地质异常区域。42.4瓦斯、火、地温、水文等情况（1）瓦斯：MJmax=9.4846m3/t（抽采科提供）。（2）煤层：具有爆炸性倾向（3）煤的自燃：无自燃现象（4）地温正常：18.27°C（5）回采时正常涌水量为50m3/h—80m3/h，最大涌水量为150m3/h。5图2-2工作面煤岩层综合钻孔柱状图2.5巷道布置及支护如图2-1所示，N2105工作面巷道主要有进风顺槽、胶带顺槽、回风顺槽、瓦排巷、切眼、辅助切眼、回风-瓦排横贯、进风-胶带横贯。主要巷道长度分别6为：胶带顺槽平距2404.2m，回风顺槽平距2353.6m，瓦排巷平距2343.1m，进风顺槽平距2412.2m。各巷道断面、支护特征及用途如表2-1所示。表2-1N2105工作面巷道基本特征巷道名称支护形式巷道断面支护规格排距用途胶带顺槽全锚（网）17.28m2矩形4.8×3.6m0.9m进风运煤回风顺槽全锚（网）17.28m2矩形4.8×3.6m0.9m回风运料瓦排巷全锚（网）15.36m2矩形4.8×3.2m0.8m排放瓦斯进风顺槽全锚（网）15.36m2矩形4.8×3.2m0.8m进风开切眼全锚（网）26.52m2矩形7.8×3.4m0.9m布置工作面辅助切眼全锚（网）17.28m2矩形4.8×3.6m0.8m辅助通风回风-瓦排、进风-胶带1#横贯全锚（网）15.36m2矩形4.8×3.2m0.8m辅助通风其余横贯全锚（网）9.6m2矩形3×3.2m0.9m辅助通风风、运两巷机电硐室全锚（网）9.6m2矩形4.8×3.2m0.9m机电硐室胶带、回风辅运巷全锚（网）17.28m2矩形4.8×3.6m0.9m辅助运输胶带顺槽、回风顺槽采用全锚（网）支护，矩形断面，规格为4.8×