13窦林名-兴安-鹤岗矿区典型冲击危险工作面防治对策研

鹤岗矿区（兴安）典型冲击危险工作面防治对策研究中国矿业大学窦林名教授[e-mail]13952261972窦林名教授中国矿业大学鹤岗矿区（兴安）典型冲击危险工作面防治对策研究全国防治煤矿冲击地压高端论坛中国矿业大学冲击矿压防治研究进展静载+动载诱发冲击minjdbσj–静载荷σd–动载荷σbmin–冲击破坏最小荷载煤岩体中静载荷与矿震形成的动载叠加之和大于诱发煤岩体冲击破坏的最小载荷，就会诱发强矿压灾害；1.1、动静载叠加诱发冲击的原理1、冲击矿压发生机理方面1.2、上覆围岩的—Π—F—T型结构1、冲击矿压发生机理方面短臂F型结构AA2123544521235544主关键断裂巷道小煤柱工作面关键层未断裂巷道小煤柱工作面长臂F型结构江苏省优秀博士论文1.3、断层褶皱构造附近的冲击规律、底板冲击1、冲击矿压发生机理方面工作面超前支承压力分布图01020304050607080900246810121416182022242628303234363840至工作面煤壁距离/m垂直应力/MPa60m40m30m20m10m0.00.51.01.52.02.53.03.54.0020406080100距轴部距离/mKv仰采推进俯采推进甘肃省、河南省科技二等奖、安监局一等奖2.1、弹塑脆性-流变突变模型、冲击预测准则σEHησEMHOOKEMAXWELL脆性单元tε0002lnlHEttHHeEEt)()(000HllGσEHησEMHOOKEMAXWELL脆性单元2、冲击矿压监测预警方面Wε（t）=0，ε(t)＜ε0lNlEt)(000)(1)()(0tttW000)(1)()(0NtNNNNtNtWn该判别模式对应能量、变形、频次等前兆信息，可采用微震、应力监测、电磁辐射监测等方法进行。冲击危险兆判别准则煤协科技二等奖2.2、冲击矿压的分区分级监测预警技术2、冲击矿压监测预警方面危险等级危险状态危险指数防治对策A无危险0.25所有的采掘工作可正常进行。B弱危险0.25~0.5采掘工作过程中，加强冲击矿压危险的监测预报。C中等危险0.5~0.75进行采掘工作的同时，采取强度弱化减冲治理措施，消除冲击危险。D强危险0.75停止采掘作业，人员撤离危险地点。采取强度弱化减冲治理措施。采取措施后，通过监测检验，冲击危险消除后，方可进行下一步作业。时间上从早期综合分析预测到即时预测；空间上从区域预测到局部、点预测；逐级排除和确认冲击矿压危险，实现分级预测。煤协科技二等奖。2.3、冲击矿压危险评价的综合指数法2、冲击矿压监测预警方面X71max711iiiitXW121max1212iiiitXXW地质因素确定冲击危险：主要考虑了冲击矿压发生的情况、开采深度、地质构造、坚硬顶板、顶板厚度特征参数、煤的冲击倾向性、煤的强度等7个因素。开采因素确定冲击危险：主要考虑了开采技术条件、开采历史、煤柱、停采线、采空区、煤层的变化带、断层皱曲等12个开采因素对冲击矿压发生的影响2.4、弹性波CT透视技术2、冲击矿压监测预警方面2.5、电磁辐射监测预警技术2、冲击矿压监测预警方面华丰3406面130棚（0302-0316）050100150200t/d脉冲数冲击矿压1.7冲击矿压1.7030203040506070809101112131415161.31.7EME强度动态趋势系数KEEME脉冲数1.3Ew1.7Ew1.7Nw2.3Nw1.3KN1.71.72.3安全弱危险强危险国家科技局部二等奖2.6、矿震监测预警技术2、冲击矿压监测预警方面山东省科技一等奖2、冲击矿压监测预警方面2.6、矿震监测预警技术-冲击变性能指数时序预警砚北矿一二采区冲击能指标预警4E5（110414-120604）山寨矿冲击能指标预警1E5（110130-120119）日期（2011-01-30～2012-01-19）2012-01-122011-12-132011-11-132011-10-142011-09-142011-08-152011-07-162011-06-162011-05-172011-04-172011-03-182011-02-16冲击能预警指标1.31.21.110.90.80.70.60.50.40.30.20.103E52E52E51E59E56E52E52E53E52E5弱中强日期（2011-04-14～2012-06-04）2012-05-112012-04-112012-03-122012-02-112012-01-122011-12-132011-11-132011-10-142011-09-142011-08-152011-07-162011-06-162011-05-172011-04-17冲击能预警指标1.31.21.110.90.80.70.60.50.40.30.20.107E54E51E68E55E54E55E56E57E5弱中强2、冲击矿压监测预警方面2.6、矿震监测预警技术-震动波CT空间预警39004000410042004300440045004600470048004900500090010001100120013001400-0.6-0.5-0.4-0.3-0.2-0.10.00.10.225050工作面25070工作面25090工作面25110工作面20120508—20120607时段20120608—201206303900400041004200430044004500460047004800490050009001000110012001300140025050工作面25070工作面25090工作面25110工作面0E+000至1E+0021E+002至1E+0031E+003至1E+0041E+004至1E+0051E+005至1E+007山东省科技一等奖3.1、强度弱化减冲原理3、冲击矿压防治方面工作面震源UwLUfUjUU0强度弱化之前强度弱化之后tUtcotfUtUUUeU一是采取松散煤岩体的方式，降低煤岩体的强度冲击倾向性，使得冲击危险性降低；二是对煤岩体的强度进行弱化后，使得应力高峰向岩体深部转移，并降低应力集中程度；三是采取一定的减冲解危措施后，使得发生冲击压时，降低冲击的强度。全国百篇优秀博士论文3.2、巷道围岩的强弱强结构效应3、冲击矿压防治方面围岩强度：强、弱、强围岩变形：小、大、小能量耗散：小、大、小冲击应力波衰减吸收效应应力集中程度降低，高峰向深部转移BArodC支护保护区小结构（强）rdrx冲击传递区大结构（强）消波吸能区中结构（弱）tKcabFNMSTfAH3412冲击震动源ZABABABdtrrhtrd))(1()(22江苏省优秀博士论文3.3、煤体高压射流钻割卸压技术3、冲击矿压防治方面水管水箱连接管压力表水表注水泵卸压阀高压管线防喷装置煤段岩段226给水端12123.4、高压水力定向致裂技术3、冲击矿压防治方面1#切槽窥视图2#切槽窥视图051015202530135791113151719212325压力/MPa压力观测次数数字压力表读数压力平衡区域致裂压力变化FracturepropagationHardthickroofBoreholesealingFracturepropagationHydraulicliquidInitialfractureP0龙煤集团：峻德、兴安、富力、南山、益新、桃山同煤集团：忻州窑、同忻韩矿集团：下峪口、桑树坪华亭集团：华亭、山寨砚北兖矿集团：鲍店、东滩、济三、南屯、济二、兴隆庄赵楼、临矿集团：古城、王楼矿天安矿业：星村新矿集团：华丰枣庄地区：金源矿、朝阳矿徐矿集团：张小楼、三河尖、夹河、张集、张双楼、旗山淮北矿业：海孜、杨柳矿义煤集团：常村、跃进、千秋平煤集团：十、十一矿大屯煤电：孔庄、姚桥、徐庄矿昊华集团：木城涧、大台4、冲击矿压研究足迹1、地质开采条件2、冲击原因分析3、防治方案4、防护措施目录设计与优化方案矿震规律分析监测预警方法指标卸压解危措施兴安煤矿四水平11层1-3区二段工作面地质开采条件1兴安矿四水平11层1-3区二段工作面1、地质开采条件水平11层1-3区二段综放工作面1、地质开采条件F13F1F13F1F6F51、地质开采条件F13F6F1F13F6F1F13F1倾斜长135m，煤层倾角23°，煤厚约8m，埋深600~680mA为北部底板层综放面；B为南部一分层工作面回采顺序：回采A至设计止采线回采B从设计止采线向南推过B底板层回采C115300115400115500115600115700115800-265.7-143.7-264.7-295.8-291.6-291.3-291.2-290.5-295-269.2-266.5-266.4-265.7-270.5-265.6-262.7-263.3-272.6-272.6-269.5-271.6-231.9-218.1-205.1-205.4-212.9-206.6-207.1-208.8-209.3-201.6-200.1-291.0-297.2-296.7-291.8-292.2-293.1-293.1-290.7-290.9-290.7-279.9-231.5-232.6-242.5-245.4-242.5-236.6-230.1-230.9-231.7-242.2-250.1-260.9-277.2-280.3-280.5-278.4-277.9-277.2-290.8-290.7-287.2-290.2-289.1-285.9-285.2-281.3-293.5-293.9-294.5-294.2-293.6-293.6-290.7-293.1-292.9-302.6-302.4-293.3-293.0-291.9-291.3-290.2-290.2-288.9-277.5-274.1-267.9-264.9-263.7-263.6-268.1-274.9-275.3-273.1-266.8-225.7-242.6-192.1-192.2-193.0-194.1-193.9-194.1-202.1-214.5-201.5-200.7-190.1-191.4-192.7-293.1-287.0-282.7-289.7-235.5-215.0-203.1-222.9-215.1-200.7-211.5-211.6-211.4-198.7-200.7-212.5-213.7-213.1-202.1-294.4-365.7-365.9-365.8-365.0-365.7-365.4-365.2-363.9-265.5-167.1-182.7-186.0-188.4-191.3-183.0-189.3-170.9-166.8-168.4-172.1-166.8-165.4-165.5-162.1-163.1-162.1-161.0-214.7-214.1-213.7-213.9-218.1-200.6-199.6-196.7-196.2-197.0-199.5-213.6-203.1-200.3-213.5-168.4-183.3-201.7-158.0-157.5-158.6-166.5-171.6-239.9-266.1-269.8-269.7-210.2-271.1-273.2-288.3-288.3-288.4-288.3-289.7-277.2-290.5-290.6-291.4-290.5-288.1-264.7-291.4-275.8-193.6-215.4-215.1-158.4-159.3-272.2-269.9-272.7