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冲击地压防治知识培训课件山东唐口煤业有限公司综采二队2011年1月讲授人：王凯老虎台煤矿发生冲击地压前巷道情况老虎台煤矿发生冲击地压后巷道情况抚顺老虎台煤矿冲击地压事故：2001年1月12日15时20分，抚顺市老虎台矿因冲击地压引发2.8级矿震，造成两人死亡，23人受伤；2003年5月3日20时36分，抚顺老虎台煤矿因冲击地压引发矿震，共造成12名矿工伤亡，其中2人当场死亡，1人因经抢救无效死亡；2009年12月11日6时33分，抚矿集团公司老虎台煤矿-580水平发生2.3级矿震，造成1人死亡。华丰煤矿冲击地压现场华丰煤矿冲击地压现场新矿集团华丰煤矿冲击地压事故：华丰煤矿发生震级在1.5级以上冲击地压500余起，发生破坏性冲击500余次，共造成了43人重伤，9人死亡，破坏巷道2000多米，摧毁巷道600余米，破坏工作面400余米，严重损坏机电设备、设施等，直接经济损失近亿元。阜新“2.14”矿难现场阜新“2.14”矿难简述：2005年2月14日15时，辽宁省阜新矿业（集团）有限责任公司孙家湾煤矿海州立井发生一起冲击地压引发瓦斯爆炸的事故，共造成214人死亡，30人受伤，直接经济损失4968.9万元。事故原因是冲击地压造成大量瓦斯异常涌出，致使回风流中瓦斯浓度达到爆炸界限；工人违章带电作业，产生电火花引起瓦斯爆炸。义马千秋煤矿冲击地压事故现场义马千秋煤矿冲击地压事故现场义马千秋煤矿冲击地压事故简述：2008年6月5日16时，义煤集团公司千秋煤矿突发冲击地压，造成21201回采工作面下巷道瞬间凸起。此次冲击地压受损巷道共计565米，近400米巷道闭合或半闭合，共造成13人死亡，11人重伤。第一章冲击地压基本概念第一节冲击地压现象冲击地压（亦称“冲击矿压”，非煤矿山或其他岩土工程也称为“岩爆”）是煤矿开采中典型的动力灾害之一。这种动力灾害通常是在煤岩力学系统达到强度极限时，聚积在煤岩体中的弹性能量以突然、急剧、猛烈的形式释放，导致煤岩层瞬时破坏并伴随有煤粉和岩石的冲击，造成井巷、支架与设备的破坏以及人身伤亡事故。冲击地压还可能引发其他矿井灾害，尤其是瓦斯、煤尘爆炸、火灾以及水灾，干扰通风系统，强烈的冲击地压甚至会造成地面建筑物的破坏和倒塌等。第二节冲击地压特点1.突发性冲击地压发生前一般没有明显的宏观前兆，而是突然发生的，冲击过程短暂，持续时间为几秒到几十秒。2.瞬时震动性冲击地压发生一般伴随有强烈的震动和声响，最大震级可达M4.3级，地面几千米范围有震感，震动持续时间一般不超过几十秒。3.类型多样我国冲击地压以煤层冲击最常见，也有顶板冲击和底板冲击。在煤层冲击中，绝大多数表现为破碎煤从煤壁抛出，也有个别情况表现为数十平方米的煤体整体滑移。4.造成巨大破坏和损失冲击地压造成破坏的情况有以下几个方面：⑴人员伤亡。因冲击地压导致的冒顶、片帮、支架折断以及产生的冲击波都能伤及现场人员；由于巷道堵塞，通风系统遭到破坏，人员被困而窒息；由冲击地压引发的瓦斯、煤尘爆炸、火灾以及水灾等其他矿井灾害也能伤及人员。⑵破坏生产。冲击地压造成片帮、底鼓、冒顶可致使几十米巷道被堵塞，几百米巷道支架损坏，机械设备移动，风门被摧垮，情况严重的甚至会导致矿井被迫停产。⑶地面房屋被震坏开裂，甚至发生倒塌。冲击地压防治知识培训课件山东唐口煤业有限公司综采二队2011年2月讲授人：王凯第三节冲击地压分类根据应力状态、显现强度、发生位置的不同，冲击地压可分为以下几类。1.根据应力状态分类根据原岩（煤）体应力状态不同，冲击地压可分为以下三类：⑴重力型冲击地压。主要受重力作用，没有或只有极小构造应力影响的条件下引起的冲击地压。⑵构造应力型冲击地压。若构造应力远远超过岩层自重应力时，主要受构造应力的作用引起的冲击地压。⑶中间型或重力—构造型冲击地压。它是受重力和构造应力的共同作用引起的冲击地压。2.根据显现强度分类根据冲击的显现强度，可分为四类：⑴弹射。一些单个碎片从处于高应力状态下的煤或岩体上射落，并伴有剧烈声响，属于微冲击现象。⑵矿震。它是煤、岩内部的冲击地压，即深部的煤或岩体破坏。但煤、岩并不向已采空间抛出，只有片帮或塌落现象，但煤或岩体产生明显震动，伴有巨大声响，有时产生煤尘。较弱的矿震称为微震，也称为“煤炮”。⑶弱冲击。煤或岩石向已采空间抛出，但破坏性不很大，对支架、机器和设备基本上没有损坏，围岩产生震动，一般震级在2.2级以下，伴有很大的声响，产生煤尘，在瓦斯煤层中可能有大量瓦斯涌出。⑷强冲击。部分煤或岩石急剧破碎，大量向已采空间抛出，出现支架折损、设备移动和围岩震动，震级在2.3级以上，伴有巨大声响，形成大量煤尘和产生冲击波。3.根据发生位置分类根据发生的地点和位置冲击地压可分为两大类：⑴煤体冲击。冲击发生在煤体内，根据冲击深度和强度又分为表面、浅部和深部冲击。⑵围岩冲击。发生在顶底板岩层内，根据发生位置有顶板冲击和底板冲击。据统计，1949年以前我国发生冲击地压的矿井只有1—2个，50年代增加为7个，60年代为12个，70年代为22个，80年代32个，90年代50个，目前已达120多个。近年来随着开采深度的增加、开采范围的扩大，我国冲击地压矿井数和总的冲击次数也随之增加。仅2003年至2008年底，在大同、抚顺、义马、北京、华亭、大同、阜新、七台河、平顶山等局矿因冲击地压的发生而导致的重大伤亡事故就多达20余起，死伤人数达数百人。第四节我国冲击地压现状及发展趋势冲击地压矿井数量与采深随时间变化图01002003004005006007008009001000198519901995200020052010时间采深-101030507090110130150数量冲击地压矿井平均深度冲击地压矿井数量仅山东省，1966年～2009年共有17处煤矿发生破坏性冲击地压3161次，死亡42人，伤93人，摧毁巷道上万米。近年来，山东省煤矿冲击地压事故接连不断。2006年9月9日新矿集团华丰煤矿发生冲击地压事故，22人遇险、2人死亡；2007年3月3日兖矿集团南屯煤矿的冲击地压事故，伤3人；2009年2月28日临矿集团古城煤矿冲击地压事故，15人遇险、1人死亡。冲击地压事故呈明显上升势头。冲击地压防治知识培训课件山东唐口煤业有限公司综采二队2011年3月讲授人：王凯第二章冲击地压成因冲击地压发生的原因是多方面的，但从总的来说可以分为三类，即自然因素、技术因素和管理因素。冲击地压发生的原因自然因素开采技术因素管理因素较大的原岩应力地层中的厚岩层煤岩冲击倾向性生产过度集中采矿地质因素限制防冲措施的限制煤层的超量开采投资没到位防治措施采取不当采矿作业不当缺乏培训违反规程局部应力集中第一节自然因素1.开采深度随开采深度的增加，煤岩体中聚积的弹性能增加，冲击地压发生的可能性也随之增大。我国煤矿条件下，发生冲击地压最小深度为200-540m，平均为380m。从500m开始，随着开采深度的增加，冲击地压的危险性急剧增长，至800m冲击危险性增长趋势减缓，至采深非常大时（1200-1500m），冲击危险值将达到最大。2.地质动力因素⑴断层的影响。断层附近往往残存有因地壳运动形成的构造应力，该应力与开采引起的应力集中叠加，容易形成岩体震动。其中在断层的上盘开采时的震动能量大于断层下盘开采时的震动能量。⑵褶曲的影响。由于褶曲是岩层在水平应力作用下挤压形成的，因此褶曲区域也具有较高的水平应力。一般情况下，对于巷道及回采工作面来说，在褶曲的各个部位，出现的危险性是不一样的，在褶曲向斜部分，其应力状态垂直为压力，水平为拉力，容易出现冒顶和冲击地压；在褶曲翼部，其应力状态垂直和水平均为压力，易出现冲击地压；褶曲背斜部分，其应力状态为垂直拉力，水平压力，也是最大矿山压力区域。3.煤岩的力学特征生产实践与试验研究均表明：⑴在一定的围岩与压力条件下，任何煤层中的巷道或工作面均有可能发生冲击地压。⑵煤的强度越高，引发冲击地压所要的应力越小，反过来说，若煤的强度越小，要引起冲击地压，就需要比硬煤高的多的应力。⑶煤的冲击倾向性是评价煤层冲击性的特征参数之一。4.顶板岩层特点研究表明，顶板岩层结构，特别是煤层上方坚硬、厚层砂岩顶板是影响冲击地压发生的主要因素之一，其主要原因是坚硬厚层砂岩顶板容易聚积大量的弹性能。在坚硬顶板破断或滑移过程中，大量的弹性能突然释放，形成强烈震动，导致冲击地压。影响冲击地压发生的岩层为上方100m范围内的岩层，其中岩体强度大、厚度大的砂岩层起主要作用。5.煤层厚度及其变化根据统计分析，冲击危险程度与煤层厚度及其变化紧密相关。煤层越厚，冲击地压发生的越多，越强烈。而在煤层厚度变化区域，垂直地应力也会发生相应变化，比煤层厚度稳定的地方更容易发生冲击地压。冲击地压防治知识培训课件山东唐口煤业有限公司综采二队2011年4月讲授人：王凯第二节开采及技术因素冲击地压大多数发生在巷道（72.6%），回采工作面则很少（27.4%），而在有此情况下，冲击地压同时在巷道和采面发生。采煤方法、采掘顺序、煤柱大小、顶板管理形式等开采技术条件都对冲击地压的发生有较大影响。1.采煤方法冲击地压煤层采煤方法的选择首要考虑的是规则的进行采煤，主要表现为不留或少留煤柱，尽可能保证工作面成直线，不使煤层有向采空区突出地段。通常情况下，短壁开采体系的采煤方法由于采掘巷道多、巷道交叉多、各种煤柱多，因此所形成的支承压力多重叠加，极易导致冲击地压的发生。大量实践表明，长壁工作面采煤法是冲击地压煤层最有利的采煤方法。2.巷道布置巷道布置方式直接关系到煤柱的位置、尺寸，更直接影响煤柱附近煤岩体应力分布，甚至会导致冲击地压的发生。冲击地压煤层中的所有巷道应布置在应力集中圈外。3.顶板管理方式顶板管理方式对冲击地压的影响较为显著，因为顶板岩层的悬、断、垮、冒，直接关系到顶板岩层中弹性能的释放形式和向煤层传递应力和弹性能的能力，甚至关系到煤体中是否会受到运载的影响而加剧冲击地压的发生。4.采掘顺序在煤层中布置多个回采和掘进工作面时，工作面布置方式和采掘顺序将强烈影响煤岩体内的应力分布。矿井中，冲击地压经常出现在：⑴工作面向采空区推进时；⑵在距采空区15-40m的应力集中区域内掘进巷道；⑶两个工作面相向推进；⑷两个近距离煤层中的两个工作面同时开采。5.煤柱留设煤柱是产生应力集中的地点，煤柱附近煤体应力集中程度大，发生冲击地压的可能性也较大。开采冲击地压煤层时，煤柱留设应遵循以下原则：⑴进行开采设计时，应选择不留置煤柱、少掘巷道的设计方法；⑵缓倾斜或倾斜煤层在采取行之有效的安全措施的前提下，应采用无煤柱或小煤柱护巷布置巷道;⑶开采巷道必须留设煤柱时，煤柱形状要规则，不得留有锐角。⑷开采冲击地压煤层时，不应在采空区留有煤柱。如果在采空区留有煤柱，必须将煤柱的位置、尺寸以及影响范围标在采掘工程图上。6.其他开采技术条件残采区和停采线对冲击地压发生影响较大。相邻工作面切眼、停采线应对齐，避免出现梯形、三角形或锯齿形等不规则煤柱。第三节管理因素为有效杜绝或减少冲击地压灾害的发生，对冲击地压矿井的组织管理工作也尤为重要。冲击地压矿井要建立自上而下组织关系完善的防冲管理体系和职责明确的防冲击责任体系，做到管理到位，责任明确，牵一发而动全身。个个职能部门落实好防冲工作所必须的人力、材料和装备，保证硬件齐全，保障防冲工作高效、持续开展。对全体职工进行必要的防冲知识的普及和培训，以提高职工对冲击地压灾害的认识。根据实际情况制定科学有效的冲击地压预防和治理措施，并将措施落实到位，做到全体职工共同参与，保障矿井安全生产。冲击地压防治知识培训课件山东唐口煤业有限公司综采二队2011年5月讲授人：王凯第三章唐口矿井冲击地压概况第一节唐口矿井冲击地压概况唐口矿井位于山东省济宁市西侧，井田为全隐蔽式煤田，煤系地层被第四系和侏罗系上统蒙阴组所覆盖，煤层埋藏深，开采水平为-990m水平，我公司之所以进行冲击地压方面的预测与防治研究工作，主要鉴于以下几方面的原因：1.煤层及顶板岩层自身具有冲击倾向性天地科技股份有限公司开采所岩石力学实验室对我公司开采煤层及顶板岩