【正文】 機(jī)鏟煤板齊全。 ? (3)運(yùn)輸平巷膠帶輸送機(jī)機(jī)架、托滾齊全完好，膠帶不跑偏。電纜懸掛、管子鋪設(shè)符合規(guī)定，開(kāi)關(guān)要上架，煤電鉆電纜要盤好。閑置設(shè)備和材料要放在安全出口 20 m以外的安全地點(diǎn)。電氣設(shè)備上方有淋水，要有防水設(shè)施。 ? (十 )安全管理 ? (1)工作面和順槽輸送機(jī)機(jī)頭機(jī)尾有壓 (戧 )柱。 ? (2)支柱 (支架 )高度與采高相符，不得超高使用。 ? (3)在用支柱完好、不漏液、不自動(dòng)卸載，無(wú)外觀缺損。達(dá)不到此要求的支柱不超過(guò) 3根；綜采支架不漏液、不串液、不卸載 2/7/2022 58 ? (4)支柱迎山有力，不出現(xiàn)連續(xù) 3根以上支柱迎山角或退山角過(guò)大；綜采支架要垂直頂?shù)装?，歪斜小?177。 5176。 ，采高大、傾角大于 15176。 的工作面支柱，必須有防倒措施；工作面傾角大于 15176。 時(shí)，支架設(shè)防倒防滑裝置，有鏈牽引采煤機(jī)和刮板輸送機(jī)設(shè)防滑裝置。 ? (5)使用鉸鏈接頂梁工作面鉸接率大于 90％。 2/7/2022 59 ?第五節(jié) 礦井沖擊地壓與頂板事故防治 ?主要內(nèi)容： ? 一、礦井沖擊地壓防治 ? 二、礦井頂板事故類型及其危害 ? 三、冒頂事故的預(yù)兆 ? 四、冒頂事故常發(fā)的地點(diǎn)及原因 ? 五、冒頂?shù)奶綔y(cè)方法 ? 六、冒頂?shù)念A(yù)防措施 ? 說(shuō)明：此節(jié)由于內(nèi)容較多，浪費(fèi)紙張，故不打印 2/7/2022 60 ?主要內(nèi)容： ? 一、礦井沖擊地壓防治 ? 二、礦井頂板事故類型及其危害 ? 三、冒頂事故的預(yù)兆 ? 四、冒頂事故常發(fā)的地點(diǎn)及原因 ? 五、冒頂?shù)奶綔y(cè)方法 ? 六、冒頂?shù)念A(yù)防措施 2/7/2022 61 ? 一、礦井沖擊地壓防治 ? （一）沖擊地壓概述 ? ? 礦山井巷和采場(chǎng)周圍煤、巖體由于 變形能 釋放而產(chǎn)生的以突然、急劇、猛烈的破壞為特征的動(dòng)力現(xiàn)象。簡(jiǎn)單講，沖擊地壓就是煤、巖體的突然破壞。 ? 沖擊地壓是一種典型的動(dòng)力災(zāi)害。 ? 煤礦動(dòng)力災(zāi)害包括：沖擊地壓、頂板大面積來(lái)壓、巖爆、礦震、煤與瓦斯突出、地表突然塌陷等。 2/7/2022 62 ? ? （ 1）按按沖擊地壓發(fā)生地點(diǎn)（巖體類別）分類 ? 煤層沖擊：又分 表面、淺部和深部沖擊 三種類型 ? 巖層沖擊：又分為 頂板沖擊 和 底板沖擊 ? 還可分為 巷道沖擊地壓 和 工作面沖擊地壓 。 ? （ 2）按應(yīng)力來(lái)源和加載形式分類 ? 重力型： 棗莊、撫順、開(kāi)灤 ? 構(gòu)造型： 北票、華亭、天池 ? 震動(dòng)型： 由脈沖式震動(dòng)波引起 ? 綜合型： 幾種載荷共同作用 2/7/2022 63 ? （ 3）按顯現(xiàn)強(qiáng)度分類 ? 彈射 —— 一些 單個(gè)破碎巖 (煤 )塊 從處于應(yīng)力狀態(tài)下的煤或巖體上拋射出去，并伴有強(qiáng)烈聲響，屬于微沖擊現(xiàn)象。 ? 煤炮 —— 煤、巖內(nèi)部的沖擊地壓，即深部的煤或巖體發(fā)生破壞，產(chǎn)生片幫和塌落現(xiàn)象，煤或巖體產(chǎn)生強(qiáng)烈震動(dòng)，伴有巨大聲響，有時(shí)產(chǎn)生煤塵。 ? 微沖擊 —— 煤和巖石向開(kāi)采空間拋出，破壞性很小 ，對(duì)支架、機(jī)器、設(shè)備基本上無(wú)損壞，圍巖產(chǎn)生震動(dòng)，震級(jí)一般在里氏 級(jí)以下且伴有很大聲響，產(chǎn)生煤塵，在含瓦斯煤層中可能有大量的瓦斯涌出。 ? 強(qiáng)沖擊 —— 部分煤和巖石急劇破碎， 大量向開(kāi)采空間拋出 ，砸壞支架，推移設(shè)備，圍巖震動(dòng)，震級(jí)在里氏 ，并伴有巨大聲響，產(chǎn)生大量煤塵和沖擊波。 2/7/2022 64 ? （ 4）按震級(jí)強(qiáng)度和拋出的煤量分類 ? 輕微沖擊 (I級(jí) )，即拋出煤量在 10 t以下、震級(jí)在里氏 1級(jí)以下的沖擊地壓； ? 中等沖擊 (Ⅱ 級(jí) )，拋出煤量在 10~15 t、震級(jí)在里氏 1～ 2級(jí)； ? 強(qiáng)烈沖擊 (Ⅲ 級(jí) )，拋出煤量在 50 t以上、震級(jí)在里氏 2級(jí)以上。 ? 3．沖擊地壓發(fā)生的特點(diǎn) ? (1)突然爆發(fā) 。沖擊地壓發(fā)生前，預(yù)兆不明顯。 ? (2)巨大聲響 。沖擊地壓爆發(fā)的瞬間，伴有雷鳴般的響聲。 ? (3)沖擊波強(qiáng) 。煤體內(nèi)積聚的彈性能突然釋放，產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊波。它能沖掉工人頭上的礦帽，以及沖倒幾十米至幾百米內(nèi)的風(fēng)門、風(fēng)墻等設(shè)施。 2/7/2022 65 ? (4)彈性振動(dòng) 。沖擊地壓發(fā)生時(shí)在圍巖內(nèi)引起彈性振動(dòng)，工作人員被彈起摔倒，甚至輸送機(jī)、軌道等重型設(shè)備都可能被振動(dòng)和推移，連地面人員有時(shí)都能感到這種振動(dòng)。該振動(dòng)所產(chǎn)生的彈性波可以被幾百千米外的地震儀檢測(cè)到，并留有清晰的震相記錄。 ? (5)煤體移動(dòng) 。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)可知，淺部沖擊時(shí)，煤體發(fā)生移動(dòng)，煤體移動(dòng)時(shí)在頂板接觸面上留有明顯的棕褐色擦痕，擦痕的方向即為煤體移動(dòng)的方向。 ? (6)頂板下沉或底鼓 。沖擊地壓發(fā)生時(shí)，常導(dǎo)致頂扳下沉或底鼓。 ? (7)煤幫拋射性塌落 。沖擊地壓造成煤幫拋射性塌落，多發(fā)生在煤幫上部到頂板的一段，越靠近頂板塌落越深，強(qiáng)烈沖擊時(shí)，塌落深度可達(dá) 1． 5～ 2 m。 2/7/2022 66 ? 4．沖擊地壓發(fā)生的機(jī)理 ? 在一定的地質(zhì)因素和采礦條件下，煤（巖）受外力引起變形，發(fā)生突然破壞的力學(xué)過(guò)程。 ? 沖擊地壓發(fā)生理論： ? （ 1）強(qiáng)度理論 —— 由于局部應(yīng)力超過(guò)強(qiáng)度引起 ? （ 2）剛度理論 —— 當(dāng)?shù)V體剛度大于圍巖剛度，發(fā)生沖擊地壓。 ? （ 3）能量理論 —— 當(dāng)支架 圍巖力學(xué)系統(tǒng)破壞時(shí)釋放的能量大于所消耗的能量時(shí)，發(fā)生沖擊地壓。 ? （ 4）沖擊傾向性理論 —— 產(chǎn)生沖擊破壞的能力，稱為沖擊傾向性?？捎脹_擊傾向性表示。 ? （ 5）變形失穩(wěn)理論 —— 沖擊地壓發(fā)生前是準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程，介質(zhì)是穩(wěn)定的；即將發(fā)生時(shí)，介質(zhì)是非穩(wěn)定的；此時(shí)受到擾動(dòng)，可能失穩(wěn)，發(fā)生沖擊地壓。該理論的實(shí)質(zhì)是只有變形系統(tǒng)具有軟化特性時(shí)，才具有發(fā)生沖擊地壓的條件。 2/7/2022 67 ? ? 主要有三類： ? 地質(zhì)因素，主要是原巖壓力 ? 開(kāi)采技術(shù)條件因素，主要是導(dǎo)致高應(yīng)力因素 ? 組織管理措施因素，主要是消除上述因素的措施 ? 1）地質(zhì)因素 ? （ 1）開(kāi)采深度 ? （ 2）煤巖物理力學(xué)性質(zhì)及特征 ? （ 3）地質(zhì)構(gòu)造因素：斷層、褶曲、煤厚變化處（應(yīng)力集中區(qū)） ? 2）開(kāi)采技術(shù)條件因素 ? （ 1）采煤方法、巷道布置 ? （ 2）采掘順序 ? （ 3）煤柱 ? （ 4）其他，如殘采區(qū)、停采線、斷層區(qū)域、煤層超采區(qū)域。據(jù)統(tǒng)計(jì) 89%的沖擊地壓發(fā)生在上述地點(diǎn)。 2/7/2022 68 ? （二）防治沖擊地壓的相關(guān)規(guī)定 ? 隨著開(kāi)采深度的增加，巷道斷面加大、礦壓顯現(xiàn)加劇，沖擊地壓事故也呈上升趨勢(shì)，因此，煤礦開(kāi)采須遵守下列規(guī)定： ? (1)開(kāi)采沖擊地壓煤層的煤礦應(yīng)有專人負(fù)責(zé)沖擊地壓預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和防治工作。 ? ①必須編制專門設(shè)計(jì)。②掘進(jìn)工作面臨近大型地質(zhì)構(gòu)造、采空區(qū)，通過(guò)其他集中應(yīng)力區(qū)以及回收煤柱時(shí)，必須制定措施。③防治沖擊地壓的措施中，必須規(guī)定發(fā)生沖擊地壓時(shí)的撤人路線。④每次發(fā)生沖擊地壓后，必須組織人員到現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，記錄發(fā)生前的征兆、發(fā)生經(jīng)過(guò)、有關(guān)數(shù)據(jù)及破壞情況，制定恢復(fù)工作的措施。 ? (2)開(kāi)采嚴(yán)重沖擊地壓煤層時(shí)，在采空區(qū)不得留有煤柱。如果在采空區(qū)留有煤柱，必須將煤柱的位置、尺寸以及影響范圍標(biāo)在采掘工程圖上。開(kāi)拓巷道不得布置在嚴(yán)重沖擊地壓煤層中；永久硐室不得布置在沖擊地壓煤層中。 2/7/2022 69 ? (3)開(kāi)采煤層群時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇無(wú)沖擊地壓或弱沖擊地壓煤層作為保護(hù)層開(kāi)采。 ? ①保護(hù)層有效范圍的劃定方法和保護(hù)層回采的超前距離，應(yīng)根據(jù)對(duì)礦井實(shí)際考察的結(jié)果確定。②開(kāi)采保護(hù)層后，在被保護(hù)層中確實(shí)受到保護(hù)的地區(qū)，可按無(wú)沖擊地壓煤層進(jìn)行采掘。在未受保護(hù)的地區(qū)，必須采取放頂卸壓、煤層注水、打卸壓鉆孔、超前爆破松動(dòng)煤體或其他防治措施。 ? (4)開(kāi)采沖擊地壓煤層時(shí)，沖擊危險(xiǎn)程度和采取措施后的實(shí)際效果，可采用鉆粉率指標(biāo)法、 地音法 、微震法等方法確定。對(duì)有沖擊地壓危險(xiǎn)的煤層，應(yīng)根據(jù)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)等實(shí)際考察資料積累的數(shù)據(jù)劃分沖擊地壓危險(xiǎn)程度等級(jí)并制定相應(yīng)的綜合防治措施。 ? (5)對(duì)沖擊地壓煤層，應(yīng)根據(jù)頂板巖性掘進(jìn)寬巷或沿采空區(qū)邊緣掘進(jìn)巷道。巷道支護(hù)嚴(yán)禁采用混凝土、金屬等剛性支架。 2/7/2022 70 ? (6)嚴(yán)重沖擊地壓厚煤層中的所有巷道應(yīng)布置在應(yīng)力集中圈外；雙巷掘進(jìn)時(shí)， 2條平行巷道之間的煤柱不得小于 8 m，聯(lián)絡(luò)巷道應(yīng)與 2條平行巷道垂直。 ? (7)開(kāi)采沖擊地壓煤層時(shí)應(yīng)采用垮落法控制頂板，切頂支架應(yīng)有足夠的工作阻力，采空區(qū)中所有支柱必須回凈。 ? (8)開(kāi)采沖擊地壓煤層時(shí)，在同一煤層的同一區(qū)段集中應(yīng)力影響范圍內(nèi)，不得布置 2個(gè)面同時(shí)回采。 2個(gè)面相向掘進(jìn)，在相距 30 m(綜掘 50 m)時(shí)，必須停止其中一個(gè)掘進(jìn)面，以免引起嚴(yán)重沖擊危險(xiǎn)。 ? 停產(chǎn) 3天以上的采煤面，恢復(fù)生產(chǎn)的前一班內(nèi)，應(yīng)鑒定沖擊地壓危險(xiǎn)程度，并采取相應(yīng)的安全措施。 、 ? (9)有嚴(yán)重沖擊地壓的煤層中，采掘面的爆破撤人距離和爆破后進(jìn)入工作面的時(shí)間，必須在作業(yè)規(guī)程中明確規(guī)定。 ? (10)在無(wú)沖擊地壓煤層中的三面或四面被采空區(qū)所包圍的地區(qū)、構(gòu)造應(yīng)力區(qū)、集中應(yīng)力區(qū)開(kāi)采和回收煤柱時(shí)，必須制定防治沖擊地壓的安全措施。 2/7/2022 71 ? （三）沖擊地壓防治 ? 根據(jù)發(fā)生沖擊地壓的成因和機(jī)理，沖擊地壓的防治措施：避免產(chǎn)生應(yīng)力集中區(qū)；對(duì)產(chǎn)生的應(yīng)力集中區(qū)域或因地質(zhì)構(gòu)造等因素存在的高應(yīng)力區(qū)，采取改變煤巖體物理力學(xué)性能的措施，降低或釋放巖體積聚的彈性潛能。 ? (1)采用正確的開(kāi)采方法 ? ①開(kāi)采保護(hù)層。開(kāi)采煤層時(shí)，為了降低潛在危險(xiǎn)層的應(yīng)力，首先應(yīng)當(dāng)開(kāi)采保護(hù)層。當(dāng)所有煤層有沖擊地壓危險(xiǎn)時(shí)，應(yīng)開(kāi)采沖擊地壓危險(xiǎn)性最小的煤層。當(dāng)有沖擊地壓危險(xiǎn)的煤層的頂、底板都賦存保護(hù)層時(shí)，建議先開(kāi)采頂板保護(hù)層。 ? ②避免形成孤立煤柱。劃分井田和采區(qū)時(shí)，應(yīng)保證有計(jì)劃的合理開(kāi)采，避免形成應(yīng)力集中的孤立煤柱，不允許在采空區(qū)內(nèi)留煤柱，巷道上方不留煤柱，有條件的采區(qū)上山、采區(qū)邊界及區(qū)段巷道采用無(wú)煤柱開(kāi)采技術(shù)。 2/7/2022 72 ? ③ 選擇合理的開(kāi)采方法。開(kāi)采有沖擊地壓危險(xiǎn)的煤層時(shí)，應(yīng)盡量采用長(zhǎng)壁采煤法，采用全部垮落法管理頂板。煤柱支撐法、房柱式及其他留煤柱的開(kāi)采方法，沖擊地壓發(fā)生頻繁。 ? ④選擇合理的巷道布置方式。開(kāi)采有沖擊危險(xiǎn)的煤層時(shí)，應(yīng)盡量將主要巷道和硐室布置在底板巖石中。 ? ⑤合理安排開(kāi)采程序。防止采煤工作面三面被采空區(qū)包圍，形成“半島”。采煤工作面應(yīng)采用后退式開(kāi)采，避免相向采煤。 2/7/2022 73 ? (2)局部卸壓措施 ? ①煤層預(yù)注水。目的主要是降低煤體的彈性和強(qiáng)度，向煤層注水使相鄰巷道、采煤面的煤巖層邊緣區(qū)減少內(nèi)部粘結(jié)力，降低其彈性，減少其潛能。大同、撫順、北京、棗莊、天池等礦區(qū)，在具有沖擊地壓危險(xiǎn)煤層或頂板巖層進(jìn)行注水，收到了明顯的效果。例如，大同四老溝礦在堅(jiān)硬頂板進(jìn)行高壓注水試驗(yàn)，在未注水區(qū)域，頂板堅(jiān)硬難以冒落，液壓支架 6次受到?jīng)_擊載荷，壓力值達(dá)6MPa。而支架的工作阻力為 5000kN，支護(hù)強(qiáng)度為 ，支架受沖擊破壞，支柱缸體爆裂。而注水區(qū)域，頂板強(qiáng)度降低約 30％，頂板易于垮落，沒(méi)有發(fā)生沖擊載荷，壓力較小。注水可降低煤巖層硬度，使煤巖松軟濕潤(rùn)，減少?gòu)椥浴? 2/7/2022 74 ? ②鉆孔卸壓法。是利用鉆孔降低積聚在煤層中的彈性能、釋放彈性能的一種方法。一般采用直徑大約 100 mm的鉆孔，現(xiàn)已有直徑為 300 mm的鉆孔。由于鉆孔后，鉆孔周圍的煤體受力狀態(tài)發(fā)生了變化，約束條件減弱，使煤體卸載，支承壓力的分布發(fā)生了變化，峰值向煤體深部轉(zhuǎn)移。當(dāng)支承壓力不超過(guò)煤層孔壁穩(wěn)定范圍時(shí)，孔壁不破壞，鉆孔不變形，排出煤粉量為正常值，煤層沒(méi)有卸壓。當(dāng)支承壓力超過(guò)煤層孔壁穩(wěn)定范圍時(shí)，鉆孔被破壞，支承壓力愈高，鉆孔破壞范圍愈大，因此，煤層積聚的應(yīng)力愈高，利用大直徑鉆孔卸壓愈有效。俄國(guó)在沃爾庫(kù)塔礦區(qū)應(yīng)用直徑為 300 mm鉆孔，孔距 ~ m，取得了一定成效。 2/7/2022 75 ? ③震動(dòng)爆破法。震動(dòng)爆破法是在安全條件下，用爆破方法釋放煤層積聚的能量，使煤層裂隙松動(dòng)，是預(yù)防沖擊地壓的一種方法。卸載爆破就是在高應(yīng)力區(qū)附近打鉆，在鉆孔中裝藥進(jìn)行爆破，其主要目的是改變支承壓力帶的形狀和減少峰值，炮眼布置盡量接近于支承壓力帶峰值位置。 ? 誘發(fā)爆破就是在具有沖擊地壓危險(xiǎn)的區(qū)域進(jìn)行大藥量的爆破，人為地在工作人員撤出后誘發(fā)沖擊地壓。 ? 門頭溝礦發(fā)生沖擊地壓 60％是爆破引起的，因此，該礦利用震動(dòng)爆破法對(duì)預(yù)防沖擊地壓進(jìn)行了一些試驗(yàn)，試驗(yàn)的地點(diǎn)在爆破九采區(qū)一 170 m水平 3槽煤工作面，工作面打 2個(gè)鉆孔，孔深 4～ 6 m，每孑 L裝藥 5． 5 kg，爆破誘發(fā)相當(dāng)于 2． 6級(jí)地震的沖擊地壓，從試驗(yàn)來(lái)看，收到了良好的效果 2/7/2022 76 ? ④ 強(qiáng)制放頂。強(qiáng)制放頂卸壓控制頂板 ,對(duì)防治沖擊地壓的發(fā)生是有效的。如門頭溝礦為了防止沖擊地壓發(fā)生，從 20世紀(jì) 70年代開(kāi)始，進(jìn)行深孔爆破人工強(qiáng)制放頂，累計(jì)放頂達(dá)十幾萬(wàn)平方米，取消刀柱式，改為長(zhǎng)壁式開(kāi)采，起到了減緩沖擊地壓的作用。 1985年在 3槽煤層試驗(yàn)，也收到了較好的效果。 2/7/2022 77 ? 二、礦井頂板事故類型及其危害