【導讀】成支架損壞、片幫冒頂、巷道堵塞、進而傷及人員。鶴崗礦區(qū)是一個具有90多年開采歷史的老礦區(qū)，1917年開發(fā)，控的危重災害煤礦之一。隨著礦井的逐步延深，鶴崗礦區(qū)地質(zhì)條件日。興安、富力、峻德和新陸礦）。院、中國礦業(yè)大學、山東科技大學和北京科技大學等科研院校合作，害，促進了安全生產(chǎn)。陸煤礦相鄰，北部與振興礦、益新煤礦相連，西部以花崗巖基底為界。南北長，東西寬平均，井田面積km²。厚煤層，個別為特厚煤層。截止2020年12月末，剩余地質(zhì)資源儲量。萬噸，可采儲量萬噸，礦井生產(chǎn)能力150萬噸/年，儲量備用系數(shù)，礦井剩余服務年限。該礦做為鶴崗礦區(qū)最早有沖擊顯現(xiàn)的礦井，尤其是南山煤礦的盆。部解危，積累了比較豐富的治理經(jīng)驗，取得了一定成效。工作，增添了新裝備，加大了資金投入。合理調(diào)整采掘布局，開采15. 幅射法及鉆屑法監(jiān)測，取得了一定的成效。南山煤礦沖擊地壓存在的突出問題:煤層群開采，地質(zhì)條件復雜；

　　

【正文】 究內(nèi)容 實驗室測試 相似模擬 數(shù)值模擬 理論分析 現(xiàn)場實測 ? 確定典型地質(zhì)條件下及煤巖力學特性下采動應力分 布及演化規(guī)律 ? 揭示南山煤礦典型地質(zhì)條件、開采技術條件下沖擊地壓產(chǎn)生機理 ? 建立煤層群開采布局優(yōu)化方法 ? 建立沖擊地壓監(jiān)測技術體系 ? 建立 12 種技術為主其它為輔的沖擊地壓控制關鍵技術 研究方法 研究目標 南山煤礦沖擊地壓治理示范礦井建設方案 第 33 頁 建立 沖擊地壓監(jiān)測 技術 體系 建立沖擊地壓防治技術體系 監(jiān)測技術體系 區(qū)域監(jiān)測 局部監(jiān)測 定點監(jiān)測 微震監(jiān)測 電磁輻射 煤層壓力 聲發(fā)射 巷道觀測 煤層壓力 支架測量 定量及趨勢分析 定量及趨勢分析 鉆孔應力計 報警次數(shù) 錨桿錨索工作阻力 兩幫移近量 頂?shù)装逡平?鉆屑法 支柱壓力縮量 采 面支架 防沖 支架 危險監(jiān)測 危險局部 危險點 點檢驗：鉆屑法 區(qū)域監(jiān)測 區(qū)域監(jiān)測 礦震監(jiān)測 南山煤礦沖擊地壓治理示范礦井建設方案 第 34 頁 三、總體防治思路 以煤層群，各層煤沖擊傾向度及 沖擊危險 區(qū)域評估為依據(jù)，確定合理煤層群開采順序，必要時，開展反程序上行開采方式， 優(yōu)先考慮采用 “開采保護層” 、 無煤柱開采、依據(jù)地應力布置開拓巷道方向，同層煤順序開采等 沖擊地壓區(qū)域卸壓理念；實施采前 “大范圍、高強度” 的煤巖預卸壓；采時實施微震、地音、電磁輻射等多參量預警技術，實施 “一日一報” 預警單制度，回采全程動態(tài)跟蹤；對預警危險區(qū)實施 “二次” 卸壓，并對卸壓效果全面評估；制定特殊沖擊危險區(qū)的開采技術參數(shù)；強化預警制度、卸壓措施的執(zhí)行與落實力度；制定沖擊危險區(qū)人員、物料的管理規(guī)定、個體的防護措施。嚴格落實“監(jiān)測→防治→效果檢驗→防護”四位一體防沖技術措施。 南山煤礦沖擊地壓治理示范礦井建設方案 第 35 頁 第二節(jié) 示范礦井的建設目標 通過南山煤礦沖擊地壓 示范礦井建設項目，項目竣工后，達到以下預期目標： 1）建立復雜地質(zhì)條件煤層群開采保護層治理沖擊地壓成套技術與裝備體系。 2）形成多煤層開采，無煤柱錯巷布置創(chuàng)新技術體系。 3）建立礦井區(qū)域與局部沖擊地壓監(jiān)測預警平臺。 4）通過項目建設杜絕南山礦沖擊地壓大規(guī)模傷亡事故。 5）申請煤層群開采沖擊地壓防治發(fā)明專利 2項。 南山煤礦沖擊地壓治理示范礦井建設方案 第 36 頁 第四章 沖擊地壓治理示范工程建設內(nèi)容 第一節(jié) 示范工程區(qū)域 一、沖擊地壓治理示范工程區(qū)域：黑龍江龍煤礦業(yè)有限公司鶴崗分公司南山煤礦立井區(qū)域。 二、 南山煤礦對沖擊地壓 采取了針對性的防范措施 完善井上下監(jiān)測系統(tǒng)，加強預警預報工作。建立地面數(shù)據(jù)分析庫，加強防沖監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)的積累，建立合 理的監(jiān)測工作室流程、數(shù)據(jù)資料分析流程、預警工作流程、防沖例會工作流程，并從中掌握規(guī)律進行預警和卸壓工作。 加強瓦斯抽放，強化對具有沖擊地壓危險性煤體瓦斯抽放力度，弱化沖擊地壓的強度，針對煤體應力提前 預卸壓。 南山煤礦與煤科總院、中國礦業(yè)大學、黑龍江科技大學科研院校合作開展了沖擊機理 分析研究，確定危險評價，建立沖擊地壓綜合監(jiān)測預警體系 等項目研究，達到?jīng)_擊地壓治理示范礦井的水平。 提高人力資源、 完善沖擊地壓管 理制度 ，增加資金投入， 購置先進的沖擊地壓監(jiān)測預測、預警裝備，危險區(qū)智能檢測、解危裝備，培養(yǎng)專業(yè)化沖擊地壓監(jiān)測預測、預警和治理隊伍，提高沖擊地壓控制的技術水平。 以區(qū)域治理為重點，以局部解危作為補充手段。 南山煤礦確定15 層為解放層，作為 區(qū)域治理的重要手段，目前 15 號煤層作為上保護層，基本開采完畢，以解放 18 號沖擊地壓煤層，實現(xiàn)了開采解放層南山煤礦沖擊地壓治理示范礦井建設方案 第 37 頁 卸壓的目的。 對有沖擊危險性的工作面采取煤體注水、卸壓巷道、煤體鉆孔松動爆破、煤體大孔徑卸壓、斷頂斷底鉆孔解危卸壓爆破等消沖措施。 加強支護形式，對有沖擊危險性 的工作面采取恒阻大變形錨索+可縮性“ O”型棚 +垛式支架的強支護形式。 第二節(jié) 建設內(nèi)容 一、區(qū)域防范工程與裝備 煤層群，各層煤的沖擊傾向性鑒定，確定煤層開采順序，達到解放層開采效果 （ 1）完成 15 煤和 18 煤的物理力學參數(shù)測定，包括：抗拉強度、抗壓強度、抗剪強度、泊松比、彈性模量等。 （ 2） 數(shù)值計算 研究 15 煤和 18 煤掘進期間的應力和位移變化過程，即 15 煤和 18煤掘進期間巷道在走向方向上的支承壓力峰值大小及分布范圍、應力集中程度及分布位置。 （ 3）研究 15 煤和 18 煤回采期間的應力、位移變化過程， 即本工作 面和巷道沿走向方向上和傾向方向上的應力大小及分布范圍，采動支承壓力的峰值及影響區(qū)域； 研究大傾角 煤層回采過程中其 堅硬厚層頂板的運動情況 （直接頂和老頂垮落） 和礦壓顯現(xiàn) 規(guī)律（工作忙初次來壓及周期來壓） 。 （ 4）研究 15 煤和 18煤開采的相互影響規(guī)律。即 18 煤開采期間對 15 煤工作面及其頂?shù)装褰Y(jié)構、應力集中程度及礦壓顯現(xiàn)的影響規(guī)律； 15 煤開采期間對 18 煤工作面及其頂?shù)装褰Y(jié)構、應力集中程度及南山煤礦沖擊地壓治理示范礦井建設方案 第 38 頁 礦壓顯現(xiàn)的影響規(guī)律。 各開采水平地應力及地質(zhì)力學參數(shù)測試與裝備 （ 1）對南山礦生產(chǎn)水平和已揭露水平的地應力進行測試，確定其最大主 應力、最小主應力和中間主應力的大小及方向。 （ 2）研究堅硬頂板對沖擊地壓的影響規(guī)律，即研究回采過程中15 煤和 18 煤頂板活動形成的時間和空間上的能量積聚和耗散規(guī)律，及其引起沖擊地壓的效應。 依據(jù)地應力測試及分析，優(yōu)化巷道布置方向 堅硬頂板煤層工作面及巷道的防沖優(yōu)化設計，即根據(jù)相似模擬、數(shù)值模擬對煤巖層在掘進、回采期間的礦壓規(guī)律，結(jié)合地應力的測試結(jié)果，對南山礦 18 煤回采工作面巷道的方向、形狀、尺寸、支護形式，留設煤柱的尺寸，回采工作面的走向、傾向長度，回采速度，開采方法等參數(shù)，對該采區(qū)內(nèi)煤層及工作面的開采順 序，均進行優(yōu)化，減少工作面及巷道應力集中區(qū)的形成，降低沖擊地壓危險性 區(qū)域沖擊地壓監(jiān)測布置與設備 在區(qū)域上使用 ARAMIS M/E 監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測整個井田范圍高位巖層中高能量，低頻率礦震事件； ESG 微震監(jiān)測強沖擊危險工作面范圍高頻微震事件，通過監(jiān)測系統(tǒng)對區(qū)域內(nèi)的礦震事件進行定位、分析及預警。 二、局部監(jiān)測預警工程與裝備 采區(qū)沖擊地壓監(jiān)測 在采區(qū)使用 KJ21 煤礦頂板及沖擊應力監(jiān)測系統(tǒng)，分析頂板離層及南山煤礦沖擊地壓治理示范礦井建設方案 第 39 頁 動力顯現(xiàn)區(qū)域圍巖活動規(guī)律； KJ615 巷道掘進動壓監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測掘進工作面圍巖動力顯現(xiàn)， 通過監(jiān)測系統(tǒng) 對采區(qū)頂 板活動規(guī)律及圍巖動力顯現(xiàn)規(guī)律進行監(jiān)測、分析。 工作面沖擊地壓監(jiān)測 在工作面使用 PASATM 沖擊危險區(qū)探測系統(tǒng)，探測與評價工作面開采前危險區(qū)域； ARES5 地音監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測工作面超前支護區(qū)及前方低能高頻地音事件；電磁輻射監(jiān)測系統(tǒng)，用于監(jiān)測采動煤巖電磁輻射信號， 通過監(jiān)測系統(tǒng) 對工作面采動應力場的變化規(guī)律及趨勢進行監(jiān)測、分析。 局部重點區(qū)域監(jiān)測 KJ550 煤礦沖擊地壓監(jiān)測系統(tǒng)，實時在線監(jiān)測回采工作面前方重點區(qū)域高應力場的變化規(guī)律 ,找到高應力區(qū)及其變化趨勢， 通過監(jiān)測系統(tǒng) 對工作面前方重點區(qū)域高應力場及高應力 區(qū)的變化規(guī)律及趨勢進行監(jiān)測、分析。 三、局部解危工程及裝備 頂、底板預裂爆破 使用 600米履帶式及 ZY2300鉆機對沖擊地壓重點工作面煤層頂、底板進行預裂爆破，走向每 15m 布置一組傾向預裂爆破孔，走向每 5m施工一個走向預裂爆破孔，破斷頂、底板連續(xù)性，釋放頂、底板堅硬巖石內(nèi)積聚的大量彈性能。 煤層大孔徑卸壓 使用 ZDY2020R 鉆機對沖擊地壓重點工作面巷道進行煤層大孔徑南山煤礦沖擊地壓治理示范礦井建設方案 第 40 頁 卸壓，每 2m 布置一組大孔徑卸壓孔，增大巷道松動圈距離，降低巷道周圍應力集中程度，保護巷道及設備、人員安全。 煤層注水 使用 ZY750鉆機及 7BZ7616 高壓注水泵對沖擊地壓重點工作面煤體進行預注水，每 15m 布置一組預注水孔，改變煤體物理力學性質(zhì)，增大煤體塑性，降低煤體內(nèi)部應力集中程度。 煤層卸壓爆破 使用 ZQJ300/6 型氣動架柱式鉆機，對沖擊地壓重點工作面局部危險區(qū)域煤體進行卸壓爆破，降低及擾動局部高應力區(qū)內(nèi)聚集的大量彈性能，釋放及小范圍的誘發(fā)局部高應力的釋放，保證巷道安全。 堅硬頂板高壓水力定向切割 使用 600米履帶式及 ZY2300 鉆機對沖擊地壓重點工作面煤層堅硬頂板進行高壓水力定向切割，破斷堅硬頂板連續(xù)性，釋 放頂?shù)装鍒杂矌r石內(nèi)積聚的大量彈性能，減小老頂周期來壓步距。 四、防護工程與裝備 采掘活動區(qū)防沖減災設備 沖擊地壓重點防治塊段，巷道掘進采用恒阻大變形錨索 +可縮性“ O”型棚支護，工作面回采前兩巷超前安裝垛式防沖支架進行巷道 3級支護。 人員個體防護 加強個體防護手段，在沖擊危險采掘工作面作業(yè)人員，全部配備防沖頭盔及防沖服。 南山煤礦沖擊地壓治理示范礦井建設方案 第 41 頁 第三節(jié) 示范工程工程量 一、 防沖治理井巷工程工作量： 2020 年～ 2020 年南山煤礦預計布置 3 個沖擊地壓治理示范工作面，針對這 3 個具有中等以上沖擊危險性工作面， 必須綜合治理沖擊地壓危險 后，方可進行采掘活動，為此，在采掘前或者采掘過程中，針對工作面沖擊地壓危害進行治理和驗證后，組織安全生產(chǎn)。 沖擊地壓防治專用工藝巷道工程 量分別是： 盆底區(qū)北翼 18 層三分段頂板 ： 計劃回采時間為， 2020年 1 月至 11 月。 頂板卸壓 巷道，共計 1360m，巷道工程斷面 22 ㎡。巷道支護型式為 錨網(wǎng)索噴喧支護 。 工作面兩巷 支護型式為 恒阻大變形錨索 +可縮性“ O”型棚 +垛式支架 。 盆底區(qū)南翼 182 層一分段： 計劃回采時間為 2020年 12 月至2020 年 8月。 頂板卸壓 巷道，共計 840m，巷道工程斷面 22 ㎡。巷道支護型式為 錨網(wǎng)索噴喧支護 。 工作面兩巷 支護型式為 恒阻大變形錨索 +可縮性“ O”型棚 +垛式支架 。 盆底區(qū)南翼 18 層二分段 ：計劃回采時間為： 2020 年 10 月至2020 年 3月。 頂板卸壓 巷道，共計 448m，巷道工程斷面 22 ㎡。巷道支護型式南山煤礦沖擊地壓治理示范礦井建設方案 第 42 頁 為 錨網(wǎng)索噴喧支護 。 工作面兩巷 支護型式為 恒阻大變形錨索 +可縮性“ O”型棚 +垛式支架 。 二、 防沖卸壓鉆孔工程量 治理沖擊地壓需施工各類卸壓鉆孔工程量分別是： 盆底區(qū)北翼 18 層三分段頂板 ： 需施工 煤層大孔徑卸壓鉆孔 30600m； 煤層頂?shù)装孱A裂爆破鉆孔58891m； 煤層預注水孔 5900m，合計共需施工各類卸壓鉆孔 95391m。 盆底區(qū)南翼 182層一分段： 需施工 煤層大孔徑卸壓鉆孔 18810m； 煤層頂?shù)装孱A裂爆破鉆孔17110m； 煤層預注水孔 4180m，合計共需施工各類卸壓鉆孔 40100m。 盆底區(qū)南翼 18 層二分段： 需施工 煤層大孔徑卸壓鉆孔 10080m； 煤層頂?shù)装孱A裂爆破鉆孔9169m； 煤層預注水孔 1493m，合計共需施工各類卸壓鉆孔 20741m。 以上 3 個沖擊危險工作面，卸壓鉆孔工程量共計需施工鉆孔156233m鉆孔。 三、 沖擊地壓 預警監(jiān)測系統(tǒng)及治理設備工程量 在區(qū)域上使用 ARAMIS M/E 監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測整個井田范圍高位巖層中高能量，低頻率礦震事件； ESG 微震監(jiān)測強沖擊危險工作面范圍高頻微震事件，通過監(jiān)測系統(tǒng)對區(qū)域內(nèi)的礦震事件進行定位、分析及預警。 在采區(qū)使用 KJ21 煤礦頂板及沖擊地壓監(jiān)測系統(tǒng)，分析頂板離層及南山煤礦沖擊地壓治理示范礦井建設方案 第 43 頁 動力顯現(xiàn)區(qū)域圍巖活動規(guī)律； KJ615 巷道掘進動壓監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測掘進工作面圍巖動力顯現(xiàn)，通過監(jiān)測系統(tǒng)對采區(qū)頂板活動規(guī)律及圍巖動力顯現(xiàn)規(guī)律進行監(jiān)測、分析。 在工作面使用 PASATM 沖擊危險區(qū)探測系統(tǒng)，探測與評價工作面開采前危險區(qū)域； ARES5 地音監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測工作面超前支護 區(qū)及前方低能高頻地音事件；電磁輻射監(jiān)測系統(tǒng)，用于監(jiān)測采動煤巖電磁輻射信號，通過監(jiān)測系統(tǒng)對工作面采動應力場的變化規(guī)律及趨勢進行監(jiān)測、分析。 KJ550 煤礦沖擊地壓監(jiān)測系統(tǒng)，實時在線監(jiān)測回采工作面前方重點區(qū)域高應力場的變化規(guī)律 ,找到