【導(dǎo)讀】成支架損壞、片幫冒頂、巷道堵塞、進(jìn)而傷及人員。鶴崗礦區(qū)是一個(gè)具有90多年開采歷史的老礦區(qū)，1917年開發(fā)，控的危重災(zāi)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(xué)、山東科技大學(xué)和北京科技大學(xué)等科研院校合作，害，促進(jìn)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(gè)別為特厚煤層。截止2020年12月末，剩余地質(zhì)資源儲(chǔ)量。萬噸，可采儲(chǔ)量萬噸，礦井生產(chǎn)能力150萬噸/年，儲(chǔ)量備用系數(shù)，礦井剩余服務(wù)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(yàn)，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(fù)雜；

　　

【正文】 究內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)室測試 相似模擬 數(shù)值模擬 理論分析 現(xiàn)場實(shí)測 ? 確定典型地質(zhì)條件下及煤巖力學(xué)特性下采動(dòng)應(yīng)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(shù)條件下沖擊地壓產(chǎn)生機(jī)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(shù)體系 ? 建立 12 種技術(shù)為主其它為輔的沖擊地壓控制關(guān)鍵技術(shù) 研究方法 研究目標(biāo) 南山煤礦沖擊地壓治理示范礦井建設(shè)方案 第 33 頁 建立 沖擊地壓監(jiān)測 技術(shù) 體系 建立沖擊地壓防治技術(shù)體系 監(jiān)測技術(shù)體系 區(qū)域監(jiān)測 局部監(jiān)測 定點(diǎn)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(yīng)力計(jì) 報(bào)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(xiǎn)監(jiān)測 危險(xiǎn)局部 危險(xiǎn)點(diǎn) 點(diǎn)檢驗(yàn)：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(shè)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(xiǎn) 區(qū)域評估為依據(jù)，確定合理煤層群開采順序，必要時(shí)，開展反程序上行開采方式， 優(yōu)先考慮采用 “開采保護(hù)層” 、 無煤柱開采、依據(jù)地應(yīng)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(shí)施采前 “大范圍、高強(qiáng)度” 的煤巖預(yù)卸壓；采時(shí)實(shí)施微震、地音、電磁輻射等多參量預(yù)警技術(shù)，實(shí)施 “一日一報(bào)” 預(yù)警單制度，回采全程動(dòng)態(tài)跟蹤；對預(yù)警危險(xiǎn)區(qū)實(shí)施 “二次” 卸壓，并對卸壓效果全面評估；制定特殊沖擊危險(xiǎn)區(qū)的開采技術(shù)參數(shù)；強(qiáng)化預(yù)警制度、卸壓措施的執(zhí)行與落實(shí)力度；制定沖擊危險(xiǎn)區(qū)人員、物料的管理規(guī)定、個(gè)體的防護(hù)措施。嚴(yán)格落實(shí)“監(jiān)測→防治→效果檢驗(yàn)→防護(hù)”四位一體防沖技術(shù)措施。 南山煤礦沖擊地壓治理示范礦井建設(shè)方案 第 35 頁 第二節(jié) 示范礦井的建設(shè)目標(biāo) 通過南山煤礦沖擊地壓 示范礦井建設(shè)項(xiàng)目，項(xiàng)目竣工后，達(dá)到以下預(yù)期目標(biāo)： 1）建立復(fù)雜地質(zhì)條件煤層群開采保護(hù)層治理沖擊地壓成套技術(shù)與裝備體系。 2）形成多煤層開采，無煤柱錯(cuò)巷布置創(chuàng)新技術(shù)體系。 3）建立礦井區(qū)域與局部沖擊地壓監(jiān)測預(yù)警平臺(tái)。 4）通過項(xiàng)目建設(shè)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(xiàng)。 南山煤礦沖擊地壓治理示范礦井建設(shè)方案 第 36 頁 第四章 沖擊地壓治理示范工程建設(shè)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(qiáng)預(yù)警預(yù)報(bào)工作。建立地面數(shù)據(jù)分析庫，加強(qiáng)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(yù)警工作流程、防沖例會(huì)工作流程，并從中掌握規(guī)律進(jìn)行預(yù)警和卸壓工作。 加強(qiáng)瓦斯抽放，強(qiáng)化對具有沖擊地壓危險(xiǎn)性煤體瓦斯抽放力度，弱化沖擊地壓的強(qiáng)度，針對煤體應(yīng)力提前 預(yù)卸壓。 南山煤礦與煤科總院、中國礦業(yè)大學(xué)、黑龍江科技大學(xué)科研院校合作開展了沖擊機(jī)理 分析研究，確定危險(xiǎn)評價(jià)，建立沖擊地壓綜合監(jiān)測預(yù)警體系 等項(xiàng)目研究，達(dá)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(jìn)的沖擊地壓監(jiān)測預(yù)測、預(yù)警裝備，危險(xiǎn)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(yù)測、預(yù)警和治理隊(duì)伍，提高沖擊地壓控制的技術(shù)水平。 以區(qū)域治理為重點(diǎn)，以局部解危作為補(bǔ)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(hào)煤層作為上保護(hù)層，基本開采完畢，以解放 18 號(hào)沖擊地壓煤層，實(shí)現(xiàn)了開采解放層南山煤礦沖擊地壓治理示范礦井建設(shè)方案 第 37 頁 卸壓的目的。 對有沖擊危險(xiǎn)性的工作面采取煤體注水、卸壓巷道、煤體鉆孔松動(dòng)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(qiáng)支護(hù)形式，對有沖擊危險(xiǎn)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(qiáng)支護(hù)形式。 第二節(jié) 建設(shè)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(dá)到解放層開采效果 （ 1）完成 15 煤和 18 煤的物理力學(xué)參數(shù)測定，包括：抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、泊松比、彈性模量等。 （ 2） 數(shù)值計(jì)算 研究 15 煤和 18 煤掘進(jìn)期間的應(yīng)力和位移變化過程，即 15 煤和 18煤掘進(jìn)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(yīng)力集中程度及分布位置。 （ 3）研究 15 煤和 18 煤回采期間的應(yīng)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(yīng)力大小及分布范圍，采動(dòng)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(jiān)硬厚層頂板的運(yùn)動(dòng)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(gòu)、應(yīng)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(gòu)、應(yīng)力集中程度及南山煤礦沖擊地壓治理示范礦井建設(shè)方案 第 38 頁 礦壓顯現(xiàn)的影響規(guī)律。 各開采水平地應(yīng)力及地質(zhì)力學(xué)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(yīng)力進(jìn)行測試，確定其最大主 應(yīng)力、最小主應(yīng)力和中間主應(yīng)力的大小及方向。 （ 2）研究堅(jiān)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(dòng)形成的時(shí)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(yīng)。 依據(jù)地應(yīng)力測試及分析，優(yōu)化巷道布置方向 堅(jiān)硬頂板煤層工作面及巷道的防沖優(yōu)化設(shè)計(jì)，即根據(jù)相似模擬、數(shù)值模擬對煤巖層在掘進(jìn)、回采期間的礦壓規(guī)律，結(jié)合地應(yīng)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(hù)形式，留設(shè)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(jìn)行優(yōu)化，減少工作面及巷道應(yīng)力集中區(qū)的形成，降低沖擊地壓危險(xiǎn)性 區(qū)域沖擊地壓監(jiān)測布置與設(shè)備 在區(qū)域上使用 ARAMIS M/E 監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測整個(gè)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(qiáng)沖擊危險(xiǎn)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(jìn)行定位、分析及預(yù)警。 二、局部監(jiān)測預(yù)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(yīng)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(shè)方案 第 39 頁 動(dòng)力顯現(xiàn)區(qū)域圍巖活動(dòng)規(guī)律； KJ615 巷道掘進(jìn)動(dòng)壓監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測掘進(jìn)工作面圍巖動(dòng)力顯現(xiàn)， 通過監(jiān)測系統(tǒng) 對采區(qū)頂 板活動(dòng)規(guī)律及圍巖動(dòng)力顯現(xiàn)規(guī)律進(jìn)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(xiǎn)區(qū)探測系統(tǒng)，探測與評價(jià)工作面開采前危險(xiǎn)區(qū)域； ARES5 地音監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測工作面超前支護(hù)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(dòng)煤巖電磁輻射信號(hào)， 通過監(jiān)測系統(tǒng) 對工作面采動(dòng)應(yīng)力場的變化規(guī)律及趨勢進(jìn)行監(jiān)測、分析。 局部重點(diǎn)區(qū)域監(jiān)測 KJ550 煤礦沖擊地壓監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)時(shí)在線監(jiān)測回采工作面前方重點(diǎn)區(qū)域高應(yīng)力場的變化規(guī)律 ,找到高應(yīng)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(diǎn)區(qū)域高應(yīng)力場及高應(yīng)力 區(qū)的變化規(guī)律及趨勢進(jìn)行監(jiān)測、分析。 三、局部解危工程及裝備 頂、底板預(yù)裂爆破 使用 600米履帶式及 ZY2300鉆機(jī)對沖擊地壓重點(diǎn)工作面煤層頂、底板進(jìn)行預(yù)裂爆破，走向每 15m 布置一組傾向預(yù)裂爆破孔，走向每 5m施工一個(gè)走向預(yù)裂爆破孔，破斷頂、底板連續(xù)性，釋放頂、底板堅(jiān)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(jī)對沖擊地壓重點(diǎn)工作面巷道進(jìn)行煤層大孔徑南山煤礦沖擊地壓治理示范礦井建設(shè)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(dòng)圈距離，降低巷道周圍應(yīng)力集中程度，保護(hù)巷道及設(shè)備、人員安全。 煤層注水 使用 ZY750鉆機(jī)及 7BZ7616 高壓注水泵對沖擊地壓重點(diǎn)工作面煤體進(jìn)行預(yù)注水，每 15m 布置一組預(yù)注水孔，改變煤體物理力學(xué)性質(zhì)，增大煤體塑性，降低煤體內(nèi)部應(yīng)力集中程度。 煤層卸壓爆破 使用 ZQJ300/6 型氣動(dòng)架柱式鉆機(jī)，對沖擊地壓重點(diǎn)工作面局部危險(xiǎn)區(qū)域煤體進(jìn)行卸壓爆破，降低及擾動(dòng)局部高應(yīng)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(yīng)力的釋放，保證巷道安全。 堅(jiān)硬頂板高壓水力定向切割 使用 600米履帶式及 ZY2300 鉆機(jī)對沖擊地壓重點(diǎn)工作面煤層堅(jiān)硬頂板進(jìn)行高壓水力定向切割，破斷堅(jiān)硬頂板連續(xù)性，釋 放頂?shù)装鍒?jiān)硬巖石內(nèi)積聚的大量彈性能，減小老頂周期來壓步距。 四、防護(hù)工程與裝備 采掘活動(dòng)區(qū)防沖減災(zāi)設(shè)備 沖擊地壓重點(diǎn)防治塊段，巷道掘進(jìn)采用恒阻大變形錨索 +可縮性“ O”型棚支護(hù)，工作面回采前兩巷超前安裝垛式防沖支架進(jìn)行巷道 3級(jí)支護(hù)。 人員個(gè)體防護(hù) 加強(qiáng)個(gè)體防護(hù)手段，在沖擊危險(xiǎn)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(shè)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(yù)計(jì)布置 3 個(gè)沖擊地壓治理示范工作面，針對這 3 個(gè)具有中等以上沖擊危險(xiǎn)性工作面， 必須綜合治理沖擊地壓危險(xiǎn) 后，方可進(jìn)行采掘活動(dòng)，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(jìn)行治理和驗(yàn)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(jì)劃回采時(shí)間為， 2020年 1 月至 11 月。 頂板卸壓 巷道，共計(jì) 1360m，巷道工程斷面 22 ㎡。巷道支護(hù)型式為 錨網(wǎng)索噴喧支護(hù) 。 工作面兩巷 支護(hù)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(jì)劃回采時(shí)間為 2020年 12 月至2020 年 8月。 頂板卸壓 巷道，共計(jì) 840m，巷道工程斷面 22 ㎡。巷道支護(hù)型式為 錨網(wǎng)索噴喧支護(hù) 。 工作面兩巷 支護(hù)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(jì)劃回采時(shí)間為： 2020 年 10 月至2020 年 3月。 頂板卸壓 巷道，共計(jì) 448m，巷道工程斷面 22 ㎡。巷道支護(hù)型式南山煤礦沖擊地壓治理示范礦井建設(shè)方案 第 42 頁 為 錨網(wǎng)索噴喧支護(hù) 。 工作面兩巷 支護(hù)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(yù)裂爆破鉆孔58891m； 煤層預(yù)注水孔 5900m，合計(jì)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(yù)裂爆破鉆孔17110m； 煤層預(yù)注水孔 4180m，合計(jì)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(yù)裂爆破鉆孔9169m； 煤層預(yù)注水孔 1493m，合計(jì)共需施工各類卸壓鉆孔 20741m。 以上 3 個(gè)沖擊危險(xiǎn)工作面，卸壓鉆孔工程量共計(jì)需施工鉆孔156233m鉆孔。 三、 沖擊地壓 預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)及治理設(shè)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(gè)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(qiáng)沖擊危險(xiǎn)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(jìn)行定位、分析及預(yù)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(shè)方案 第 43 頁 動(dòng)力顯現(xiàn)區(qū)域圍巖活動(dòng)規(guī)律； KJ615 巷道掘進(jìn)動(dòng)壓監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測掘進(jìn)工作面圍巖動(dòng)力顯現(xiàn)，通過監(jiān)測系統(tǒng)對采區(qū)頂板活動(dòng)規(guī)律及圍巖動(dòng)力顯現(xiàn)規(guī)律進(jìn)行監(jiān)測、分析。 在工作面使用 PASATM 沖擊危險(xiǎn)區(qū)探測系統(tǒng)，探測與評價(jià)工作面開采前危險(xiǎn)區(qū)域； ARES5 地音監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測工作面超前支護(hù) 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(dòng)煤巖電磁輻射信號(hào)，通過監(jiān)測系統(tǒng)對工作面采動(dòng)應(yīng)力場的變化規(guī)律及趨勢進(jìn)行監(jiān)測、分析。 KJ550 煤礦沖擊地壓監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)時(shí)在線監(jiān)測回采工作面前方重點(diǎn)區(qū)域高應(yīng)力場的變化規(guī)律 ,找到