21220沖擊危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

1、目 錄1、概述仁1.1工作面位置、四鄰關(guān)系情況 11.2煤層賦存情況1.1.3煤層頂?shù)装鍘r層結(jié)構(gòu)特征 3.1.4水文地質(zhì)情況3.1.5地質(zhì)構(gòu)造 3.1.6 21200工作面地表沉陷情況 41.7巷道支護(hù)及施工工藝4.2、沖擊危險(xiǎn)性程度評(píng)價(jià) 6.2.1按沖擊地壓發(fā)生可能性指數(shù)診斷法 62.2沖擊傾向性評(píng)價(jià)法7.2.3綜合指數(shù)法 &2.4經(jīng)驗(yàn)類比分析法 9.3、 結(jié)論.11.21220工作面掘進(jìn)沖擊地壓危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)報(bào)告1、概述1.1工作面位置、四鄰關(guān)系情況21220工作面對(duì)應(yīng)地表位于楊大池以北，陳家門(mén)西南，錢(qián)家溝以西，地表為 東低西高的緩坡。本工作面位于21盤(pán)區(qū)三條下山西翼，從上而下第十個(gè)工作面，

2、上部為已采畢的21200工作面，下部為未開(kāi)掘的21240工作面，西部與躍進(jìn)井田 相鄰對(duì)應(yīng)躍進(jìn)煤礦已采畢的23050工作面及正在回采的23070工作面，最小煤 柱間距為102m 21220上巷自21200反風(fēng)巷開(kāi)口掘進(jìn)，外錯(cuò)21200下巷8m布置， 長(zhǎng)度924m方位307，沿2-3煤底板掘進(jìn)；21220下巷自21延深中部車場(chǎng)開(kāi) 口，長(zhǎng)度901m方位307 ，沿2-3煤底板掘進(jìn)。工作面可采長(zhǎng)度為 739m傾斜 長(zhǎng)265m平均煤厚7.9m，可采儲(chǔ)量202萬(wàn)噸，工作面對(duì)應(yīng)地面標(biāo)高+519+586m 工作面標(biāo)高-191.622-254.484m，工作面最大采深達(dá) 815m 根據(jù)井上下對(duì)照 圖進(jìn)行計(jì)算。附

3、圖1: 21220準(zhǔn)備工作面巷道布置平面示意圖1.2煤層賦存情況本工作面所采煤層為侏羅系中統(tǒng)下段義馬組 23煤，煤層上半部以半亮型 塊狀硬質(zhì)煤為主，煤質(zhì)較好。下半部以半暗型煤為主，夾矸多煤質(zhì)較差。工作面 煤層從煤軌向西至設(shè)計(jì)切眼，厚度逐漸變薄，且煤層中夾矸增多。煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 全煤含矸38層。單層厚0.030.8m。煤層產(chǎn)狀：走向105135，傾向SW, 傾角：9 15，一般 11.5 。圖1 21220工作面巷道布置平面示意圖1延深輔助皮帶下山1區(qū)回風(fēng)下山回風(fēng)平巷1.3煤層頂?shù)装鍘r層結(jié)構(gòu)特征偽頂為泥巖，厚度0.050.2m，灰黑色，含碳量高，具滑面，極易冒落； 直接頂為泥巖，厚度1.04.9

4、m,灰一深灰色泥巖、疏松易冒落；老頂為泥巖， 厚度31.532.6m,深灰色一灰黑色，致密，塊狀構(gòu)造，含植物化石；直接底為 炭質(zhì)泥巖，厚度4.07.9m，灰黑色，具滑面，局部夾多層薄煤線，松軟，遇水 易膨脹；泥巖老頂之上為一組煤，厚度 8.61m左右，其中1 2煤厚0.10.8m, 黑色，半暗型，塊狀構(gòu)造；1 1煤厚01.64m,黑色，半亮型，以亮煤為主； 一組煤頂板為泥砂巖互層厚 5.588.66m，深灰色，致密，斷口平整，發(fā)育隱水 平層理，砂巖：灰色，含粘土質(zhì)，夾細(xì)砂巖條帶狀裂紋，顯示波狀及渾濁狀層理； 一組煤之上為侏羅系中統(tǒng)上段和侏羅系上統(tǒng)巨厚礫巖層厚680.2708.7m，礫石成份較雜

5、，以灰色、淺灰色、紫灰色石英砂巖、石英巖為主，含火成巖、石灰?guī)r 礫石。礫徑大小不均，小者僅數(shù)毫米，一般在310cm之間，最大可達(dá)27cm磨圓度為次圓、次棱角狀，磚紅色砂泥質(zhì)膠結(jié)物；侏羅系之上直接被第四系松散 沉積層覆蓋，厚12.818.5m,為土黃色、棕紅色粘土、砂質(zhì)粘土、多含砂姜， 底部通常為粘土質(zhì)砂姜和礫石；老底為泥巖、細(xì)一中砂巖和礫巖，厚度29.736.2m，泥巖：灰一灰黑色，含粘土質(zhì)較多，塊狀結(jié)構(gòu)，含少量根化石及少量滑 面。砂巖：灰色，長(zhǎng)石、石英細(xì)砂巖夾泥巖條帶，硅泥質(zhì)膠結(jié)。礫巖：淺灰色。 礫石主要成份為淺灰色石英砂巖，泥砂質(zhì)基底式膠結(jié)。附圖2:煤系地層綜合柱狀圖1.4水文地質(zhì)情況水文

6、地質(zhì)條件中等，地表無(wú)威脅性水源。在21200工作面回采過(guò)程中，老頂 砂礫巖水順采后裂隙進(jìn)入工作面采空區(qū)，在下巷積聚。根據(jù)此情況分析，預(yù)計(jì) 21220工作面上巷掘進(jìn)中可能會(huì)出現(xiàn)老頂砂礫巖水順裂隙滲出，引起巷道頂板淋 水和巷幫滲水。在21200工作面采空區(qū)低洼處有一定量積水，上巷掘進(jìn)期間，要制定探放水措施，及時(shí)對(duì)21200工作面采空區(qū)積水進(jìn)行探放，并及時(shí)完善排水系 統(tǒng)，保證排水能力。1.5地質(zhì)構(gòu)造本工作面地質(zhì)構(gòu)造較簡(jiǎn)單，在21200工作面下巷掘進(jìn)時(shí)揭露2條正斷層，落 差分別為0.4m和1.5m，預(yù)計(jì)該斷層會(huì)延伸到本工作面上巷，掘進(jìn)中會(huì)揭露該斷層。本工作面距地表較深，頂板壓力大，煤層節(jié)理發(fā)育。1.6

7、 21200工作面地表沉陷情況21200工作面對(duì)應(yīng)地表由于采動(dòng)塌陷、回填復(fù)墾，現(xiàn)地表裂縫不明顯。根據(jù) 21132工作面巖移觀測(cè)結(jié)果推斷：21200工作面的最大下沉量約為 600mm 1.7巷道支護(hù)及施工工藝本工作面上下巷均采用全斷面錨網(wǎng)索架36U-6.0m三心拱可縮性支架配合液壓抬棚復(fù)合支護(hù)，棚距0.8m,凈斷面18.5m2;進(jìn)切眼采用錨網(wǎng)索架工字鋼梯 形棚架n型梁?jiǎn)误w柱雙抬棚抬棚復(fù)合支護(hù)；擴(kuò)切眼采用錨網(wǎng)索架工字鋼梯形棚架n型梁?jiǎn)误w柱雙抬棚復(fù)合支護(hù)，切眼凈斷面22.5m2。均采用綜掘機(jī)掘進(jìn)，切眼采用二次成巷施工工藝。在各重點(diǎn)沖擊危險(xiǎn)區(qū)域采取增強(qiáng)支護(hù)強(qiáng)度結(jié)合礦壓顯現(xiàn) 和現(xiàn)場(chǎng)情況，采取縮小支架棚距

8、和錨桿索間排距、加大錨索長(zhǎng)度等措施，提高抗沖擊能力。圖2 煤層地系綜合柱狀圖巖層名稱層序1侏234羅系5中統(tǒng).-1 -L6義7馬組柱狀圖1： 200爭(zhēng)百層厚m累厚最小-最大般泥砂巖互層-.Q6C-0.1粉砂巖1 2煤泥巖2-3煤泥巖：淺灰色。夾灰色細(xì)砂巖薄層，致密，發(fā) 育水平層理。鋸齒狀含植物碎屑化石及瘤狀黃鐵 礦結(jié)核。1-1煤:黑色，半亮型，夾鏡煤條帶，質(zhì)硬，夾 矸為0.06m粉砂巖0.06m細(xì)砂巖。深灰色。致密，發(fā)育水平層理，局部含炭質(zhì)多。 含植物碎屑化石及炭化植物碎屑。煤1-2黑色，光亮型，塊狀礦物質(zhì)。深灰色一一灰黑色，致密，塊狀構(gòu)造，含植物 化石。頂部含少量紫斑，貝殼斷口。下半部常夾

9、棕灰色菱鐵礦薄層，局部菱鐵礦密集。底部與煤 層之間常夾一薄層炭質(zhì)泥巖，極易冒落。黑色，塊狀硬質(zhì)煤。煤層中含多層泥巖夾矸, 結(jié)構(gòu)復(fù)雜。煤質(zhì)變化大，上半部以半亮型煤為主, 煤質(zhì)較好；下半部以半暗型煤為主，灰分高，夾 矸多，煤質(zhì)較差。/ /F/ /=； 1 o OCOQ ao O7.7 -36 2炭質(zhì)泥巖泥砂巖互層灰黑色，具滑面，局部夾多層薄煤線，松 軟，遇水易膨脹。礫巖泥巖：灰一灰黑色，含粘土質(zhì)較多，塊狀結(jié) 構(gòu)，含少量根化石及少量滑面，常夾薄層炭質(zhì)泥 巖。細(xì)砂巖：灰色。長(zhǎng)石、石英細(xì)砂巖夾泥巖條 帶，硅泥質(zhì)膠結(jié)。多含瘤狀顯狀結(jié)核。局部富含， 發(fā)育斜波狀層理淺灰色,礫石主要成份為淺灰色石英砂巖，礫 徑

10、一般3-5cm,最大13cm磨圓度為次圓狀，泥砂 質(zhì)基底式膠結(jié)。局部礫石膠結(jié)處含晶粒狀 FeS2。2、沖擊危險(xiǎn)性程度評(píng)價(jià)根據(jù)?義煤集團(tuán)公司沖擊地壓危險(xiǎn)程度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)試行?，結(jié)合我礦實(shí)際， 分別采用沖擊地壓發(fā)生可能性指數(shù)診斷法、 沖擊傾向評(píng)價(jià)法、經(jīng)驗(yàn)類比法及綜合 指數(shù)法等對(duì)21220工作面沖擊地壓危險(xiǎn)程度進(jìn)行評(píng)價(jià)。2.1按沖擊地壓發(fā)生可能性指數(shù)診斷法1、采動(dòng)應(yīng)力場(chǎng)分布規(guī)律T maX=krH 1-1 式中：C max采掘面最大應(yīng)力，MRr 上覆巖層平均密度，一般取 2.5 x 104N/m3；H 采深，m;取815m;K 煤層上應(yīng)力集中系數(shù)，根據(jù)理論和礦山壓力分布的一般規(guī)律， 應(yīng)力集中系數(shù)為2;在放

11、頂煤采場(chǎng)如果出現(xiàn)較大塑形區(qū)，可取 1.61.8 ;在頂板 出現(xiàn)來(lái)壓或煤柱等特殊條件時(shí)，一般取2.53.5 ;根據(jù)理論和礦山壓力分布的一般規(guī)律，取2。貝21220工作面最大應(yīng)力為40.75MP&2、測(cè)定煤巖體沖擊傾向性根據(jù)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)所做?常村煤礦煤巖樣沖擊傾向性鑒定?采樣地點(diǎn)為21132工作面，所采煤層沖擊傾向性實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果，煤層的沖擊傾向性指數(shù) Wet 彈性能指數(shù)為9.88。3、應(yīng)力和沖擊傾向性對(duì)“發(fā)生沖擊地壓事件的隸屬度1應(yīng)力隸屬度Uic0.51c，I c 1.0UIc= lc- 0.5 1.0Ic15(1-2)(1-3)1.0, I c 15,krH Ic=-式中：ct c 煤層單軸抗

12、壓強(qiáng)度，MPa取11.48MP。貝由1-1式得出21220最大應(yīng)力為39.3MPa,由1-3式求得Ic為3.55， 由1-2式求得Uc取值為1.0。2沖擊傾向性對(duì)“發(fā)生沖擊地壓事件的隸屬度Uwet0.5wetwet 2.0Uwet= 0.133wet 0.333 2.01c 5.01.0煤層沖擊傾向性指數(shù)Wet彈性指數(shù)wet 5.(1-4)為9.88 ,貝U Uwet由1-4式取Uwet為1.0。4、沖擊地壓發(fā)生的可能性指數(shù) UwetUic(1- 5)那么，U=1。5、沖擊地壓發(fā)生的可能性表1-1沖擊地壓發(fā)生可能性評(píng)價(jià)指標(biāo)U00.60.6 0.80.8 0.90.9 1.0可能性不可能可能很可

13、能能夠經(jīng)驗(yàn)算21220工作面發(fā)生沖擊地壓可能性指數(shù)為,21220工作面具備發(fā)生沖擊地壓的可能性。2.2沖擊傾向性評(píng)價(jià)法根據(jù)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)所做?常村煤礦煤巖樣沖擊傾向性鑒定?采樣地點(diǎn)為21132工作面，煤層煤樣的動(dòng)態(tài)破壞時(shí)間為 79.9ms,沖擊能量指數(shù)為3.25，彈 性能指數(shù)為9.88，煤層上覆砂巖巖樣的彎曲能指數(shù) Uq為1.983kJ。表2-1煤的沖擊傾向性分類、指數(shù)分類指標(biāo)In無(wú)沖擊弱沖擊強(qiáng)沖擊動(dòng)態(tài)破壞時(shí)間DT /ms50050 500 50沖擊能指數(shù)KE 5.0彈性能量指數(shù)WET 5.0表2-2頂板沖擊傾向性分類、指數(shù)In川分類指標(biāo)無(wú)沖擊弱沖擊強(qiáng)沖擊彎曲能指數(shù) /KJUWQ1010 UWQ

14、100UWQ100根據(jù)表2-1評(píng)價(jià)煤層沖擊傾向性為弱沖擊傾向性；根據(jù)表 2-2評(píng)價(jià)頂板沖 擊傾向性為無(wú)沖擊傾向。2.3綜合指數(shù)法1、根據(jù)開(kāi)采地質(zhì)因素確定的沖擊礦壓危險(xiǎn)狀態(tài)等級(jí)評(píng)定的綜合指數(shù)Wt1。n1Wt1i m ax(3-1)式中Wt1采礦地質(zhì)因素確定的沖擊地壓危險(xiǎn)指數(shù)；Wimax表3-1中第i個(gè)地質(zhì)因素中的最大指數(shù)值;Wi采掘工作面周圍第i個(gè)地質(zhì)因素的實(shí)際指數(shù)；n1地質(zhì)因素的數(shù)目。表3-1地質(zhì)條件確定沖擊礦壓危險(xiǎn)等級(jí)序號(hào)因素沖擊礦壓危險(xiǎn)狀態(tài)影響因素沖擊地壓危險(xiǎn) 指數(shù)最大值實(shí)際沖擊地壓危險(xiǎn)指數(shù)1W該煤層發(fā)生過(guò)沖擊礦壓302W開(kāi)采深度223W頂板堅(jiān)硬厚巖層距煤層 50226W煤的抗壓強(qiáng)度 Rc

15、 0.95根據(jù)3-3表分析結(jié)果，21220工作面為中等沖擊工作面，在掘進(jìn)過(guò)程中必須 采取相應(yīng)的解危措施。2.4經(jīng)驗(yàn)類比分析法1、采深21220工作面最大采深840m具備發(fā)生沖擊地壓的深度條件。2、斷層21220工作面上巷掘進(jìn)期間預(yù)計(jì)揭露 F21200-1、F21200-3兩條斷層，是影 響上巷掘進(jìn)期間發(fā)生沖擊地壓的因素，特別是斷層面前后30m極易發(fā)生沖擊地壓。3、煤柱21220工作面切眼緊鄰常-躍井田邊界煤柱，煤柱邊界以西為躍進(jìn)煤田采空區(qū)，煤柱應(yīng)力集中，可能導(dǎo)致開(kāi)切眼及其附近巷道的沖擊地壓災(zāi)害。4、停米線和米空區(qū)21220工作面上巷沿21200采空區(qū)掘巷，上下巷外段分別在 21區(qū)延深煤柱 工作

16、面采空區(qū)下向?qū)嶓w煤掘進(jìn)，特別是在21200工作面停采線和里段開(kāi)切眼附近 以及21延深煤柱工作面西采空區(qū)邊緣等區(qū)域施工時(shí)，煤體受側(cè)向應(yīng)力和煤柱支 撐壓力以及擾動(dòng)等綜合作用，存在較高應(yīng)力集中，具有發(fā)生沖擊地壓的可能。5、鄰近的21200工作面回采期間沖擊地壓情況。21220上部為21200工作面，該工作面于 2022年4月開(kāi)始回采，2022年11 月回采完畢。在回采過(guò)程中，根據(jù) SOS微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)，每天發(fā)生104J (含 104J)以下能量的微震事件約25次，均無(wú)明顯破壞，其中該工作面下巷共發(fā) 生2次105J較大能量的微震事件，詳細(xì)情況如下：(1) 微震事件記錄 2022年1月14日23:1

17、5分，震源位置在21200下巷距設(shè)計(jì)停采線以里26m 處，能量為2.02 X 105J，震級(jí)為1.84級(jí)，破壞位置在工作面下端頭以外 120 160m范圍。 2022年6月24日10:22分，震源位置21200下巷距設(shè)計(jì)停采線以里90m 處，能量為3.20 X 105J，震級(jí)為1.95級(jí)，破壞位置距設(shè)計(jì)停采線以里 80120m 范圍，距工作面下端頭以外110150m(2) 現(xiàn)場(chǎng)破壞情況21200回采工作面發(fā)生的2次105J微震事件中，巷道有輕微震動(dòng)，巷道底板 有少量頂煤震落，底板底鼓量不明顯， 巷道兩幫無(wú)移近量，設(shè)備和支架未造成破 壞，人員無(wú)傷害，沒(méi)有影響生產(chǎn)。以此推斷，21220工作面煤體中

18、聚集一定的彈性能， 特別是下巷和局部高應(yīng) 力區(qū)域在掘進(jìn)期間受擾動(dòng)影響會(huì)加劇應(yīng)力集中，具備發(fā)生沖擊的危險(xiǎn)性。3、結(jié)論結(jié)合沖擊地壓發(fā)生可能性指數(shù)診斷法、沖擊傾向評(píng)價(jià)法、經(jīng)驗(yàn)類比法及綜合 指數(shù)法等分別對(duì)21220工作面沖擊地壓危險(xiǎn)程度進(jìn)行評(píng)價(jià)， 經(jīng)綜合分析，得出如 下結(jié)論：1、21220工作面存在沖擊危險(xiǎn)性。2、21220工作面沖擊地壓危險(xiǎn)等級(jí)為中等。3、上巷為沿空掘巷，布置在減壓區(qū)內(nèi)，應(yīng)力集中度相對(duì)較弱，屬弱沖 擊危險(xiǎn)區(qū)域。下巷和切眼均布置在實(shí)體煤中，受采深和煤柱以及擾動(dòng)影響，應(yīng) 力高，屬于中等沖擊危險(xiǎn)區(qū)域。4 、結(jié)合21220工作面巷道布置和局部高應(yīng)力分布，提前預(yù)測(cè)了 6個(gè)重 點(diǎn)沖擊危險(xiǎn)區(qū)域，在施工過(guò)程中必須重點(diǎn)監(jiān)控，超前防范。 附圖3： 21220工作 面沖擊危險(xiǎn)區(qū)域劃分示意圖沖擊危險(xiǎn)區(qū)域一：上巷口以里30180m區(qū)域。該區(qū)域受21200工作面停采 線附近集中應(yīng)力、21延深煤柱工作面采空區(qū)側(cè)向支承壓力、一條落差0.4m的F21200-3斷層影響，易發(fā)生沖擊地壓。沖擊危險(xiǎn)區(qū)域二：下巷口以里30130m區(qū)域。該區(qū)域受21延深煤柱工作面 采空區(qū)側(cè)向支承壓力影響，沖擊危險(xiǎn)性較大。沖擊危險(xiǎn)區(qū)域三： 上巷500600m區(qū)域。上巷掘進(jìn)至 548m 揭露F