沖擊地壓事故的預(yù)防和處理

沖擊地壓事故的預(yù)防和處理

井下煤巷掘進(jìn)工作面受埋深、地質(zhì)構(gòu)造、煤層及頂?shù)装逦锢硇再|(zhì)影響，處于較高的靜載應(yīng)力水平，隨著掘進(jìn)、頂板運(yùn)動(dòng)等多因素疊加影響，易發(fā)生沖擊地壓顯現(xiàn)現(xiàn)象，造成巷道底鼓、炸幫、頂板下沉、錨桿、錨索拉斷等情況，嚴(yán)重時(shí)可造成設(shè)備損壞，威脅職工生命財(cái)產(chǎn)安全。

第一節(jié)沖擊地壓事故的隱患分析

一、埋深大，應(yīng)力集中現(xiàn)象明顯

當(dāng)前工作面順槽掘進(jìn)期間，煤層雖然具有礦壓顯現(xiàn)，但由于煤體應(yīng)力不大，未能達(dá)到臨界破壞條件，因而不會(huì)出現(xiàn)動(dòng)力災(zāi)害事故。隨著掘進(jìn)深度的加大，煤巖體中聚積的彈性能也因此增加，礦壓顯現(xiàn)程度將不斷升高。整體來看，xx井田范圍內(nèi)煤層埋深呈西部大，東部小的趨勢(shì)。井田大部分區(qū)域埋深均遠(yuǎn)超xx礦區(qū)沖擊地壓臨界深度。尤其xx背斜軸部西側(cè)及井田東南部區(qū)域，煤層埋深接近1000m。xx煤礦受大埋深影響，沖擊地壓危險(xiǎn)性會(huì)明顯增強(qiáng)。

二、煤層厚度變化造成應(yīng)力集中程度高

井田范圍內(nèi)2煤、5煤及8煤層厚度變化較小，規(guī)律穩(wěn)定，但也出現(xiàn)了煤層局部缺失，出現(xiàn)無煤區(qū)，無煤區(qū)邊緣區(qū)域?qū)儆诿簩雍穸茸兓瘞В瑒?shì)必存在應(yīng)力局部集中，沖擊地壓危險(xiǎn)性會(huì)明顯增強(qiáng)。其次，在煤層等厚線圖中，曲線密集位置煤層厚度變化較大，也容易形成高應(yīng)力集中區(qū)。在采掘過程中應(yīng)加強(qiáng)高應(yīng)力集中區(qū)域的地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，以提高沖擊危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性。

煤層頂板堅(jiān)硬層巖層對(duì)沖擊地壓的影響

在xx背斜軸部副井及井田西南部，2煤層頂板近距離出現(xiàn)厚度超過36m的半堅(jiān)硬型巖層，盡管該類砂巖強(qiáng)度不高，但由于厚度較大，容易積聚較大能量而引起沖擊地壓的發(fā)生。井田內(nèi)其他大部分區(qū)域，在煤層上方50m范圍，出現(xiàn)多層較薄的砂質(zhì)泥巖、泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，強(qiáng)度不高，未出現(xiàn)厚硬頂板。總體來講，再出現(xiàn)較厚半堅(jiān)硬型頂板區(qū)域，頂板因素會(huì)造成沖擊地壓危險(xiǎn)性明顯增強(qiáng)。

地質(zhì)構(gòu)造對(duì)沖擊地壓的影響

根據(jù)xx井田煤炭勘探報(bào)告，井田主要受xx背斜和里河向斜控制，兩條構(gòu)造走向大致相同，兩翼傾角較小。其余6個(gè)褶曲均為長(zhǎng)度1km左右的寬緩構(gòu)造。未發(fā)現(xiàn)斷層吉祥和巖漿活動(dòng)。整體上構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，一般在無斷層構(gòu)造參與下，寬緩的褶曲對(duì)礦井的沖擊危險(xiǎn)性影響不大。預(yù)計(jì)再未來的采掘過程中，會(huì)不斷揭露構(gòu)造，應(yīng)引起重視。

多煤層開采影響因素

根據(jù)礦井勘探鉆孔資料，由于煤層間距較小，先采煤層的遺留煤柱對(duì)后采煤層將會(huì)造成較大影響，導(dǎo)致其局部應(yīng)力集中的出現(xiàn)。在開采設(shè)計(jì)中，需對(duì)上、下部煤層進(jìn)行統(tǒng)籌考慮，避免遺留煤柱對(duì)后續(xù)開采造成影響。

第二節(jié)沖擊地壓事故的處理措施

一、沖擊地壓監(jiān)測(cè)方法

xx礦井下一步將形成了以“微震系統(tǒng)、應(yīng)力在線、礦壓監(jiān)測(cè)”三大沖擊地壓防治監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為輔助監(jiān)測(cè)手段，以鉆屑法為主要監(jiān)測(cè)手段的監(jiān)測(cè)體系，完善了礦井防沖監(jiān)測(cè)機(jī)制，提高監(jiān)測(cè)預(yù)警的準(zhǔn)確性，為有針對(duì)性的采取防范措施奠定了基礎(chǔ)。

1、微震監(jiān)測(cè)：通過安裝布置ARAMISM/E微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)全礦范圍內(nèi)的沖擊地壓危險(xiǎn)狀況，掌握礦井沖擊地壓危險(xiǎn)程度，有效預(yù)防沖擊地壓事故的發(fā)生。通過該系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)整個(gè)礦區(qū)內(nèi)微震時(shí)間的震源位置、發(fā)生時(shí)間、釋放的能量，進(jìn)而統(tǒng)計(jì)礦區(qū)微震活動(dòng)的強(qiáng)弱和頻率，對(duì)于作業(yè)影響范圍內(nèi)微震事件頻發(fā)區(qū)域，采用鉆屑法進(jìn)一步監(jiān)測(cè)，若煤粉量超標(biāo)，則應(yīng)立即停止該區(qū)域生產(chǎn)作業(yè)，撤出人員，實(shí)施解危措施。

2、應(yīng)力監(jiān)測(cè)：應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一套配合鉆屑法實(shí)現(xiàn)沖擊危險(xiǎn)預(yù)警的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。井下采集儀連接40路壓力變送器，對(duì)煤層不同深度的壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，變送器通過組更換隨開采面的推進(jìn)而延伸監(jiān)測(cè)區(qū)域。采集到的壓力模擬數(shù)據(jù)經(jīng)過采集控制處理中心轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，通過以太網(wǎng)和光纖送到井上監(jiān)測(cè)中心，監(jiān)測(cè)中心針對(duì)分色預(yù)警值形成云圖并進(jìn)行危險(xiǎn)判斷，實(shí)現(xiàn)沖擊地壓的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警。

3、礦壓監(jiān)測(cè)：礦壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要用于煤礦綜采工作面的支護(hù)工作阻力在線監(jiān)測(cè)，壓力監(jiān)測(cè)分站可現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)顯示支架工作阻力、最大工作阻力。無線數(shù)據(jù)傳輸分站控制巡測(cè)下位壓力監(jiān)測(cè)分站，數(shù)據(jù)傳輸分站的數(shù)據(jù)通過有線的形式發(fā)送到上位監(jiān)測(cè)主站。通過連續(xù)監(jiān)測(cè)支架的工作阻力，可以分析頂板的周期來壓規(guī)律，為工作面的安全、高效生產(chǎn)提供決策依據(jù)。

4、鉆屑法：使用鉆機(jī)進(jìn)行鉆屑，每鉆進(jìn)1m測(cè)量一次煤粉量，并現(xiàn)場(chǎng)填寫《煤粉量監(jiān)測(cè)記錄表》，若煤粉量超標(biāo)，應(yīng)立即匯報(bào)防沖辦、調(diào)度室，現(xiàn)場(chǎng)再進(jìn)行校驗(yàn)，確定具有沖擊地壓危險(xiǎn)后立即停止生產(chǎn)，撤出人員，圈定沖擊危險(xiǎn)區(qū)域，實(shí)施解危措施，解危后經(jīng)校驗(yàn)無沖擊危險(xiǎn)時(shí)方可恢復(fù)生產(chǎn)。

二、沖擊地壓防治措施

對(duì)預(yù)測(cè)有沖擊地壓危險(xiǎn)的區(qū)域必須采取大直徑鉆孔卸壓、爆破卸壓、頂板預(yù)裂等措施進(jìn)行解危，然后再用鉆屑法檢驗(yàn)卸壓效果，直至消除沖擊地壓危險(xiǎn)。

1、大直徑鉆孔卸壓

鉆孔卸壓是利用高應(yīng)力條件下，煤層中積聚的彈性能來破壞鉆孔周圍的煤體，使煤層卸壓、釋放能量，消除沖擊地壓危險(xiǎn)。

2、爆破卸壓

爆破卸壓是對(duì)已形成沖擊地壓危險(xiǎn)的煤體實(shí)施鉆孔爆破，以減緩或消除其沖擊地壓危險(xiǎn)的一種解危措施。

3、頂板預(yù)裂

頂板預(yù)裂是通過爆破或高壓水的方式切斷頂板連續(xù)性，促進(jìn)堅(jiān)硬頂板斷裂，釋放頂板壓力，減少大面積懸頂對(duì)工作面前方煤體的壓覆力，同時(shí)促使工作面?zhèn)认蝽敯甯呒袘?yīng)力區(qū)域向深部轉(zhuǎn)移，進(jìn)而減弱沖擊地壓危險(xiǎn)。

4、其它技術(shù)性預(yù)防和管理措施

（1）具有沖擊地壓危險(xiǎn)的采掘工作面進(jìn)行采掘作業(yè)時(shí)，必須進(jìn)行沖擊地壓危險(xiǎn)評(píng)價(jià)，編制沖擊地壓防治設(shè)計(jì)，制定相應(yīng)的防治措施，并符合《煤礦安全規(guī)程》《防治煤礦沖擊地壓細(xì)則》等有關(guān)文件規(guī)定。

（2）堅(jiān)持對(duì)回采工作面進(jìn)行礦壓監(jiān)測(cè)，并進(jìn)行科學(xué)分析，總結(jié)初次來壓、周期來壓規(guī)律，使之成為確定沖擊地壓危險(xiǎn)性的重要依據(jù)。

（3）優(yōu)化設(shè)計(jì)，按合理順序開采，在向斜構(gòu)造和盆地構(gòu)造中，應(yīng)盡量從軸部和盆底開始回采；采區(qū)一翼內(nèi)各工作面必須向同一方向推進(jìn)，嚴(yán)禁相向回采,避免形成孤島煤柱。

（4）開采具有沖擊地壓危險(xiǎn)的煤層，應(yīng)盡量采用全部垮落法管理頂板，選擇不留煤柱、少掘巷道、避免大面積懸頂?shù)牟擅悍椒ā?/p>

（5）停產(chǎn)3天及以上的采掘工作面恢復(fù)生產(chǎn)前應(yīng)進(jìn)行沖擊危險(xiǎn)性鑒定，有沖擊地壓危險(xiǎn)時(shí)必須進(jìn)行解危處理。

三、沖擊地壓事故隱患的處理措施

1、沖擊地壓預(yù)警條件

當(dāng)作業(yè)地點(diǎn)出現(xiàn)以下情況之一的，經(jīng)相關(guān)人員確認(rèn)具有沖擊地壓危險(xiǎn)后，應(yīng)立即啟動(dòng)沖擊地壓應(yīng)急預(yù)案。

（1）生產(chǎn)過程中煤炮頻繁，有明顯震感，結(jié)合微震及其他監(jiān)測(cè)手段綜合判定工作面具有沖擊地壓危險(xiǎn)。

（2）出現(xiàn)煤體突出、巷道突然底鼓、兩幫移近等異常動(dòng)力現(xiàn)象。

（3）工作面頂板壓力持續(xù)升高，支架安全閥開啟數(shù)量超過10%，采空區(qū)出現(xiàn)“悶雷”聲。

（4）煤粉量監(jiān)測(cè)嚴(yán)重超標(biāo)或出現(xiàn)卡鉆、吸鉆等動(dòng)力現(xiàn)象，經(jīng)確認(rèn)有沖擊地壓危險(xiǎn)。

（5）應(yīng)力在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到一組及以上應(yīng)力計(jì)出現(xiàn)紅色預(yù)警，并且在該區(qū)域施工煤粉鉆校驗(yàn)超標(biāo)或動(dòng)壓現(xiàn)象明顯。

（6）應(yīng)力在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有連續(xù)兩組及以上應(yīng)力計(jì)出現(xiàn)黃色預(yù)警，并且該區(qū)域煤粉量監(jiān)測(cè)超標(biāo)或動(dòng)壓現(xiàn)象明顯。

（7）同一作業(yè)范圍2小時(shí)內(nèi)發(fā)生3次及以上能級(jí)大于103J的微震事件。

（8）同一作業(yè)范圍2小時(shí)內(nèi)發(fā)生2次及以上能級(jí)大于104J的微震事件。

（9）同一作業(yè)范圍發(fā)生1次能級(jí)大于105J的微震事件。

（10）經(jīng)微震趨勢(shì)分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)壓顯現(xiàn)現(xiàn)象，判定作業(yè)區(qū)域內(nèi)具有沖擊地壓危險(xiǎn)。

2、預(yù)警方式、方法

當(dāng)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)達(dá)到預(yù)警條件時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)工作人員應(yīng)立即就近使用電話、無線小靈通等方式方法向礦調(diào)度室發(fā)出預(yù)警。

3、信息發(fā)布程序

當(dāng)?shù)V值班調(diào)度員接到預(yù)警電話后，應(yīng)立即采用電話、廣播語(yǔ)音系統(tǒng)、調(diào)度通訊系統(tǒng)等直接通知受危害威脅區(qū)域人員安全撤離。

4、沖擊地壓事故現(xiàn)場(chǎng)處置措施

（1）發(fā)生沖擊地壓事故后，現(xiàn)場(chǎng)有關(guān)人員應(yīng)立即啟動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)處置方案，組織開展自救和互救，并立即向礦調(diào)度室和本區(qū)隊(duì)值班室匯報(bào)。報(bào)告內(nèi)容簡(jiǎn)單、扼要，盡可能說明事故性質(zhì)、地點(diǎn)、范圍、主要原因和傷亡情況，并保持與礦調(diào)度室的聯(lián)系。

（2）礦調(diào)度室接到井下事故匯報(bào)后，調(diào)度員立即通過井下語(yǔ)音廣播系統(tǒng)、無線通訊系統(tǒng)、調(diào)度通訊系統(tǒng)等，3分鐘通知到井下所有可能受事故波及區(qū)域人員撤離。

（3）處理沖擊地壓事故過程中，搶救人員要有專人檢查瓦斯和觀察頂板情況，并保證退路暢通。

（4）迅速恢復(fù)被摧垮、嚴(yán)重變形區(qū)域正常通風(fēng)。如一時(shí)不能恢復(fù)，則必須利用壓風(fēng)管、水管或打鉆的方法向被埋壓或截堵區(qū)內(nèi)的人員供給新鮮空氣。

（5）采用微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、鉆屑法對(duì)沖擊地壓事故區(qū)域及其周邊進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，應(yīng)立即向應(yīng)急救援指揮部匯報(bào)。

（6）在發(fā)生沖擊地壓事故的周邊區(qū)域采取卸壓解危措施，防止二次事故的發(fā)生。

（7）在處理過程中必須由外向里加強(qiáng)支護(hù)，清理出搶救人員的通道，必要時(shí)可以向遇難人員處開掘?qū)Ｓ眯∠锏馈?/p>

（8）在搶救中如遇有大塊巖石，不允許用爆破法進(jìn)行處理，應(yīng)盡量繞開。如果威脅到遇難人員，則可用千斤頂?shù)裙ぞ咭苿?dòng)巖石，救出遇難人員。

（9）在搶救事故期間，應(yīng)隨時(shí)向應(yīng)急救援指揮部匯報(bào)災(zāi)區(qū)狀況和救災(zāi)工作的進(jìn)展情況（如現(xiàn)有搶救力量、人員的情緒及身體