煤巖層沖擊傾向性的研究及重要性

胡智勇

（鄭州煤電股份有限公司告成煤礦，河南 鄭州 452477）

《防治煤礦沖擊地壓細(xì)則》第三十七條規(guī)定：在無沖擊地壓煤層中的三面或四面被采空區(qū)所包圍的區(qū)域開采或回收煤柱時，必須進(jìn)行沖擊危險性評價、制訂防沖專項措施，并組織專家論證通過后方可開采。

一、礦井基本情況

（一）礦井地質(zhì)情況

告成煤礦屬于登封煤田，為華北沉積類型，地層發(fā)育較全，自下而上依次沉積有古生界寒武系、奧陶系中統(tǒng)馬家溝組、石炭系上統(tǒng)本溪組和太原組、二疊系，中生界三疊系，新生界古近系及第四系。缺失古生界奧陶系上、下統(tǒng)、志留系、泥盒系、石炭系下統(tǒng)，中生界侏羅系、白堊系，新生界新近系。

告成煤礦屬于登封煤田，登封煤田位于昆侖-秦嶺緯向構(gòu)造帶北支東段，夾持于嵩山和箕山兩大背斜之間，總體呈一寬緩的不完整向斜。構(gòu)造形式以斷裂為主，褶皺次之。蘆店-大金店滑動構(gòu)造是該煤田的一種特殊的構(gòu)造形式，主要表現(xiàn)為滑動斷裂上盤巖體脫離下盤而獨立運動覆蓋于較老地層之上。

告成煤礦含煤地層自老而新有石炭系本溪組、太原組和二疊系山西組、下石盒子組、上石盒子組，地層總厚705.55m，含煤20 層，厚11.65m，含煤系數(shù)1.65%。全區(qū)可采及大部可采煤層僅有二1 和一1 兩層，平均厚5.86m，可采含煤系數(shù)0.83%。

告成煤礦二1 號煤層位于山西組底部，下距太原組頂界3～5m，直接頂板為大占砂巖，上距砂鍋窯砂巖69m。煤厚為0～18.23m，平均厚度4.78m。煤層取樣點附近頂板巖層分布如圖1.1 所示。

（二）煤巖層沖擊地壓傾向性分析依據(jù)

2016 年修訂的新版《煤礦安全規(guī)程》第二百二十六條規(guī)定有下列情況之一的，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行煤巖沖擊傾向性鑒定：1.有強(qiáng)烈震動、瞬間底（幫）鼓、煤巖彈射等動力現(xiàn)象的；2.埋深超過400m 的煤層，且煤層上方100m 范圍內(nèi)存在單層厚度超過10m 的堅硬巖層；3.相鄰礦井開采的同一煤層發(fā)生過沖擊地壓的；4.沖擊地壓礦井開采新水平、新煤層。

告成煤礦二1 號煤層埋深超過400m，其地質(zhì)報告中顯示頂板上方100m 范圍存在單層厚度超過10m 的堅硬巖層，參照新版《煤礦安全規(guī)程》的要求，同時為摸清二1 號煤層及其頂板巖層的沖擊傾向性這一固有屬性的具體情況，進(jìn)一步為礦井預(yù)測及防治沖擊地壓等煤巖動力災(zāi)害做準(zhǔn)備。

二、煤巖層沖擊傾向性分析

（一）煤巖層沖擊傾向性分析內(nèi)容

1.利用TAW-2000 型電液伺服試驗機(jī)及其配套的高速計算機(jī)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)、引伸計、載荷和位移傳感器等裝置，對告成煤礦二1 號煤的動態(tài)破壞時間、彈性能量指數(shù)、沖擊能量指數(shù)、單軸抗壓強(qiáng)度進(jìn)行測試，綜合判定二1 號煤層的沖擊傾向性。2.在測試二1 號煤層頂板巖層的自然塊體密度、單軸抗拉強(qiáng)度、彈性模量的基礎(chǔ)上，計算煤層頂板各分層巖層的彎曲強(qiáng)度，依此計算其彎曲能量指數(shù)，判定二1 號煤層頂板巖層沖擊傾向性。

（二）煤巖層沖擊傾向性分析指標(biāo)

1.煤的沖擊傾向性的強(qiáng)弱，一般根據(jù)4 個測定的指數(shù)進(jìn)行綜合衡量：動態(tài)破壞時間；彈性能量指數(shù)；沖擊能量指數(shù)；單軸抗壓強(qiáng)度。煤的沖擊傾向性按其指數(shù)大小分3 類：無、弱、強(qiáng)。

2.頂板巖層的沖擊傾向性按其指數(shù)的大小分3 類，見表2.2。

表2.2 頂板巖層沖擊傾向性分類標(biāo)準(zhǔn)

三、結(jié)論

告成煤礦從建礦投入生產(chǎn)以來從未發(fā)生過煤巖層沖擊性，根據(jù)告成煤礦二1 號煤層及其頂板巖層的無沖擊傾向性鑒定結(jié)果，故告成煤礦在工作面布置時盡量避免留設(shè)孤島工作面，同時在開采孤島工作面或孤島煤柱時，應(yīng)嚴(yán)格按照《煤礦安全規(guī)程》和《防治煤礦沖擊地壓細(xì)則》中的規(guī)定執(zhí)行。

四、煤巖層沖擊傾向性研究的目的及重要性

為了深入貫徹落實習(xí)近平總書記關(guān)于2018 年山東龍鄆煤業(yè)“10.20”重大沖擊地壓事故重要批示精神，進(jìn)一步樹牢安全發(fā)展理念，站在做到“兩個維護(hù)”的高度，我們一定要深化煤礦沖擊地壓災(zāi)害防治工作，有效防范和堅決遏制煤礦沖擊地壓事故，為告成煤礦的安全生產(chǎn)和持續(xù)發(fā)展奠定牢固可靠的基礎(chǔ)。