新安煤礦二水平?jīng)_擊地壓和礦震特點(diǎn)初探

李天寶

摘要：新安煤礦進(jìn)入二水平回采時(shí)，隨著煤礦開采向深部轉(zhuǎn)移，出現(xiàn)了沖擊地壓和礦震現(xiàn)象，筆者經(jīng)過多年的現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)及向?qū)＜医淌趯W(xué)習(xí)沖擊地壓知識(shí)，總結(jié)出二水平?jīng)_擊地壓和礦震特點(diǎn)，以便為類似礦井今后的防沖工作提供參考意見。

關(guān)鍵詞：沖擊地壓;礦震;特點(diǎn)

引言

煤礦沖擊地壓是指煤礦井巷或工作面周圍煤（巖）體由于彈性變形能的瞬時(shí)釋放而產(chǎn)生的突然、劇烈破壞的動(dòng)力現(xiàn)象，常伴有煤（巖）體瞬間位移、拋出、巨響及氣浪等。

沖擊地壓經(jīng)常造成支架折損、片幫冒頂、巷道堵塞、人員傷亡，并產(chǎn)生巨大的響聲和巖體震動(dòng)，震動(dòng)時(shí)間從幾秒到幾十秒，沖出的煤巖從幾噸到幾百噸，對(duì)安全生產(chǎn)威脅巨大。

龍煤集團(tuán)雙鴨山分公司隨著煤礦開采向深部轉(zhuǎn)移，沖擊地壓?jiǎn)栴}勢(shì)必將更加嚴(yán)重、突出。

礦震是礦區(qū)內(nèi)在區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)和采礦活動(dòng)作用影響下使采區(qū)和周圍應(yīng)力處于失調(diào)不穩(wěn)的異常狀態(tài)，在局部地區(qū)積累了一定能量后以沖擊或重力等作用方式釋放出來而產(chǎn)生的巖層震動(dòng)。

沖擊地壓是巖體震動(dòng)集合中的子集;每一次沖擊地壓的發(fā)生都與巖體震動(dòng)有關(guān)，但并非每一次巖體震動(dòng)都會(huì)引發(fā)沖擊地壓。事實(shí)上在發(fā)生沖擊地壓以前煤巖體內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)礦震這些信號(hào)是分析沖擊地壓危險(xiǎn)的重要信息。

要了解新安煤礦沖擊地壓及礦震的特點(diǎn)首先需要了解新安煤礦的相關(guān)情況。

1礦井概況

新安煤礦1984年投產(chǎn)，井田位于雙鴨山市友誼縣境內(nèi)，地表標(biāo)高+86.8～+150.3米。走向長(zhǎng)度6.8公里，傾向長(zhǎng)度4公里，面積26.9平方公里。2020年7月根據(jù)《關(guān)于科學(xué)確定災(zāi)害嚴(yán)重礦井生產(chǎn)能力核定工作的通知》（安委辦發(fā)【2020】28號(hào)）文件要求，復(fù)核生產(chǎn)能力為150萬噸/年。

新安煤礦為集中斜井、水平大巷、區(qū)段石門開拓，共劃分二個(gè)水平，一水平設(shè)在-200米標(biāo)高，上限+30米，下限-350米;二水平設(shè)在-500米標(biāo)高，上限-350米，下限-700米。劃分八個(gè)采區(qū)，一水平五個(gè)采區(qū)，二水平三個(gè)采區(qū)，均為采區(qū)上下山布置。目前礦井主要在二水平回采。2020年末，剩余地質(zhì)儲(chǔ)量1.74億噸，可采儲(chǔ)量9055萬噸。

2煤巖層沖擊傾向性鑒定情況

2013、2014年煤炭科學(xué)研究總院安全檢測(cè)中心，對(duì)礦井六采區(qū)6層、8層、8上層、10層、12層的煤巖樣進(jìn)行了沖擊傾向性鑒定：8上層煤具有強(qiáng)沖擊傾向性，其它煤層均具有弱沖擊傾向性。這五層煤的頂板均為弱沖擊傾向性頂板巖層，8層、10層煤底板均為弱沖擊傾向性底板巖層。

2018年9月，山東科技大學(xué)采礦工程研究院，對(duì)礦井9層、10下層、20層進(jìn)行了沖擊危險(xiǎn)性鑒定：這三層煤的煤層、頂板巖層和底板巖層沖擊傾向性均屬于Ⅱ類，即為弱沖擊傾向性。

2019年山東科技大學(xué)對(duì)礦井各煤層進(jìn)行了沖擊危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)：6層一水平二采區(qū)整體具有弱沖危險(xiǎn)性，6層二水平七、八采區(qū)整體上具有中等沖擊危險(xiǎn)性，8上層二水平七采區(qū)整體上具有中等沖擊危險(xiǎn)性，8層一水平一采區(qū)整體具有弱沖危險(xiǎn)性，8層二水平七、八采區(qū)整體上具有中等沖擊危險(xiǎn)性，9層一水平一采區(qū)整體具有弱沖危險(xiǎn)性，10層一水平二采區(qū)整體具有弱沖危險(xiǎn)性，10層二水平七、八采區(qū)整體上具有中等沖擊危險(xiǎn)性，10下層二水平六采區(qū)整體具有弱沖危險(xiǎn)性，20層二水平六采區(qū)整體具有弱沖危險(xiǎn)性。

3礦井、水平、采區(qū)危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

礦井具有沖擊地壓危險(xiǎn)性，礦井的兩個(gè)水平具有弱沖擊危險(xiǎn)性;

二水平的六、七、八三個(gè)采區(qū)均具有弱沖擊危險(xiǎn)性。

4礦井沖擊地壓和礦震特點(diǎn)

筆者在新安煤礦主要從事技術(shù)工作，經(jīng)過多年的工作實(shí)踐，認(rèn)為新安煤礦的沖擊傾向性與礦震的發(fā)生與地質(zhì)構(gòu)造有密切關(guān)系！自礦井安裝了BMS微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和ARAMISM/E微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)后，系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到的礦震幾乎都發(fā)生在褶曲、斷層部位或其附近，發(fā)生過的沖擊地壓和控制住的沖擊地壓事故也都跟褶曲、斷層等構(gòu)造有關(guān)！從構(gòu)造應(yīng)力上看，礦井向斜構(gòu)造比背斜構(gòu)造要大得多。

5沖擊地壓和礦震實(shí)例

2017年礦井在八采區(qū)首產(chǎn)面圈面時(shí)先后掘進(jìn)負(fù)480八層軌道巷和負(fù)485下山切眼時(shí)，兩個(gè)工作面受向斜構(gòu)造、斷層、火成巖影響，礦壓人員發(fā)現(xiàn)頂板離層速度達(dá)到6mm/日，原應(yīng)力鉆屑煤粉量平均值達(dá)到3.84Kg/米，全部超過臨界值，采用YDD16對(duì)兩個(gè)工作面迎頭及迎頭后21米左右兩幫進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)電磁輻射強(qiáng)度平均值達(dá)到400mv，大大超過了120mv危險(xiǎn)臨界值，聲發(fā)射平均值也大大超過了220mv的危險(xiǎn)臨界值。這說明所測(cè)區(qū)域內(nèi)的煤體自身應(yīng)力載荷較高，當(dāng)應(yīng)力載荷超過煤體自身所能承受的極限值時(shí)，煤體會(huì)破裂釋放能量?，F(xiàn)場(chǎng)目測(cè)發(fā)現(xiàn)煤體已出現(xiàn)片幫破裂現(xiàn)象。

得到這一情況匯報(bào)后，礦總工程師安排在兩個(gè)工作面迎頭打設(shè)了2個(gè)長(zhǎng)度為40米的超前鉆孔，雖然起到了一定的泄壓作用，但從打鉆取得的數(shù)據(jù)采用“鉆屑法”分析后認(rèn)定這兩個(gè)工作面煤體應(yīng)力載荷仍較高，存在發(fā)生沖擊危險(xiǎn)可能性。

八采區(qū)首產(chǎn)面在2017年7月開始回采時(shí)除采取BMS微震在線監(jiān)測(cè)外和KDB7監(jiān)測(cè)系統(tǒng)外，還采用了YDD16檢測(cè)儀、頂板離層儀、錨索應(yīng)力計(jì)、支架壓力表等多種方式對(duì)工作面及兩個(gè)順槽進(jìn)行礦壓觀測(cè)，同時(shí)加強(qiáng)了工作面及兩巷超前支護(hù)的力度。該工作面回采期間監(jiān)測(cè)到的微震事件頻率不高，釋放的能量不大，主要發(fā)生在采空區(qū)、入回風(fēng)順槽之外及工作面前方煤體或頂?shù)装逯??；夭善陂g共監(jiān)測(cè)到微震56次，微震事件最大能量為103J，對(duì)工作面回采沒有造成影響。2017年12月工作面回采接近向斜軸部時(shí)，又出現(xiàn)了高應(yīng)力區(qū)域的各種礦壓顯現(xiàn)，工作面停產(chǎn)收尾。

6結(jié)束語

礦井技術(shù)人員要充分認(rèn)識(shí)沖擊地壓與礦震的關(guān)系，用微震觀測(cè)等一系列觀測(cè)方法對(duì)潛在的高能量礦震進(jìn)行定位，準(zhǔn)確描述和預(yù)警沖擊地壓，或警示管理者及時(shí)實(shí)施緊急救援及避讓工作，以防止次生災(zāi)害造成的傷亡。

參考文獻(xiàn)：

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