超深矿井孤岛工作面冲击危险分析及防治研究

孤岛工作面冲击地压综合防治

突然、剧烈，冲击波力量巨大，瞬间摧毁巷道、采煤工作
采取专项防冲击综合措施，实现了安全回采。
１冲击地压危险性分析
微山金源煤矿１４工作面开采深度约５０３１０ｍ，开采煤
层厚度为１８～３２．．ｍ。南侧为１５３１工作面采空区，留设有
孤岛工作面冲击地压综合防治
于大洲，孙长民，石栋，段红民，孙秀莲
（．微山金源煤矿，山东济宁１２７０；２７６０．北京天地华泰采矿工程技术有限公司，北京１０１）００３
摘
冲击地压是采掘工作面推进诱发高强度的煤（）岩弹性能瞬间释放，在相应采动空间引起强烈围岩震动和挤出的现象，是一种特殊的矿山压力显现。其显现特征一般为弱冲击、强冲击、弹射、矿震、岩爆、煤炮、冲击波、弹性振动等，常伴有煤岩体抛出、巨响及气浪等现象；其发生
中图分类号：Ｔ３４Ｄ２文献标识码：Ｂ文章编号：１７０５（００１－４－６１— ９９２１）２０６００３
ＣｏｍｐｒｈｅｓｖｅｅｉｎａｎｒｌｏｉｅＳｒｔｅｎｉｅＰｒｖｎｔｏｎｄＣｏｔｏｆＭｎｔａａ
ｔｅｃａｎｎｃｉｏｄｅｏｏｃａｄｓｃａｂｎｆｓｈｏｍｉｉｇｆｅｗｔｇｏｃｎｍｉｎｏｉｌｅｅｉ．ｌａｈｔ

孤岛工作面冲击地压综合防治技术与实践

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｉｍｐａｃｔｇｅｏｓｔａｔｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅｓｅｉｒｏｕｓｔｈｒｅａｔｃｏａｌｍｉｎｅｓａｆｅｔｙｉｎｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｍｉｎｅｓｏｎｅｏｆｉｎｐｒｏｃｅｓｓｄｉｓａｓｔｅｒｓ，ｉｎａｉｄｓｔｈｒｅｅｏｒｅｓ５３
ａｎｄｔｈｅｓｔｒｅｓｓｏｎｌｉｎｅｍｏｎｉｔｏｒｕｎｉｆｙ，ｔｏａｔｔａｃｋｅｄｔｈｅｄａｎｇｅｒｏｕｓｒｅｇｉｏｎｔｏｆｏｒｍｕｌａｔｅｉｎａｄｖａｎｃｅｔｈｅｒｏｏｆｐｒｅ－ｓｐｌｉｔｔｉｎｇｔｏｐｒｅｓｓｔｈｅｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔ
ｍｅａｓｕｒｅｗｈｉｃｈａｎｄｈｅｔｌａｒｇｅｄｉａｍｅｔｅｒｄｉｒｌｌｈｏｌｅｒｅｌｅａｓｅｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅｕｎｉｉｆｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｈｉｎｄｉｃａｔｅｄｈａｔｔ．ｈｅｔｓｔｒｅｓｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｒｅｇｉｏｎｆｏｒｗ０ｒ１（一ｉｎｇｓｕｒｆａｃｅ３０￣６０ｍａｂｏｕｔ，ｔｈｅ４０￣６０ｍｓｔｒｅｓｓｓｔａｒｔｓｔｏｅｌｅｖｔｅａｉｎａｄｖａｎｃｅ，ｗｈｅｎ１５－２０ｍｓｔｒｅｓｓｍａｘｉｍｉｚｉｎｇ．Ｔｈｉｓｒｅｓｕｌｔｈａｓｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｍｏｄｅｌｎｄａｈｅｔｇｕｉｄｉｎｇｓｅｎｓｅｔｏｓｉｍｉｌｒａｗｏｒｋｉｎｇｓｕｒｆａｃｅｉｍｐａｃｔｇｅｏｓｔａｔｉｅｐｒｅｓｓｕｒｅｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｓｌｎｄａｆａｃｅ；ｉｍｐａｃｔｐｒｅｓｓｕｒｅ；ｍｏｎｉｔｏｒ；ｃｏｎｔｒｏｌ

孤岛采煤工作面冲击地压防治技术研究

孤岛采煤工作面冲击地压防治技术研究近年来，中国煤炭开采行业多次发生煤矿孤岛工作面冲击地压事故，造成了一定人身伤害与经济损失，严重影响了我国煤炭业的安全生产。

因此，孤岛工作面冲击地压防治技术已经成为了煤炭安全开采的重要研究课题，需要在原理上阐明孤岛采煤工作面产生冲击的原因和机制，为评估孤岛采煤工作面的可采性和安全性提供科学依据。

本文总结了孤岛工作面产生的原因和机理，并积极探索研究了孤岛采煤工作面地压防治的技术。

标签：孤岛采煤;工作面;冲击地压;防治技术1 引言自工业革命以来，煤炭作为地球上储量最大的化石能源一直作为人类最重要的能源支撑，而大量的煤炭开采，使得易采煤炭资源逐渐枯竭，煤矿正在进入孤岛工作面开采阶段。

但对于孤岛采煤工作面的可采性和安全性在科学和工程学上还没有明确的评价标准和判断方法，因此导致频繁发生孤岛采煤工作面冲击地压事故的频繁发生，比如近几年在黑龙江、江苏、河南、山东、新疆和辽宁等煤矿都发生了此类事故，对煤炭的安全开采工作带来了较为严重的损害，给人民的生命财产安全造成了较大的损失。

因此，国内外诸多煤炭开采专家均展开了对孤岛工作面冲击地压的产生原理、破坏形式、预测预防和处理方式等多方面的研究，并取得了一定的科研成果，但仍然无法完全对孤岛工作面冲击地压形成有效防治，主要原因是未能提出可靠有效的工作面冲击危险性识别方法，并建立行之有效的防治体系。

本文对防冲的孤岛工作面冲击地压的产生机理进行了总结和阐述，对孤岛工作面冲击地压防治技术进行了总结、探索与研究。

2 孤岛工作面冲击地压的产生原因和机理近年来，国内外很多专家学者对孤岛工作面冲击地压的产生原因和机理进行了大量的研究，主要取得以下理论成果：（1）冲击地压主要有煤体压缩型、顶板断裂型和断层错动型三类。

煤体压缩型冲击的发生原因是：当煤炭结构由平衡态过渡到非平衡态时，如果发生了外界扰动，导致煤岩结构失稳;顶板断层型冲击发生的原因是：强大的压力导致顶板产生微破裂，采动扰动使这种微破裂以雪崩扩展形态发生拉伸失稳;断层错动型发生的原因是：在煤岩断层区域，煤炭开采活动引发了断层活化错动，引发错动型冲击地压。

赵各庄矿3137深部孤岛工作面冲击地压危险性研究

ｆ０５，．ｒ． ≤２０
ｒ５０ ≥ ．
圉１工作面位置示意图
｛．．，ｌ１１０３０３
，＜＜・）５２。。。（
该工作面煤层冲击倾向性指数ｗ：ｌ５则ＵＷＴ．Ｏ．，Ｅ＝１０
（）能性指数确定。４可冲击地压发生的可能性指数为：
Ｉｏ，，ｌ・・５，＜０
ｕ｛一．ＩｃＩ．，【１．５．１．１ｆ，０，＜０１／＜０，＞５
ｆ１１一
式中Ｉ＝Ｈ／ｏ】ｋ．，．。ｃｋＹ【，＝１７得Ｉ＝１７当Ｉ＞１５，ｃ．Ｎ才能有效地破坏煤体。所以由式１采动应力对 “ 生冲击地压 ” 件，发事的隶属度为Ｕ＝１０．。冲击倾向性对 “ 生冲击地压 ” 件的发事隶属度Ｕ的计算公式如下：
根据公式３可知Ｕ＝１０介于０９．．，．～１０之间，于能够发生冲击地压的工作面。属（）击地压可能性分析。５冲不管是从应力水平、属度还是可能隶性指数方面，ｌ７作面均具有较大的冲３工３击地压危险性。１．２经验类比法根据３３工作面及其周边工作面的实ｌ７际情况，采用经验类比法… 行工作面冲击进地压危险性分析。（）击地压危险等级。１冲根据发生冲击地压可能性和危害程度将冲击危险性划分为六个等级：无冲击危险性、微小冲击危险性、一般冲击危险性、较强冲击危险性、强冲击危险性、强冲击危险性。极（）体冲击地压影响因素。２具根据对赵各庄煤矿１煤３７作面导２ｌ工３（下转４０页）

大采深强冲击“刀把”孤岛面冲击地压防治技术实践

大采深强冲击“刀把”孤岛面冲击地压防治技术实践摘要：介绍了肥城矿业集团梁宝寺煤矿3201下孤岛工作面冲击地压防治技术，对“刀把区”煤柱采取了安全论证与合理留设，为其它相似条件下受冲击地压严重威胁孤岛工作面安全开采提供了参考与借鉴。

关键词：大采深；强冲击；孤岛工作面；防冲技术1 工作面概况梁宝寺煤矿3201下工作面位于-708m水平3200采区上部，工作面以南为3201综采工作面、以北为3202综采工作面，3201、3202两个工作面均已回采完毕，致使3201外工作面形成孤岛。

2 冲击地压诱发因素分析2.1 覆岩空间结构3201下工作面最大开采深度超过700m，工作面周围影响矿山压力显现程度的岩层运动空间已经超出了直接顶和老顶的范围。

工作面推进过程中，随着覆岩空间结构的变化（如出现应力叠加而产生应力集中），可能诱发冲击。

由于3201下工作面两侧为采空区，因此工作面在推采一段距离后，三个采空区会形成典型的“C”型覆岩空间结构，该结构会随着工作面的推进而向前方不断移动，在特定条件下可发生冲击地压。

在工作面坚硬老顶初垮、初压，采空区一次、二次见方过程中极易诱发冲击。

2.2 煤柱分布分析工作面可知，当工作面推采到3202和3201工作面采空区附近时，受采空区的影响，导致该煤柱应力集中，在回采到该区域时，如果不采取卸压措施，很容易发生应力集中，可能诱发冲击。

在“刀把”位置处的巷道，会形成孤岛中的孤岛，造成开采过程中的高应力叠加。

3 工作面防冲技术重点3.1 工作面沿空送巷设计按照防冲临界设计原则，综合工作面煤层厚度、开采深度及巷道宽度，计算确定3201下工作面两顺槽与两侧采空区留设净煤柱宽为4.0m。

实践证明，该煤柱设计较为合理，既能最大限度发挥支撑能力，又合理避免了冲击隐患。

为增加沿空煤柱的支撑能力，在煤柱一侧帮部采用了注浆锚杆加固支护技术。

3.2 工作面切眼断顶工作面开采前，在切眼内施工2排断顶孔，距切眼两帮2 m各施工1排。

某矿孤岛工作面冲击危险分析及其监测

周围巷道附近应力集中程度高，顶板运动剧烈，再加上地质构造的
影响，采深较大时，冲击危险程度就很高，很容易引发冲击矿压。文章就是在分析孤岛工作面覆岩运动和煤岩体支承压力的基础之上，对某矿２０３７孤岛工作面进行冲击危险分析，划定可能存在冲击矿压的危险区域，提出早期预报；然后通过电磁辐射和钻屑法的监测进行及时预报，并
ｍａｎｔａｉｔｎｎｄｌｎｕｔｇｗｒｓｄｏｇｅｉｒｄａｉａｄｒｌｃｏｉｉｃｔｉｓｅｅｕｅｔｍｏｉｒｎｐｅｉｔｈｐｓｕｂｍｐｎ．Ａｃｏｄｎｏｔｅｇｎｎｔａｄｒｄｃｔｅｒｓｒｏｅｅｕｉｇｃｒｉｇｔｈｐｅｉｔｎ，ｔｅｒｌｔｄｐｅｅｔｎａｄｃｎｒｌａｕｅｒｄ．ｒｄｃｉｏｈｅａｅｒｖｎｉｎｏｔｏｏｍｅｓｒｓｗｅｍａｅｅＫｅｗｏｄ：ｉｌｄｍｉｉｇｆｃｙｒｓｓａｎｎａｅ；ｐｅｓｒｕｉｇｅｅｔｃｍａｎｔａｉｔｎｐｅｉｔｎ；ｓｐｏｒｓｕｎｒｓｕｅｂｍｐｎ；ｌｃｒｇｅｉｒｄａｉ；ｒｄｃｉｉｃｏｏｕｐｒｐｅｓｒｔｅ
ＣＡＯＡｎ—ｙ，ＤＯＵＬｎ—ｍｉｇ，ＺｅｉｎＨＡＮＧＸｉｏ—ｔｏ，ＺａａＨＡＮＧｕＪｎ，ＷＡＮＧＹｕ—ｇｎ，ＧＯＮＳ —ｙａａｇＧｉｕｎ
（ｅａｆＭｎｎｎａｔ，ＣｉａＵｉｅｓｙｏｎｎｄＴｃｎｌｙｕｕ２０８ｈｎ）ＫｙＬｂｏｉｉｇａｄＳｆｙｈｎｎｖｒｔｆｉｇａｅｈｏｇ，Ｘ￣ｏ，２１０，ＣｉａｅｉＭｉｎｏ

孤岛工作面冲击地压危险综合预测及效果验证

表 1 237 工作面各区域冲击危险性的判定 Table 1 Assessment of the risk of rock burst of zones
in No. 237 working face
237 工作面各划分区域
冲击地压危险指数
冲击地压危险程度
工作面切眼初期回风巷后期回风巷、溜子道
2 孤岛工作面地质及开采条件
237 工作面位于鹤岗矿业集团南山煤矿井田北部, 地表标高在 300~ 350 m 之间. 工作面标高为- 210 m, 开采深度为 560 m , 属于深部开采. 工作面采用炮采放顶煤工艺, 走向长 365 m , 倾斜长 71 m, 采高 1. 8 m, 煤厚 12 ~ 15 m, 倾角 10 ~ 11 . 直接顶为 12 m 厚的 15 层煤, 其上为基本顶, 厚 50~ 60 m , 灰白色中砂岩, 底板为 2. 5~ 3. 0 m 灰色中、细砂岩. 地质构造复杂, 区内有 F1 断层斜穿过该区域, 断层落差 2. 0~ 3. 5 m . 该工作面左部未采, 右部为 F2 和南 17 断层, 上下段均已回采完毕, 区段煤柱 10 m, 较小, 造成上下巷应力集中, 为典型的孤岛工作面.
0. 61 0. 65 0. 77
中等冲击危险中等冲击危险强冲击危险
2) 数值模拟法预测根据南山矿 237 工作面的岩层柱状图和实际地质条件, 利用 3DEC 数值模拟软件[ 12] , 建立模型 ( 见图 1) . 模型沿工作面走向、倾向和垂直方向分别为 560, 294, 146 m, 模型考虑了对开采影响较大的 F1, F 2 两个断层, 其中工作面的划分见图 1. 工
人才支持计划项目( NC ET 06 0477) ; 中国矿业大学青年科研基金项目( 2008A 005) 作者简介: 刘晓斐( 1981 ) , 男, 山西省晋中市人, 博士, 讲师, 从事煤岩动力灾害的预测及防治方面的研究. E mail: liuxiaofei_1981@ 163. com Tel: 13814433243

孤岛工作面冲击危险性分析及防治研究

为１ｍ０。用胶结袋收集钻出的煤粉，用测力计称量煤
２１年期０１第４
参战差甜技
２１２
煤矿底板突水因素分析及防治
邓华，修涛
２７０）７６６（山县崔庄煤矿有限责任公司，东微山微山摘要
（）施方法：用风煤钻打眼，用螺纹式联接４实采采的麻花钻杆，每节长１０＠２舳的钻头，．ｍ，４钻孔的深度
作者简介：陈颖，，男助理工程师，毕业于北京煤炭工业学校采矿专
业，在微山崔庄煤矿有限责任公司从事技术管理工作。现
的第七个工作面，其南面为２３上ｏ２工作面的采空区；
北面为２上０３６的采空区；东面为２３上０．工作面的４１
采空区，西面以Ｓ１断层为界，Ｆ形成三面采空的孤岛状态，预计局部的Байду номын сангаас力集中对正常回采可能产生影响。在采动影响下，厚层坚硬砂岩顶板岩层的活动就会使得煤层的大量弹性能不断的积聚与释放，大了增
２３上０．４２工作面为孤岛工作面，于二采区，位开采３上煤层，标高 … ９３１埋藏较浅，２４９ｍ，因而采用
常规矿压监测配合钻屑法进行冲击危险性的监测预报
工作。３１常规冲击地压观测．
，收稿日期：００—１２２１２— ７
东瞧晨舛技
２１年期０１第４
孤岛工作面冲击危险性分析及防治研究

深井孤岛综放工作面过断层期间冲击地压危险分析

３Ｏ２５２０１５
鹾ｌ０
５
Ｏ
一寸卜０ｎ一寸卜０ｎＩｎａ。
：：
（ｂ）震动总次数变化
图２回采过断层期间能量和次数变化柱状图
｛收稿日期：２０１３— ０７— ０４
作者简介：陈本华，男，山东省曹县人，济宁三号煤矿从事矿压与冲击地压技术工作，发表学术论文多篇。
２０１３年第５期
未扭晨舛ｌ救
１５９
深井孤岛综放工作面过断层期间冲击地压危险分析
陈本华，桂兵，吴修光
（兖州煤业股份有限公司济宁三号煤矿，山东济宁２７２１６９）
摘要为有效预防深井孤岛综放工作面过断层期间）中击矿压事故的发生，采用ＳＯＳ微震监测系统对断层区域煤岩体内微震活动进行全时连
一
７６５４３２ｌ０
＾一锄．菩箍
ＥＥＯＯＥＯＥＯＥＯＥＯｌＥ。Ｂ
¨ Ｈ¨ ＨＨＨＨＨ
（ｅ）８月２１日（Ｏ８月２５日
有巷道掘进过程中共揭露断层点１１处，落差０．８～４．Ｏｍ，断层发育具有明显方向性。
续监测，并分析统计在过断层期间微震活动发生的次数和能量释放的变化规律。研究得出结论：随着回采工作面的逐渐临近，断层影响区域内
每日震动释放总能量值和震动次数的起伏波动逐渐增大，加大了发生冲击地压的危险。关键词冲击地压微震监测系统断层

孤岛工作面冲击地压电磁辐射监测与治理技术研究

孤岛工作面冲击地压电磁辐射监测与治理技术研究陈杨【摘要】Taking the 1304 island working face in Yangcheng Mine as the example,based on the principle of electromagnetic radiation predicting rock burst and combining with support pres-sure distribution law in island working face,the paper analyzes the electromagnetic radiation mo-nitoring method and layout of measuring points.By using a variety of monitoring and treatment means centered on the electromagnetic radiation monitoring technology,a new technical method of monitoring and controlling for rock burst in island working face is established,including elec-tromagnetic radiation warning,rock burst hazard identification by drilling cuttings method,un-loading pressure by deep-hole blasting in coal and electromagnetic radiation testing the stress re-lease effect,which has obtained good effectiveness.%以阳城煤矿1304孤岛工作面为例，基于电磁辐射预测冲击地压原理，结合孤岛工作面支承压力分布规律，分析了电磁辐射监测方法及测点布置方式，通过采用以电磁辐射监测技术为核心的多种监测与治理手段，建立了电磁辐射预警→钻屑法危险识别→煤体深孔爆破卸压→电磁辐射卸压效果检验的孤岛工作面冲击地压危险监测与治理技术，并取得了良好的效果。