21220冲击危险性评价

目录1、概述 (1)1.1 工作面位置、四邻关系情况 (1)1.2 煤层赋存情况 (1)1.3 煤层顶底板岩层结构特征 (3)1.4 水文地质情况 (3)1.5 地质构造 (3)1.6 21200工作面地表沉陷情况 (4)1.7 巷道支护及施工工艺 (4)2、冲击危险性程度评价 (6)2.1 按冲击地压发生可能性指数诊断法 (6)2.2 冲击倾向性评价法 (7)2.3 综合指数法 (8)2.4 经验类比分析法 (9)3、结论 (11)21220工作面掘进冲击地压危险性评价报告1、概述1.1 工作面位置、四邻关系情况21220工作面对应地表位于杨大池以北，陈家门西南，钱家沟以西，地表为东低西高的缓坡。

本工作面位于21盘区三条下山西翼，从上而下第十个工作面，上部为已采毕的21200工作面，下部为未开掘的21240工作面，西部与跃进井田相邻（对应跃进煤矿已采毕的23050工作面及正在回采的23070工作面，最小煤柱间距为102m）。

21220上巷自21200反风巷开口掘进，外错21200下巷8m布置，长度924m，方位307°，沿2-3煤底板掘进；21220下巷自21延深中部车场开口，长度901m,方位307°，沿2-3煤底板掘进。

工作面可采长度为739m，倾斜长265m，平均煤厚7.9m，可采储量202万吨，工作面对应地面标高+519～+586m，工作面标高-191.622～ -254.484m，工作面最大采深达815m（根据井上下对照图进行计算）。

（附图1：21220准备工作面巷道布置平面示意图）1.2 煤层赋存情况本工作面所采煤层为侏罗系中统下段义马组2—3煤，煤层上半部以半亮型块状硬质煤为主，煤质较好。

下半部以半暗型煤为主，夹矸多煤质较差。

工作面煤层从煤轨向西至设计切眼，厚度逐渐变薄，且煤层中夹矸增多。

煤层结构复杂，全煤含矸3～8层。

单层厚0.03～0.8m。

煤层产状：走向105～135°，倾向SW,倾角：9～15°，一般11.5°。

图1 21220工作面巷道布置平面示意图23030区23050钱家沟-193.00421延深辅助轨道下山21延深辅助皮带下山跃进井田常村井田停采线21区回风下山21200综放面21200下巷设计停采线注水硐室永久泵窝-280m 轨道平巷F 21200—2201°∠26° H=0.5m F 21200—3 27°∠30° H =0.4mF 21200—1 266°∠48° H =1.5m21延深中部车场21220反风巷-280m 回风平巷临时避难硐室21220回风巷溜煤眼21220综放工作面永久泵窝临时避难硐室注水硐室21220上巷21220下巷切眼230701.3 煤层顶底板岩层结构特征伪顶为泥岩，厚度0.05～0.2m，灰黑色，含碳量高，具滑面，极易冒落；直接顶为泥岩，厚度1.0～4.9m，灰—深灰色泥岩、疏松易冒落；老顶为泥岩，厚度31.5～32.6m，深灰色—灰黑色，致密，块状构造，含植物化石；直接底为炭质泥岩，厚度4.0～7.9m，灰黑色，具滑面，局部夹多层薄煤线，松软，遇水易膨胀；泥岩老顶之上为一组煤，厚度8.61m左右，其中1—2煤厚0.1～0.8m，黑色，半暗型，块状构造；1—1煤厚0～1.64m，黑色，半亮型，以亮煤为主；一组煤顶板为泥砂岩互层厚5.58～8.66m，深灰色，致密，断口平整，发育隐水平层理，砂岩：灰色，含粘土质，夹细砂岩条带状裂纹，显示波状及浑浊状层理；一组煤之上为侏罗系中统上段和侏罗系上统巨厚砾岩层厚680.2～708.7m，砾石成份较杂，以灰色、浅灰色、紫灰色石英砂岩、石英岩为主，含火成岩、石灰岩砾石。

砾径大小不均，小者仅数毫米，一般在3～10cm之间，最大可达27cm，磨圆度为次圆、次棱角状，砖红色砂泥质胶结物；侏罗系之上直接被第四系松散沉积层覆盖，厚12.8～18.5m,为土黄色、棕红色粘土、砂质粘土、多含砂姜，底部通常为粘土质砂姜和砾石；老底为泥岩、细—中砂岩和砾岩，厚度29.7～36.2m，泥岩：灰—灰黑色，含粘土质较多，块状结构，含少量根化石及少量滑面。

砂岩：灰色，长石、石英细砂岩夹泥岩条带，硅泥质胶结。

砾岩：浅灰色。

砾石主要成份为浅灰色石英砂岩，泥砂质基底式胶结。

（附图2：煤系地层综合柱状图）1.4 水文地质情况水文地质条件中等，地表无威胁性水源。

在21200工作面回采过程中，老顶砂砾岩水顺采后裂隙进入工作面采空区，在下巷积聚。

根据此情况分析，预计21220工作面上巷掘进中可能会出现老顶砂砾岩水顺裂隙渗出，引起巷道顶板淋水和巷帮渗水。

在21200工作面采空区低洼处有一定量积水，上巷掘进期间，要制定探放水措施，及时对21200工作面采空区积水进行探放，并及时完善排水系统，保证排水能力。

1.5 地质构造本工作面地质构造较简单，在21200工作面下巷掘进时揭露2条正断层，落差分别为0.4m和1.5m，预计该断层会延伸到本工作面上巷，掘进中会揭露该断层。

本工作面距地表较深，顶板压力大，煤层节理发育。

1.6 21200工作面地表沉陷情况21200工作面对应地表由于采动塌陷、回填复垦，现地表裂缝不明显。

根据21132工作面岩移观测结果推断：21200工作面的最大下沉量约为600mm。

1.7 巷道支护及施工工艺本工作面上下巷均采用全断面锚网（索）架36U-6.0m三心拱可缩性支架配合液压抬棚复合支护，棚距0.8m,净断面18.5m2；进切眼采用锚网索架工字钢梯形棚架π型梁单体柱双抬棚抬棚复合支护；扩切眼采用锚网索架工字钢梯形棚架π型梁单体柱双抬棚复合支护，切眼净断面22.5m2。

均采用综掘机掘进，切眼采用二次成巷施工工艺。

在各重点冲击危险区域采取增强支护强度（结合矿压显现和现场情况，采取缩小支架棚距和锚杆索间排距、加大锚索长度等措施），提高抗冲击能力。

图2 煤层地系综合柱状图2-3煤泥砂岩 互层深灰色——灰黑色，致密，块状构造，含植物化石。

顶部含少量紫斑，贝壳断口。

下半部常夹棕灰色菱铁矿薄层，局部菱铁矿密集。

底部与煤层之间常夹一薄层炭质泥岩，极易冒落。

黑色,块状硬质煤。

煤层中含多层泥岩夹矸，结构复杂。

煤质变化大，上半部以半亮型煤为主，煤质较好；下半部以半暗型煤为主，灰分高，夹矸多，煤质较差。

侏罗系中统义马组J1567炭质泥岩灰黑色，具滑面，局部夹多层薄煤线，松软，遇水易膨胀。

砾岩泥砂岩互 层89泥岩： 灰—灰黑色，含粘土质较多，块状结构，含少量根化石及少量滑面,常夹薄层炭质泥岩。

细砂岩：灰色。

长石、石英细砂岩夹泥岩条带，硅泥质胶结。

多含瘤状显状结核。

局部富含，发育斜波状层理煤 1-2黑色，光亮型，块状矿物质。

层序累厚层厚（m）柱状图1：200岩层名称岩 性 描 述m最小-最大一般泥岩：浅灰色。

夹灰色细砂岩薄层，致密，发育水平层理。

锯齿状含植物碎屑化石及瘤状黄铁矿结核。

1-1煤:黑色，半亮型，夹镜煤条带，质硬，夹矸为0.06m粉砂岩0.06m细砂岩。

1—1煤2深灰色。

致密，发育水平层理，局部含炭质多。

含植物碎屑化石及炭化植物碎屑。

3粉砂岩 1—2煤4浅灰色,砾石主要成份为浅灰色石英砂岩，砾径一般3-5cm，最大13cm，磨圆度为次圆状，泥砂质基底式胶结。

局部砾石胶结处含晶粒状FeS 2。

泥岩2、冲击危险性程度评价根据《义煤集团公司冲击地压危险程度评价标准（试行）》，结合我矿实际，分别采用冲击地压发生可能性指数诊断法、冲击倾向评价法、经验类比法及综合指数法等对21220工作面冲击地压危险程度进行评价。

2.1 按冲击地压发生可能性指数诊断法1、采动应力场分布规律σmax=krH （1-1）式中：σmax——采掘面最大应力，MP ；r ——上覆岩层平均密度，一般取2.5×104N/m 3; H ——采深，m;取815m;K ——煤层上应力集中系数，根据理论和矿山压力分布的一般规律，应力集中系数为2；在放顶煤采场如果出现较大塑形区，可取1.6～1.8；在顶板出现来压或煤柱等特殊条件时，一般取 2.5～3.5；根据理论和矿山压力分布的一般规律，取2。

则：21220工作面最大应力为40.75MPa 。

2、测定煤岩体冲击倾向性根据中国矿业大学所做《常村煤矿煤岩样冲击倾向性鉴定》（采样地点为21132工作面），所采煤层冲击倾向性实验室试验结果，煤层的冲击倾向性指数Wet （弹性能指数）为9.88。

3、应力和冲击倾向性对“发生冲击地压”事件的隶属度 （1） 应力隶属度IcUIc 0.5c c =c-0.5 1.0c 51.0c 5 I U I ≤⎧⎪〈〈⎨⎪≥⎩， I 1.0， I 1.， I 1. （1-2）式中：c krHc=σI （1-3）σc — 煤层单轴抗压强度，MPa ；取11.48MP 。

则：由1-1式得出21220最大应力为39.3MPa ，由1-3式求得Ic 为3.55，由1-2式求得U IC 取值为1.0。

（2） 冲击倾向性对“发生冲击地压”事件的隶属度Uwetwet 0.5wet wet =0.133wet 0.333 2.0c 5.01.0wet 5.0U ≤⎧⎪+〈〈⎨⎪≥⎩， 2.0， I ， （1–4）煤层冲击倾向性指数Wet （弹性指数）为9.88，则Uwet 由1-4式取Uwet 为1.0。

4、冲击地压发生的可能性指数Uwet =2IC U U U + （1–5）则，U=1。

5、冲击地压发生的可能性表1-1 冲击地压发生可能性评价指标U 0～0.6 0.6～0.8 0.8～0.9 0.9～1.0 可能性不可能可能很可能能够经验算21220工作面发生冲击地压可能性指数为1.0；根据表2-1判断，21220工作面具备发生冲击地压的可能性。

2.2 冲击倾向性评价法根据中国矿业大学所做《常村煤矿煤岩样冲击倾向性鉴定》（采样地点为21132工作面），煤层煤样的动态破坏时间为79.9ms ，冲击能量指数为3.25，弹性能指数为9.88，煤层上覆砂岩岩样的弯曲能指数U WQ 为1.983kJ 。

表2–1 煤的冲击倾向性分类、指数分类指标ⅠⅡ Ⅲ 无冲击弱冲击 强冲击 动态破坏时间DT /ms >500 50～500 ≤50 冲击能指数KE <1.5 5.0～1.5 ≥5.0 弹性能量指数WET<2.05.0～2.0≥5.0表2–2 顶板冲击倾向性分类、指数分类指标ⅠⅡ Ⅲ 无冲击弱冲击强冲击弯曲能指数/KJ UWQ≤10 10＜UWQ ≤100 UWQ ＞100根据表2-1评价煤层冲击倾向性为弱冲击倾向性；根据表2-2评价顶板冲击倾向性为无冲击倾向。