13窦林名-兴安-鹤岗矿区典型冲击危险工作面防治对策研课件

鹤岗矿区（兴安）典型冲击危险工作面防治对策研究鹤岗矿区（兴安）典型冲击危险工作面防治对策研究13952261972窦林名窦林名 教授教授中国矿业大学中国矿业大学鹤岗矿区（兴安）典型冲击鹤岗矿区（兴安）典型冲击危险工作面防治对策研究危险工作面防治对策研究全国防治煤矿冲击地压高端论坛全国防治煤矿冲击地压高端论坛中国矿业大学中国矿业大学冲击矿压防治研究进展冲击矿压防治研究进展p静载静载+动载动载 诱发冲击诱发冲击j 静载荷静载荷d 动载荷动载荷bmin 冲击破坏最小荷载冲击破坏最小荷载p煤岩体中静载荷与矿震形成的动载叠加之和大于诱发煤煤岩体中静载荷与矿震形成的动载叠加之和大于诱发煤岩体冲击破坏的最小载荷，就会诱发强矿压灾害；岩体冲击破坏的最小载荷，就会诱发强矿压灾害；1.1、动静载叠加诱发冲击的原理、动静载叠加诱发冲击的原理1、冲击矿压发生机理方面、冲击矿压发生机理方面1.2、上覆围岩的、上覆围岩的 FT 型结构型结构1、冲击矿压发生机理方面、冲击矿压发生机理方面短臂短臂F型结构型结构长臂长臂F型结构型结构p江苏省优秀博士论文江苏省优秀博士论文1.3、断层褶皱构造附近的冲击规律断层褶皱构造附近的冲击规律、底板冲击、底板冲击1、冲击矿压发生机理方面、冲击矿压发生机理方面p甘肃省、河南省科技二等奖、安监局一等奖甘肃省、河南省科技二等奖、安监局一等奖2.1、弹塑脆性、弹塑脆性-流变突变模型、冲击预测准则流变突变模型、冲击预测准则EHEMHOOKEMAXWELL脆性单元2、冲击矿压监测预警方面、冲击矿压监测预警方面W（t）=0，(t)0 该判别模式对应能量、变形、频次等前兆信息，可采用微震、该判别模式对应能量、变形、频次等前兆信息，可采用微震、应力监测、电磁辐射监测等方法进行。应力监测、电磁辐射监测等方法进行。冲冲击击危危险险兆兆判判别别准准则则p煤协科技二等奖煤协科技二等奖2.2、冲击矿压的分区分级监测预警技术、冲击矿压的分区分级监测预警技术2、冲击矿压监测预警方面、冲击矿压监测预警方面危险等危险等级级危险状态危险状态危险指数危险指数防治对策防治对策A无危险无危险0.75停停止止采采掘掘作作业业，人人员员撤撤离离危危险险地地点点。采采取取强强度度弱弱化化减减冲冲治治理理措措施施。采采取取措措施施后后，通通过过监监测测检检验，冲击危险消除后，方可进行下一步作业。验，冲击危险消除后，方可进行下一步作业。p时间上从早期综合分析预测到即时预时间上从早期综合分析预测到即时预测；测；p空间上从区域预测到局部、点预测；空间上从区域预测到局部、点预测；pp逐级排除和确认冲击矿压危险，实现逐级排除和确认冲击矿压危险，实现逐级排除和确认冲击矿压危险，实现逐级排除和确认冲击矿压危险，实现分级预测分级预测分级预测分级预测。pp煤协科技二等奖。煤协科技二等奖。煤协科技二等奖。煤协科技二等奖。2.3、冲击矿压危险评价的综合指数法、冲击矿压危险评价的综合指数法2、冲击矿压监测预警方面、冲击矿压监测预警方面pp地质因素确定冲击危险：地质因素确定冲击危险：地质因素确定冲击危险：地质因素确定冲击危险：主要考虑了冲击矿压发生的情况、主要考虑了冲击矿压发生的情况、主要考虑了冲击矿压发生的情况、主要考虑了冲击矿压发生的情况、开采深度、地质构造、坚硬顶板、顶板厚度特征参数、煤开采深度、地质构造、坚硬顶板、顶板厚度特征参数、煤开采深度、地质构造、坚硬顶板、顶板厚度特征参数、煤开采深度、地质构造、坚硬顶板、顶板厚度特征参数、煤的冲击倾向性、煤的强度等的冲击倾向性、煤的强度等的冲击倾向性、煤的强度等的冲击倾向性、煤的强度等7 7 7 7个因素。个因素。个因素。个因素。pp开采因素确定冲击危险：开采因素确定冲击危险：开采因素确定冲击危险：开采因素确定冲击危险：主要考虑了开采技术条件、开采主要考虑了开采技术条件、开采主要考虑了开采技术条件、开采主要考虑了开采技术条件、开采历史、煤柱、停采线、采空区、煤层的变化带、断层皱曲历史、煤柱、停采线、采空区、煤层的变化带、断层皱曲历史、煤柱、停采线、采空区、煤层的变化带、断层皱曲历史、煤柱、停采线、采空区、煤层的变化带、断层皱曲等等等等12121212个开采因素对冲击矿压发生的影响个开采因素对冲击矿压发生的影响个开采因素对冲击矿压发生的影响个开采因素对冲击矿压发生的影响 2.4、弹性波、弹性波CT透视技术透视技术2、冲击矿压监测预警方面、冲击矿压监测预警方面2.5、电磁辐射监测预警技术、电磁辐射监测预警技术2、冲击矿压监测预警方面、冲击矿压监测预警方面EME强度强度动态趋势系数动态趋势系数KEEME脉冲数脉冲数1.3Ew1.7Ew1.7Nw2.3Nw1.3KN1.71.72.3安全安全弱危险弱危险强危险强危险p国家科技局部二等奖国家科技局部二等奖2.6、矿震监测预警技术、矿震监测预警技术2、冲击矿压监测预警方面、冲击矿压监测预警方面p山东省科技一等奖山东省科技一等奖2、冲击矿压监测预警方面、冲击矿压监测预警方面2.6、矿震监测预警技术、矿震监测预警技术-冲击变性能指数时序预警冲击变性能指数时序预警p砚北矿一二采区冲击能指标预警砚北矿一二采区冲击能指标预警4E54E5（110414-120604110414-120604）p山寨矿冲击能指标预警山寨矿冲击能指标预警1E51E5（110130-120119110130-120119）2、冲击矿压监测预警方面、冲击矿压监测预警方面2.6、矿震监测预警技术、矿震监测预警技术-震动波震动波CT空间预警空间预警2012050820120607时时段段2012060820120630p山东省科技一等奖山东省科技一等奖3.1、强度弱化减冲原理、强度弱化减冲原理3、冲击矿压防治方面、冲击矿压防治方面一是采取松散煤岩体的方式，降低煤岩体的强度一是采取松散煤岩体的方式，降低煤岩体的强度一是采取松散煤岩体的方式，降低煤岩体的强度一是采取松散煤岩体的方式，降低煤岩体的强度 冲击倾向冲击倾向冲击倾向冲击倾向性，使得冲击危险性降低；性，使得冲击危险性降低；性，使得冲击危险性降低；性，使得冲击危险性降低；二是对煤岩体的强度进行弱化后，使得应力高峰向岩体深二是对煤岩体的强度进行弱化后，使得应力高峰向岩体深二是对煤岩体的强度进行弱化后，使得应力高峰向岩体深二是对煤岩体的强度进行弱化后，使得应力高峰向岩体深部转移，并降低应力集中程度；部转移，并降低应力集中程度；部转移，并降低应力集中程度；部转移，并降低应力集中程度；三是采取一定的减冲解危措施后，使得发生冲击压时，降三是采取一定的减冲解危措施后，使得发生冲击压时，降三是采取一定的减冲解危措施后，使得发生冲击压时，降三是采取一定的减冲解危措施后，使得发生冲击压时，降低冲击的强度。低冲击的强度。低冲击的强度。低冲击的强度。p全国百篇优秀博士论文全国百篇优秀博士论文3.2、巷道围岩的强弱强结构效应、巷道围岩的强弱强结构效应3、冲击矿压防治方面、冲击矿压防治方面qq围岩强度：强、弱、强围岩强度：强、弱、强围岩强度：强、弱、强围岩强度：强、弱、强qq围岩变形：小、大、小围岩变形：小、大、小围岩变形：小、大、小围岩变形：小、大、小qq能量耗散：小、大、小能量耗散：小、大、小能量耗散：小、大、小能量耗散：小、大、小qq冲击应力波衰减吸收效应冲击应力波衰减吸收效应冲击应力波衰减吸收效应冲击应力波衰减吸收效应qq应力集中程度降低，高峰应力集中程度降低，高峰应力集中程度降低，高峰应力集中程度降低，高峰向深部转移向深部转移向深部转移向深部转移p江苏省优秀博士论文江苏省优秀博士论文3.3、煤体高压射流钻割卸压技术、煤体高压射流钻割卸压技术3、冲击矿压防治方面、冲击矿压防治方面3.4、高压水力定向致裂技术、高压水力定向致裂技术3、冲击矿压防治方面、冲击矿压防治方面龙煤集团：峻德、兴安、富力、南山、益新、桃山同煤集团：忻州窑、同忻韩矿集团：下峪口、桑树坪华亭集团：华亭、山寨砚北兖矿集团：鲍店、东滩、济三、南屯、济二、兴隆庄赵楼、临矿集团：古城、王楼矿天安矿业：星村新矿集团：华丰枣庄地区：金源矿、朝阳矿徐矿集团：张小楼、三河尖、夹河、张集、张双楼、旗山淮北矿业：海孜、杨柳矿义煤集团：常村、跃进、千秋平煤集团：十、十一矿大屯煤电：孔庄、姚桥、徐庄矿昊华集团：木城涧、大台4、冲击矿压研究足迹、冲击矿压研究足迹p1、地质开采条件、地质开采条件p2、冲击原因分析、冲击原因分析p3、防治方案、防治方案p4、防护措施、防护措施目目 录录设计与优化方案设计与优化方案矿震规律分析矿震规律分析监测预警方法指标监测预警方法指标卸压解危措施卸压解危措施u兴安煤矿四水平兴安煤矿四水平11层层1-3区二段工作面区二段工作面 地质开采条件地质开采条件1p兴安矿四水平兴安矿四水平11层层1-3区二段工作面区二段工作面1 1、地质开采条件、地质开采条件水平水平11层层1-3区区二段综放工作面二段综放工作面1 1、地质开采条件、地质开采条件F13F1F13F1F6F51 1、地质开采条件、地质开采条件F13F6F1F13F6F1F13F1p倾斜长倾斜长135m，煤层倾角，煤层倾角23，煤厚约，煤厚约8m，埋深，埋深600680mpA为北部底板层综放面；为北部底板层综放面；B为南部一分层工作面为南部一分层工作面p回采顺序：回采回采顺序：回采A至设计止采线至设计止采线 回采回采B 从设计止采线向从设计止采线向南推过南推过B底板层底板层 回采回采C78-10钻孔钻孔1 1、地质开采条件、地质开采条件p直接顶为直接顶为10m厚细砂岩，老顶为厚细砂岩，老顶为3040m厚粗砂岩厚粗砂岩综合柱状图综合柱状图78-10钻孔柱状图钻孔柱状图1 1、地质开采条件、地质开采条件p2011年年11月开始掘进，月开始掘进，2012年年5月月4日正式回采日正式回采p共发生共发生4次冲击，次冲击，“5.21”，“6.26”，“9.15”，“10.15”1 1、地质开采条件、地质开采条件p2011年年11月开始掘进，月开始掘进，2012年年5月月4日正式回采日正式回采p共发生共发生4次冲击，次冲击，“5.21”，“6.26”，“9.15”，“10.15”1 1、地质开采条件、地质开采条件 冲击原因分析冲击原因分析2p开采深度：开采深度：采深采深680m，冲击指数为，冲击指数为Wt=0.25，约为采深，约为采深500m（Wt=0.04）时的）时的6倍。倍。p断层：断层：F13、F1、F6；Fe落差大于落差大于4m；Fb落差大于落差大于15m。FeFb南部工作面南部工作面2 2、冲击原因分析、冲击原因分析p孤岛大煤柱孤岛大煤柱p顶分层与底板巷道影响：顶分层与底板巷道影响：留下缩面煤柱，使下分层巷道处于应力集中区，对下分层一次留下缩面煤柱，使下分层巷道处于应力集中区，对下分层一次采全高留下隐患；采全高留下隐患；下分层的两巷道由于开采影响不能掘进，只有在工作面开采完下分层的两巷道由于开采影响不能掘进，只有在工作面开采完毕后才能掘进，采掘紧张。毕后才能掘进，采掘紧张。2 2、冲击原因分析、冲击原因分析p采掘相互影响采掘相互影响 回采影响距离回采影响距离190 m-310 m，掘进影响距离，掘进影响距离110 m-130 m，相互，相互影响距离影响距离300 m-440 m；“9.15”冲击主要受多头掘进影响。冲击主要受多头掘进影响。2012年年11月月20日至日至12月月4日日2 2、冲击原因分析、冲击原因分析p顶板岩层运动作用顶板岩层运动作用存在存在12层层20120m厚坚硬顶板岩层，厚坚硬顶板岩层，120m厚厚砾岩，与砾岩，与11煤间距煤间距140m，难以破断垮落，难以破断垮落2 2、冲击原因分析、冲击原因分析p顶板岩层运动作用顶板岩层运动作用 坚硬顶板结构，未完全破断垮落；坚硬顶板结构，未完全破断垮落；“5.21”“6.26”“10.15”三三次冲击分别发生在老顶次冲击分别发生在老顶初次破断初次破断、工作面、工作面一次见方一次见方和和二次见方二次见方阶段阶段。掘进矿震分布