新安煤矿二水平冲击地压和矿震特点初探

李天宝

摘要：新安煤矿进入二水平回采时，随着煤矿开采向深部转移，出现了冲击地压和矿震现象，笔者经过多年的现场观测及向专家教授学习冲击地压知识，总结出二水平冲击地压和矿震特点，以便为类似矿井今后的防冲工作提供参考意见。

关键词：冲击地压;矿震;特点

引言

煤矿冲击地压是指煤矿井巷或工作面周围煤（岩）体由于弹性变形能的瞬时释放而产生的突然、剧烈破坏的动力现象，常伴有煤（岩）体瞬间位移、抛出、巨响及气浪等。

冲击地压经常造成支架折损、片帮冒顶、巷道堵塞、人员伤亡，并产生巨大的响声和岩体震动，震动时间从几秒到几十秒，冲出的煤岩从几吨到几百吨，对安全生产威胁巨大。

龙煤集团双鸭山分公司随着煤矿开采向深部转移，冲击地压问题势必将更加严重、突出。

矿震是矿区内在区域应力场和采矿活动作用影响下使采区和周围应力处于失调不稳的异常状态，在局部地区积累了一定能量后以冲击或重力等作用方式释放出来而产生的岩层震动。

冲击地压是岩体震动集合中的子集;每一次冲击地压的发生都与岩体震动有关，但并非每一次岩体震动都会引发冲击地压。事实上在发生冲击地压以前煤岩体内已经出现矿震这些信号是分析冲击地压危险的重要信息。

要了解新安煤矿冲击地压及矿震的特点首先需要了解新安煤矿的相关情况。

1矿井概况

新安煤矿1984年投产，井田位于双鸭山市友谊县境内，地表标高+86.8～+150.3米。走向长度6.8公里，倾向长度4公里，面积26.9平方公里。2020年7月根据《关于科学确定灾害严重矿井生产能力核定工作的通知》（安委办发【2020】28号）文件要求，复核生产能力为150万吨/年。

新安煤矿为集中斜井、水平大巷、区段石门开拓，共划分二个水平，一水平设在-200米标高，上限+30米，下限-350米;二水平设在-500米标高，上限-350米，下限-700米。划分八个采区，一水平五个采区，二水平三个采区，均为采区上下山布置。目前矿井主要在二水平回采。2020年末，剩余地质储量1.74亿吨，可采储量9055万吨。

2煤岩层冲击倾向性鉴定情况

2013、2014年煤炭科学研究总院安全检测中心，对矿井六采区6层、8层、8上层、10层、12层的煤岩样进行了冲击倾向性鉴定：8上层煤具有强冲击倾向性，其它煤层均具有弱冲击倾向性。这五层煤的顶板均为弱冲击倾向性顶板岩层，8层、10层煤底板均为弱冲击倾向性底板岩层。

2018年9月，山东科技大学采矿工程研究院，对矿井9层、10下层、20层进行了冲击危险性鉴定：这三层煤的煤层、顶板岩层和底板岩层冲击倾向性均属于Ⅱ类，即为弱冲击倾向性。

2019年山东科技大学对矿井各煤层进行了冲击危险性评价：6层一水平二采区整体具有弱冲危险性，6层二水平七、八采区整体上具有中等冲击危险性，8上层二水平七采区整体上具有中等冲击危险性，8层一水平一采区整体具有弱冲危险性，8层二水平七、八采区整体上具有中等冲击危险性，9层一水平一采区整体具有弱冲危险性，10层一水平二采区整体具有弱冲危险性，10层二水平七、八采区整体上具有中等冲击危险性，10下层二水平六采区整体具有弱冲危险性，20层二水平六采区整体具有弱冲危险性。

3矿井、水平、采区危险性评价

矿井具有冲击地压危险性，矿井的两个水平具有弱冲击危险性;

二水平的六、七、八三个采区均具有弱冲击危险性。

4矿井冲击地压和矿震特点

笔者在新安煤矿主要从事技术工作，经过多年的工作实践，认为新安煤矿的冲击倾向性与矿震的发生与地质构造有密切关系！自矿井安装了BMS微震监测系统和ARAMISM/E微震监测系统后，系统监测到的矿震几乎都发生在褶曲、断层部位或其附近，发生过的冲击地压和控制住的冲击地压事故也都跟褶曲、断层等构造有关！从构造应力上看，矿井向斜构造比背斜构造要大得多。

5冲击地压和矿震实例

2017年矿井在八采区首产面圈面时先后掘进负480八层轨道巷和负485下山切眼时，两个工作面受向斜构造、断层、火成岩影响，矿压人员发现顶板离层速度达到6mm/日，原应力钻屑煤粉量平均值达到3.84Kg/米，全部超过临界值，采用YDD16对两个工作面迎头及迎头后21米左右两帮进行检测，发现电磁辐射强度平均值达到400mv，大大超过了120mv危险临界值，声发射平均值也大大超过了220mv的危险临界值。这说明所测区域内的煤体自身应力载荷较高，当应力载荷超过煤体自身所能承受的极限值时，煤体会破裂释放能量。现场目测发现煤体已出现片帮破裂现象。

得到这一情况汇报后，矿总工程师安排在两个工作面迎头打设了2个长度为40米的超前钻孔，虽然起到了一定的泄压作用，但从打钻取得的数据采用“钻屑法”分析后认定这两个工作面煤体应力载荷仍较高，存在发生冲击危险可能性。

八采区首产面在2017年7月开始回采时除采取BMS微震在线监测外和KDB7监测系统外，还采用了YDD16检测仪、顶板离层仪、锚索應力计、支架压力表等多种方式对工作面及两个顺槽进行矿压观测，同时加强了工作面及两巷超前支护的力度。该工作面回采期间监测到的微震事件频率不高，释放的能量不大，主要发生在采空区、入回风顺槽之外及工作面前方煤体或顶底板中。回采期间共监测到微震56次，微震事件最大能量为103J，对工作面回采没有造成影响。2017年12月工作面回采接近向斜轴部时，又出现了高应力区域的各种矿压显现，工作面停产收尾。

6结束语

矿井技术人员要充分认识冲击地压与矿震的关系，用微震观测等一系列观测方法对潜在的高能量矿震进行定位，准确描述和预警冲击地压，或警示管理者及时实施紧急救援及避让工作，以防止次生灾害造成的伤亡。

参考文献：

[1]齐庆新，李一哲，赵善坤等.我国煤矿冲击地压发展70年：理论与技术体系的建立与思考[J].煤炭科学技术，2019（09）：6-45.

[2]赵兴东，唐春安，李元辉等.基于微震监测及应力场分析的冲击地压预测方法[J].岩石力学与工程学报，2005（01）：4745-4749.

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