山东新能泰山西周矿业公司防冲年度规划修改版

2013 年度冲击地压安全评价报告山东新能泰山西周矿业有限公司二一三年三月山东新能泰山西周矿业有限公司2013 年度冲击地压安全评价报告编审人员编制人：防冲办主任：防冲副总工程师：总工程师：总经理：目录1、矿井概况及冲击地压防治现状1.1 矿井概况山东新能泰山西周矿业有限公司位于山东省新泰市西北约 5km，行政区划属山东省新泰市青云街道办事处。矿井东南距新泰市区约5km，西北距泰安市区约 75km，南距泰 ( 安) 新( 泰 ) 公路西周路口约0.5km，东距京沪高速公路 (G2) 新泰北出入口约 12km，南距泰新高速公路 (S31) 新泰南出入口约 8km，矿区乡村公路网络纵横交错，交通十分便利。井田走向长平均 1.22km，倾斜宽 1.37km，面积 1.6804km2，西周矿井于 2004 年 5 月恢复建设， 2008 年 7 月 22 日取得五证一照，矿井正式投产。 2010 年 5 月更名为山东新能泰山西周矿业有限公司，矿区范围内共有开采煤层 5 层，（即 2、4、11、13、15 煤层）。现开采煤层为 2、4 煤层。采用立井开拓，双回路供电，中央并列抽出式通风，一级排水，走向长壁后退式采煤法开采， 全部垮落法管理顶板，设计生产能力 21 万吨 / 年，2012 年 11 月核定生产能力为 30 万吨 / 年。1.2 相邻矿井情况西周煤矿西北部以1、2 号拐点联线为界与王家寨煤矿为邻；西南部以 1、4 号拐点联线为界与良庄煤矿为邻；东南部以4、5、6、3号拐点联线为界与孙村煤矿深部东周预测区为邻；东北部以2、3 号拐点联线 ( 相当于莲花山断层 ) 为界 ( 图 1-1) 。图 1-1西周煤矿井田边界及周边矿井位置关系图王家寨煤矿王家寨煤矿属地方国有控股中型煤矿， 行业管理隶属山东省新泰市煤炭工业管理局。 矿井由枣庄煤矿规划设计院依据原新汶矿务局地质勘探队于 1986 年 10 月提交的山东省新汶煤田王家寨井田精查补充地质勘探报告 进行设计。矿井采用立井多水平 (-350 、-510) 采区石门开拓方式，走向长壁或倾斜长壁法采煤，放炮或机械落煤 ( 目前装备 2 个炮采面、 1 个机采面 ) ，单体液压支柱配合铰接顶梁支护顶板，全部跨落法管理顶板， 前期为中央并列式通风，后期为中央边界混合式通风，矿井生产运输以皮带为主， 回采工作面采用刮板运输机运输，掘进工作面采用机械扒装和人工扒装，小型绞车提运。目前生产水平 -350、 -510m，主要开采山西组 2、4 煤层。两矿边界附近， 王家寨煤矿一侧 2 煤层已开采 1215、1216、1217工作面，留有宽度不小于 50m的边界煤柱。西周煤矿一侧 2 煤层 1203 工作面已开采， 1204 工作面正在回采， 1203、1204 工作面回风巷走向与井田边界平行， 留有宽度不小于 40m的边界煤柱。 其余地段两矿均未开采。王家寨煤矿与西周煤矿之间，边界清楚，煤柱完整，宽度合理，彼此开采互无不良影响。良庄煤矿良庄煤矿于 1954 年破土， 1957 年 7 月 1 日正式投产，设计生产能力为 30 万吨 / 年，1962 年核定生产能力为 45 万吨 / 年，19761983年改扩后生产能力为 120 万吨 / 年，矿井开拓方式为斜井多水平阶段石门分组联合开拓， 采煤方法为走向长壁采煤法。 浅部采用水沙充填法管理顶板，深部采用全部冒落法管理顶板。第一水平±0m、第二水平-195m已采完，第三水平 -350m、第四水平 -580m 正在开采。开采煤层为 2、4、6、11、13、15 煤层。矿井现在生产水平为 -350m、-580m。煤层开采深度为 -670m。煤层开采情况为 F10 断层以南 2、4、6、11 煤层已全部开采结束， 13、15 煤层开采 -350m 水平下山采区， F10 断层以北 2、4 煤层正在开采标高 -400m-600m 之间块段。两矿边界附近， 良庄煤矿一侧的开采动用区离边界尚远，矿井设计留设井田边界煤柱50m。西周煤矿一侧，北段(F16 以北 ) 2 煤层1201-1 工作面、 4 煤层 1401-1 工作面已开采，开切眼走向与井田边界平行，留有宽度不小于40m的边界煤柱， 11、13、15 煤层未开采；南段 (F16 以南 ) 各可采煤层均未开采。良庄煤矿与西周煤矿之间，边界清楚，煤柱完整，宽度合理，彼此开采互无不良影响。1.3 井田地质地层西周井田位于新汶煤田( 向斜 ) 北翼中段，含煤地层为华北型石炭二叠纪海陆交互相沉积，煤系基底为奥陶纪石灰岩， 煤系上覆盖层为第四系松散沉积物及古近纪红色砂、泥岩。井田地层系统自下而上分别为奥陶纪马家沟群， 石炭二叠纪月门沟群本溪组、太原组及山西组，二叠纪石盒子群，古近纪官庄群固城组和第四系。奥陶纪马家沟群 (OM)中下奥陶统石灰岩，总厚度约800m左右，棕灰、灰及浅灰色厚层块状，质纯致密，底部为白云质石灰岩，顶部裂隙、溶洞较发育，产珠角石及其他头足类化石。在井田西北方向莲花山断层带内有出露。石炭二叠纪月门沟群 (C2-P1y)1、本溪组 (C2yb)厚度 15.49 22.72m，平均 18.04m。以灰色、紫色、兰色等杂色粘土岩为主，底部发育山西式铁矿层 ( 含铁质泥岩 ) 及铝土岩，厚度不稳定。含珊瑚、纺缍蜒及腕足类化石较丰富。2、太原组 (C2-P1yT)厚度 205.94 216.25m，平均厚度211.11m。主要由灰色、深灰色、灰黑色泥岩、粘土岩、粉砂岩和灰绿、灰白色中细粒砂岩、薄层石灰岩及薄煤层组成。共含煤13 层(5 17 煤层 ) ，其中可采或大部可采者三层 (11 、13、15 煤层 ) ，夹石灰岩五层 ( 一灰、二灰、四灰、五灰、六灰 ) 及一层泥灰岩， 除二灰不稳定外，其余石灰岩全区稳定，为主要标志层。3、山西组 (P1yS)厚度 71.95 101.30m，平均 84.36m，主要由灰色、灰白色中细粒砂岩、深灰色粉砂岩、泥岩及煤层组成，煤层顶板粉砂岩、泥岩中含植物叶片化石苛达树、羊齿类。共含煤4 层(14 煤层) ，其中 2、4 煤层为可采煤层。二叠纪石盒子群 (P2)保留不全，残厚 36.99 84.94m，平均 55.11m，为一套河湖相的碎屑岩沉积，主要由浅灰色、灰绿色及杂色粘土岩、粉砂岩及砂岩组成。总观本组地层沉积物的颜色，由下部的灰色、灰绿色逐步变为上部的紫褐色、黄绿色等杂色沉积， 明显反映了由潮湿向干旱转变的古气候环境，沉积盆地常处于一种氧化环境，当时虽有植物生长，但由于构造、气候等原因，未能形成长期稳定的泥炭沼泽，故此组不含可采煤层。古近纪官庄群固城组 (E1g)保留不全，残厚119.67634.28m，平均 534.43m，主要由砖红色粉砂岩、细砂岩、杂色粘土岩、间夹薄层砾岩组成，矿物成分以石英为主，粘土质胶结，结构较松散。砾岩砾石成分以片麻岩、 石灰岩、闪长岩为主，分选性差，砾石大者几十厘米，小者几厘米。混合暗斜井、回风暗斜井井口设计标高-280m，井底车场标高-650m，井筒斜长分别为912m、890m，均位于古近纪官庄群固城组内。实际揭露情况如下：斜长0279.13m(标高 -280 -393.53m) 段为暗红色泥岩、斜长279.13 287.46m(标高 -393.53 -396.36m) 段为暗红色泥岩与浅灰色薄层砾岩互层、斜长287.46 450.67m( 标高-396.36 -463.30m) 段为暗红色泥岩、粉砂岩、斜长450.67 459.42m(标高 -463.30 -466.86m) 段为黑灰色泥岩、斜长459.42 889.38m(标高 -466.86 -638.65m) 段为暗红色泥岩与砂岩互层。第四系 (Q)厚度 0.00 2.00m，平均 0.70m，其厚度与地面标高多呈反比，沿冲沟两侧分布稍厚， 主要为河流相未胶结的冲积、坡积物和含水流砂层，流砂层主要分布在葛桥沟等冲沟附近。构造井田总体构造形态为一走向NNESSW、倾向 SEE的单斜构造，煤岩层倾角 1530°，平均 22°。井田内断裂构造较发育且落差走向变化较大，截止目前，已发现落差大于或等于10m的断层 9 条，均为正断层，平均每平方千米5.36 条。其中落差 100m的 4 条、 50落差 100m的 1 条、30落差 50m的 1 条、10落差 30m的 3 条，井田地质构造复杂程度属中等类型( 表 2-3 、图 2-2) 。现将各断层特征分述如下。一、井田边界断层1、莲花山断层正断层，为井田东北部边界断层，走向NW，倾向 SW，倾角 5070°，落差大于2000m，井田内延伸长约1500m。地面露头断层带特征十分明显，为基本查明断层。2、F2 断层正断层，为井田东南部边界断层，走向NE，倾向 SE，倾角 7075°，落差 70150m，井田内延伸长约1400m，东北部落差大，西南部落差小。由西南向东北延伸直至与莲花山断层相交。该断层南段为孙村煤矿与良庄煤矿之间的井田边界断层，控制程度较高， 属查明断层。北段为西周煤矿与孙村煤矿深部东周预测区之间的边界断层，控制程度低，属基本查明断层。二、井田内部断层1、F6 断层正断层，主体位于一采区西翼东部，向北延伸至一采区1204 面后与 F12 断层相交。走向近 SN，倾向 E，倾角 70°，落差 515m，走向长度在 750m左右， 1201-2 工作面运输巷、 1204 工作面回风巷、2 层回风上山等巷道多处揭露，属查明断层。2、F7 断层正断层，走向近 SN，倾向 W，倾角 70°，落差 1020m，走向长度在 850m左右， XZ-1 号钻孔、 2 层回风上山、 -650m 轨道大巷等多处揭露，属查明断层。3、F12正断层，位于井田北部边界附近，其两端均与莲花山断层相交，为莲花山断层的旁侧分支支断层，断层的主体位于王家寨井田内。西周井田内 F12 断层走向 NW，倾向 SW，倾角 70°，落差 60150m，走向长度在 500m左右。 1205 工作面上、下顺槽揭露该断层，属查明断层。图 1-2 西周煤矿构造纲要图 ( 以 2 煤层为例 ) 4、F13 断层正断层，位于一采区中部，两端分别与 F6、F15 断层相交，走向NW，倾向 SW，倾角 70°，落差 520m，走向长度在 500m左右，1201、1201-2 、1202、1203 工作面回采巷道多处揭露，属查明断层。5、F14 断层正断层，位于井田西南部，走向近EW，倾向 S，倾角 70°，落差 2060m，井田内由三维地震 1 个 B 级断点、 4 个 C 级断点控制，井田内断层走向长度在 800m左右，属基本查明断层。向西伸入良庄煤矿段已被其深部三维地震勘探测线控制或被八采区2、4 煤层生产巷道揭露，走向转为NEE，倾向转为 SSE，属查明断层。6、F15 断层正断层，位于一采区中西部，南端与F16 断层的北侧分支F16-1断层相交，西北段伸入王家寨煤矿。走向NW，倾向 SW，倾角 45°，落差 2040m，井田内走向长度在550m左右， 1201-1 工作面位于其上盘、 1201-2 、1201、 1202、1203 工作面位于其下盘，工作面回采巷道多处揭露，属查明断层。7、F16 断层正断层，位于井田中部，走向NEE，倾向 SSE，倾角 60°，落差120200m，井田内断层走向长度在1500m左右。 2013 年 1 月 15 日，山东泰山地质勘查公司在-850m回风暗斜井偏口车场施工两个井下探F16 断层钻孔，累计孔深175.3m。由于钻孔为伪斜布置，同时又是在红土层中钻进，塌孔现象严重，钻探未达煤系地层，分析认为探孔附近的 F16 断层落差不低于150m。F16 断层东段控制程度低， 属基本查明断层。 F16 断层西段结合西部良庄煤矿8203 工作面生产揭露资料，该断层呈帚状分叉， 构成断层密集区， 其资源储量已被 2006 新矿生便字 247 号文报损。表 1-1西周煤矿落差大于10m断层特征一览表断层断层走倾倾角(°)落差井田内延伸查明名称性质向向(m)长度 (m)程度莲花山正NWSW50 70大于 20001500基本查明F2正NESE70 7570 1501400基本查明F6正近 SNE705 15750查明F7正近 SNW7010 20850查明F12正NWSW7060 150500查明F13正NWSW705 20500查明F14正近 EWS7020 60800基本查明F15正NWSW4520 40550查明F16正NEESSE60120 2001500基本查明1.3.3岩浆岩新汶煤田内岩浆活动微弱。 仅在煤田西部发现零星的燕山晚期闪长岩侵入奥陶系石灰岩或太原组底部。井田内未揭露岩浆岩侵入体。1.4 矿井煤层顶底板及巷道支护情况矿井煤层顶底板情况煤层2 煤层位于山西组中下部，下距 4 煤层平均 28.14m。2 煤层平均厚度 2.19m，可采性指数 Km=1.00，厚度变异系数 r=22.99%，普氏硬度系数 f=1.4 ，属稳定型全区可采中厚煤层。2 煤层伪顶为粘土岩，深灰色，易冒落，厚度0.0 0.50m，直接顶板为深灰色细砂岩，一般厚度在5-7m 左右，局部为砂泥岩互层，含 2 层煤线，灰色至灰白色，性脆易碎，难维护；老顶为灰白色至绿色的中砂岩，坚硬，有时颜色发红，厚度10-15m；直接底为灰白色至灰色细砂岩，层理坚硬，零星夹有煤线，厚度4-8m；老底为灰色或白色细砂岩，坚硬，有时含砾岩，不显层理，厚度3-6m。煤层4 煤层位于山西组中下部， 下距 11 煤层平均 116.90m。平均厚度2.02m，可采性指数Km=1.00，厚度变异系数r=21.30%，普氏硬度系数 f=1.7 ，属稳定型全区可采中厚煤层。4 煤层伪顶为粉砂岩，性脆易碎，厚度0.0 1.00m，直接顶为灰白色相间的中砂岩，一般厚度在58m左右，岩性坚硬，易维护。老顶为灰白色相间的中砂岩，厚度10-16m，裂隙发育，结构致密，岩性坚硬；直接底厚度6-9m，以细砂岩为主，局部为粉细砂岩互层，不易变形。在底板砂岩中， 局部夹有 0.30m 左右的粘土岩，遇水易膨胀变形。巷道施工方法及支护情况目前矿井回采巷道及开拓巷道主要采用炮掘工艺，回采巷道主要采用锚网带 +锚索进行联合支护，开拓巷道采用锚网喷进行支护；高档普采、炮采工作面使用单体液压支柱配铰接顶梁上辅设塑料双抗网联合支护顶板；综采工作面采用液压支架支护顶板。1.5 矿井动力灾害概况1.5.1 矿井冲击地压鉴定情况2008 年 12 月份煤科总院北京开采研究所岩石力学实验室对2、4煤层的鉴定结果： 2 层煤属于 3 类，为具有强冲击倾向性的煤层；4层煤属于 3 类，为具有强冲击倾向性的煤层； 2 层煤顶板 2 类，为具有弱冲击倾向性的岩层； 4 层煤顶板属于 3 类，为具有强冲击倾向性的岩层。以上试验结果仅是针对我矿送检的煤层、 岩层试样作出的是否具有冲击倾向性的鉴定。 由于同一煤矿同一煤层不同区域煤系地层岩石的力学性质差别较大，冲击倾向性差别也较大，在开采过程中，是否发生冲击还同其开采深度和地应力状况有关，在开采工作面靠近断层、褶曲等构造附近、原岩应力大时，随着开采深度的增加，地压加大，冲击倾向性加剧，需要采取有效措施防止冲击地压的发生。 冲击地压发生历史西周矿井自 2008 年 7 月正式投产，截止到目前未发生冲击地压事故。矿井冲击地压防治现状西周煤矿目前主采煤层为二、四层煤，同属冲击地压煤层，煤层间距一般在 28 米左右，属近距离煤层，目前采取先开采二层煤作为四层煤的保护层， 但二层煤的开采同样存在冲击地压的威胁，这就给矿井的冲击地压防治工作增加了难度。随着矿井开采深度的增加和地质条件的变化， 到了深部发生冲击地压的可能性大大增加， 相应的危害程度也增加。 面临着越采越深 ( 超深) ，矿山压力越来越大； 越采越空 , 煤柱型采场增多； 越采越难 , 易采煤炭减少；构造、老空和煤柱区分布复杂等防冲严峻形势和压力。自重型冲击（超深井）、构造型冲击（断层、褶曲）、采动与构造耦合型冲击（回采与掘进相互影响） 、煤柱型冲击（同层煤柱和上下层煤柱）等各种类型的冲击地压都有可能发生。西周煤矿积极落实上级关于冲击地压防治规定的有关内容， 设立冲击地压专职副总工程师，成立防冲办公室，负责现场监测，成立防冲队，负责卸压解危措施的实施，并且引进装备了电磁辐射仪、大直径卸压钻机等防冲监测和卸压设备。随着采深的增加，地压增大，防治冲击地压的工作难度逐渐增大，因此，需在开采过程中，根据实际需要加大防冲投入，应用应力在线监测系统等先进的监测、 监控设备，提高矿井冲击地压灾害防治能力。另外需要加强与高校以及有丰富防冲经验的煤矿合作， 加强冲击地压灾害防治技术的研究，保障矿井的安全开采。2、采掘工作面接续情况2.1 采煤工作面接续情况2013 年西周煤矿共安排5 个回采工作面以及为其服务的掘进工作面，具体接续情况如下表所示。表 2.1 2013 年西周矿业回采工作面接续表年度施工单位开采工作面回采时间备注1402-1 工作面2013.1-2013.31204 工作面2013.1-2013.42013回采工区1402 工作面2013.5-2013.71205 工作面2013.8-2013.121203-1 工作面2013.12-2013.122.2 掘进工作面接续情况2013 年公司安排 2 个掘进队施工回采巷道，计划掘进进尺2690米， 2013 年掘进工作面接续安排如下：表 2.2 2013 年西周矿业掘进工作面接续表年度施工单位开采工作面回采时间备注1204 补运输巷2013.1.1-2013.2.151205 回风巷-2013.4.30掘进一区1402切眼2013.5.1-2013.5.28一队1203-1运输巷-2013.9.71203-1 切眼2013.9.8-2013.10.71403-1运输巷20131204 补进风巷1402 补溜子道四层运输山上偏口掘进一区1403 切眼二队1403 回风巷1203-1 进风巷1403-1 进风巷3、区域性冲击危险区划分3.1 基于防冲的采掘工作面危险性评价针对 2013 年度采掘范围内的煤层地质条件，公司组织相关工程技术人员排查了西周煤矿影响冲击地压的主要因素，根据这些因素单独或综合作用评价工作面的危险程度。这些影响因素主要由以下7条。（ 1）深部多煤层开采情况： 西周煤矿具有深部多煤层开采特点，煤层开采顺序及煤柱留设位置会对上下煤层应力集中（冲击危险性）产生很大影响；（ 2）断层密布、相互切割，造成局部高应力积聚；（ 3）工作面沿空开采；（ 4）孤岛开采甚至煤柱工作面开采；（ 5）工作面开采顺序对应力分布和防冲的影响；（ 6）停采线位置的合理性；（ 7）区段煤柱留设宽度和位置。通过对上述 7 条主要影响因素分析， 以及采用采掘工作面冲击地压危险性综合指数法（附件 1）对西周煤矿工作面进行冲击危险性综合评价。年度工作面危险性评价2013 年计划开采的工作面有1402-1 工作面、 1204 工作面、 1402工作面、 1205 工作面、 1203-1 工作面。1402-1 工作面 2013 年 3 月结束。1204 工作面 2013 年 4 月结束。1402 工作面 2013 年 5 月投产。1205 工作面 2013 年 8 月投产。1203-1 工作面 2013 年 12 月投产。1204 工作面、1205 工作面位于一采区北翼， 1402-1 工作面、1402工作面、 1203-1 工作面位于一采区南翼。各工作面具体位置详见二、四煤层采掘工程平面图。（一） 1402 工作面冲击危险程度评价图 3.1 1402 工作面平面图主要危险源和影响因素：（ 1）工作面一侧沿空开采，特别注意回采初期的防冲工作；（ 2）二层解放层的开采降低了本工作面的应力集中，但是二层1202工作面的区段煤柱的位置会对本工作面的安全回采产生较大的影响，应引起重视。影响冲击地压的主要采矿地质因素有：开采深度、顶底板坚硬岩层、构造应力集中、煤层冲击倾向性等。下表3.1 为评价区域采矿地质条件对冲击地压危险状态的影响因素与指数。表 3.2 为采掘工作面周围的开采技术因素对冲击地压的影响程度及指数。表 3.1 1402 工作面地质条件影响冲击地压危险状态的因素及指数序号因素影响危险状影响因素的定义冲击地压态的因素危险指数1W1发生冲击地压该层未发生过-22W2开采深度 700m23W3顶板中坚硬岩层距煤层的距离50m3(Rc 60MPa)4W4开采区域内构造应力 10%正常1集中程度5W5顶板岩层厚度特征参数Lst<5006W6煤的抗压强度 Rc>16Mpa27W7煤的弹性能量指数WET54Wt1=Wi/ Wimax=0.52表 3.2 1402工作面开采技术条件确定的冲击地压危险状态评定指数序号因素冲击地压危险状态影响因素冲击危险指数1W1工作面距残采区或停采线的垂直距离，>60m02W2未卸压一次采全高，煤厚 3.0m03W3未卸压的厚煤层，留顶煤或底煤厚度<1m04W4采空区处理方式：垮落法2Wt2= Wi/ Wimax0.18通过综合比较分析可知， 1402 工作面冲击地压危险状态等级评定为中等冲击危险性，冲击危险指数Wt max Wt 1,Wt 20.52 。冲击地压危险区的危险程度受到很多因素的影响，但是应力状态和煤岩体的性质是最主要的因素， 因此，采用冲击地压发生的可能性指数诊断法为基本方法， 以构造分析、工程类比等为辅助方法进行综合评价。冲击地压发生可能性指数诊断法的基本内容和步骤为：（1）计算采动应力场分布规律；（2）测试和计算煤岩体的冲击倾向性；（3）计算应力和冲击倾向性各自对“发生冲击地压”事件的隶属度；（4）计算冲击地压发生的可能性指数；（5）诊断某一点冲击地压发生的可能性。根据经验和矿山压力分布的一般规律，在 1402 工作面的条件下，这一阶段采深平均 770m，根据 1401 工作面现场实际检测，工作面移动支承压力应力集中系数按 1.06 计算，则最大应力为 1.06 ×2.5 × 104×770=18.5MPa，而煤层单向抗压强度为 16.68MPa，应力比达到了1.1 ，未超过发生冲击地压的基本应力水平（1.5 倍的应力比）。经测定煤层具有强冲击倾向性，煤层的Wet 为 6.03 。应力对“发生冲击地压”事件的隶属度计算公式为：0.5Ic, Ic 1.0应力隶属度 U=Ic-0.5, 1.0 Ic 1.5Ic1.0, Ic 1.5式中， Ic=krH/c ，在 1402 工作面应力集中区域，应力集中系数 k=1.06 ；Ic =18.5MPa/16.68Mpa=1.1 ，Ic 取值处于 1.0 1.5 之间因此采动应力对“发生冲击地压”事件的隶属度为：UIc = Ic -0.5=1.1-0.5=0.6冲击倾向性对“发生冲击地压”事件的隶属度计算公式为：0.5Wet, Wet 2.0倾向性隶属度 UWet =0.133Wet+0.333, 2.0 Wet 5.01.0, Wet 5.0式中 Wet 为弹性能指数。 1402 工作面 Wet=6.03（取实验结果的平均值），Wet 取值 5.0 。因此，冲击倾向性对“发生冲击地压”事件的隶属度，UWet=1。根据计算冲击地压发生可能性指数U= (UIc+ UWet)/2=0.8可判断出该面接近发生冲击地压的应力条件，特别是在遇到断层、岩层强烈的断裂运动期间， 如果不提前采取防治措施，可能具有发生冲击地压的危险。通过以上两种分析方法及已采工作面（1201、1202、1203、 1401工作面）实际检测情况综合评价，1402 工作面为中等冲击危险程度。1402 工作面主要危险区为：（1）工作面切眼初采至初次来压影响时期内。（2）工作面推采F305 断层前后 50 米范围内。（3）工作面采至停采线前后50 米范围内。（二） 1204 工作面冲击危险程度评价图 3.2 1204 工作面平面图主要危险源和影响因素：1204 工作面回收采区上山煤柱过程中，将面临过多条老巷带来的应力集中区， 工作面西侧临近 1203 工作面的采空区， 采动应力集中与老巷应力集中的叠加， 将使得 1204 工作面回收上山煤柱过程中随时处于高应力状态，动压显现将会非常明显。影响冲击地压的主要采矿地质因素有：开采深度、顶底板坚硬岩层、构造应力集中、煤层冲击倾向性等。下表 3.3 为评价区域采矿地质条件对冲击地压危险状态的影响因素与指数。 表 3.4 为采掘工作面周围的开采技术因素对冲击地压的影响程度及指数。表 3.3 1204 工作面地质条件影响冲击地压危险状态的因素及指数序号因素影响危险状影响因素的定义冲击地压态的因素危险指数1W1发生冲击地压该层未发生过-22W2开采深度 700m23W3顶板中坚硬岩层距煤层的厚度50m3(Rc 60MPa)4W4开采区域内构造应力 10%正常1集中程度5W5顶板岩层厚度特征参数Lst5006W6煤的抗压强度 Rc>16Mpa27W7煤的弹性能量指数WET54Wt1=Wi/ Wimax=0.52表 3.4 1204工作面开采技术条件确定的冲击地压危险状态评定指数序号因素1 W12 W23 W34 W4冲击地压危险状态影响因素工作面距残采区或停采线的垂直距离，>60m未卸压一次采全高，煤厚3.0m未卸压的厚煤层，留顶煤或底煤厚度 <1m 采空区处理方式：垮落法Wt2= Wi/ Wimax冲击危险指数00020.18通过综合比较分析可知，1204 工作面冲击地压危险状态等级评定为中等冲击危险性，冲击危险指数Wt max Wt 1,Wt 20.52 。冲击地压危险区的危险程度受到很多因素的影响，但是应力状态和煤岩体的性质是最主要的因素， 因此，采用冲击地压发生的可能性指数诊断法为基本方法， 以构造分析、工程类比等为辅助方法进行综合评价。冲击地压发生可能性指数诊断法的基本内容和步骤为：（1）计算采动应力场分布规律；（2）测试和计算煤岩体的冲击倾向性；（3）计算应力和冲击倾向性各自对“发生冲击地压”事件的隶属度；（4）计算冲击地压发生的可能性指数；（5）诊断某一点冲击地压发生的可能性。根据经验和矿山压力分布的一般规律，在1204 工作面的条件下，这一阶段采深平均720m，根据 1202 工作面、1203 工作面现场实际检测，工作面移动支承压力应力集中系数按1.07 计算，则最大应力为1.07 ×2.5 × 104×720=17.5MPa，而煤层单向抗压强度为34.48MPa，应力比达到了0.5 ，未超过发生冲击地压的基本应力水平（1.5 倍的应力比）。经测定煤层具有强冲击倾向性，煤层的Wet 为 5.71 。应力对“发生冲击地压”事件的隶属度计算公式为：0.5Ic, Ic 1.0应力隶属度 U=Ic-0.5, 1.0 Ic 1.5Ic1.0, Ic 1.5式中， Ic=krH/c ，在 1204 工作面应力集中区域，应力集中系数 k=1.07 ；Ic =17.5MPa/34.48Mpa=0.5 ，Ic 取值小于 1.0 ，因此采动应力对“发生冲击地压”事件的隶属度为：UIc =0.5 ×Ic =0.5×0.5= 0.25冲击倾向性对“发生冲击地压”事件的隶属度计算公式为：0.5Wet, Wet 2.0倾向性隶属度Wet=0.133Wet+0.333, 2.0 Wet 5.0U1.0, Wet 5.0式中 Wet 为弹性能指数。 1204 工作面 Wet=5.71（取实验结果的平均值），Wet 取值 5.0 。因此，冲击倾向性对“发生冲击地压”事件的隶属度，UWet=1。根据计算冲击地压发生可能性指数U= (UIc+ UWet)/2=0.62可判断出该面接近发生冲击地压的应力条件，特别是在遇到断层、岩层强烈的断裂运动期间， 如果不提前采取防治措施，具有发生冲击地压的危险。通过以上两种方法及已采工作面（1201、1202、1203、1401 工作面）实际检测情况综合评价，1204 工作面为弱冲击危险程度。（三） 1205 工作面冲击危险程度评价图 3.3 1205 工作面平面图主要危险源和影响因素：（ 1）工作面临近 F1 莲花山断层及 F12 断层；（ 2）工作面内煤层倾角加大，工作面断层较多。通过综合指数法、可能性指数法计算， 1205 工作面冲击危险性指数Wt=0.52，属中等冲击危险性；冲击地压可能性指数为U=0.64，属可能性冲击，根据以上两种方法计算结果及已采工作面（1201、1202、1203、 1401 工作面）实际检测情况综合评价，1205 工作面为弱冲击危险程度。1205 工作面主要危险区为：（1）工作面切眼初采至初次来压影响时期内。（2）工作面推采至断层前方50 米范围内。（3）工作面采至停采线前后50 米范围内。（四） 1203-1 工作面冲击危险程度评价图 3.4 1203-1 工作面平面图主要危险源和影响因素：（ 1）工作面临近 1203 工作面、 1201-1 工作面采空区；（ 2）工作面临近 F15 大断层。通过综合指数法、可能性指数法计算， 1203-1 工作面冲击危险性指数 Wt=0.52，属中等冲击危险性；冲击地压可能性指数为 U=0.63，属可能性冲击，根据以上两种方法计算结果及 1203-1 工作面布置情况综合评价， 1203-1 工作面为中等冲击危险程度。1203-1 工作面主要危险区为：（1）工作面切眼初采至初次来压影响时期内。（2）工作面推采至断层前方50 米范围内。（3）工作面采至停采线前后50 米范围内。年掘进工作面危险性评价1204 补进风巷布置在二层上山保护煤柱内，且临近 1202 工作面采空区，掘进过程中处于应力集中区域内， 掘进过程中具有一定的危险性； 1204 补运输巷掘进过程中受 1204 采煤工作面超前采动、二层上山保护煤柱及临近 F6 断层影响，掘进过程中处于应力集中区域内，具有一定的危险性；由于 1203-1 工作面冲击危险程度评定为中等危险程度，围绕 1203-1 工作面布置的 1203-1 运输巷、 1203-1 回风巷及 1203-1 切眼处于工作面危险区域内； 1402 补溜子道、 1402 切眼、1403 切眼、 1403-1 进风巷巷道布置临近断层，处于断层构造应力影响区域内。3.2主要结论根据以上综合分析，西周煤矿2013 年内回采工作面冲击地压危险程度如下表所示。表 3.5回采工作面冲击危险程度一览表年 度开采工作面危险程度主要影响因素1402-1工作面中等冲击断层，一侧采空，上部采空区1204 工作面弱冲击断层，上部采空区20131402 工作面中等冲击断层，一侧采空区1205 工作面弱冲击断层，一侧采空区1203-1工作面中等冲击断层，两侧采空区表 3.6掘进工作面冲击危险程度一览表年 度开采工作面危险程度主要影响因素1204 补运输巷中等冲击断层、上山煤柱、超前采动1205 回风巷弱冲击断层、上山煤柱1402切眼弱冲击断层、 1202 采面留设煤柱1203-1运输巷中等冲击断层1203-1 切眼中等冲击断层1403-1运输巷弱冲击断层20131204 补进风巷中等冲击上山煤柱、超前采动1402 补溜子道弱冲击断层四层运输山上偏口弱冲击上山煤柱1403切眼弱冲击断层1403 回风巷中等冲击边界煤柱、 1203 采面留设煤柱1203-1进风巷中等冲击断层1403-1进风巷弱冲击断层西周煤矿目前面临着大采深，构造复杂等诸多冲击危险源，矿井局部已处于冲击地压危险区， 因此个别工作面属于中等冲击危险工作面，特别是个别采掘工作面受断层、 采动影响，应力集中明显且复杂，属于冲击危险区，掘进、回采时需引起特别注意，加强管理。4.2013年度基于防冲的采掘工作面设计、接续注意事项、防冲检测方法及防冲措施4.1 2013年度基于防冲的采掘工作面设计、接续注意事项（ 1）回采工作面在回采前，必须对冲击危险性进行分析评估。有冲击危险的工作面除编制专项防冲设计外， 在编制采掘工作面作业规程时，必须制定专项防冲措施。（ 2）同一采区内的工作面必须按顺序进行开采，避免形成孤岛工作面。孤岛工作面必须逐面进行冲击地压评估。（ 3）相邻工作面切眼、停采线应对齐，避免出现不规则煤柱。（ 4）采区一翼内各工作面应向同一方向推进，严禁相向回采。回采工作面均应背向采空区方向推进，避免形成孤岛煤柱。（ 5）掘进工作面不得在采煤工作面影响区内掘进。（ 6）冲击地压危险区应避免双巷同时掘进，两同向掘进工作面的前后错距不得小于 100m。相向掘进的巷道相距 150m时，必须停止一个头掘进。掘进工作面与相邻回采工作面同向作业时， 间距不得小于 350m；严禁掘进工作面与相邻回采工作面相向作业（回采工作面超前 350m范围内）。（ 7）严重冲击地压厚煤层中的所有巷道应布置在应力集中区外。（ 8）严重冲击地压煤层的强冲击危险巷道应进行专门的支护设计，并预留断面系数。（ 9）冲击危险区内的掘进与回采工作，必须始终在卸压保护带内进行，卸压保护带的宽度不小于 3.5 倍巷道 ( 或回采 ) 高度。（ 10）采掘工作面通过应力集中区前， 应进行冲击危险性的监测和处理。有冲击危险的采掘工作面停产 3 天以上的，恢复生产前一班内，应鉴定冲击地压危险程度，并采取相应的安全措施。（ 11）开采严重冲击地压煤层时，不应在采空区留有煤柱。如果在采空区留有煤柱， 必须将煤柱的位置、 尺寸以及影响范围标在采掘工程图上。（ 12）冲击地压危险区开采过程中必须坚持“先解危后开采”的原则，严格执行预测预报、卸压解危、效果检验、安全防护“四位一体”综合防冲措施，及时消除冲击危险隐患。4.2冲击地压检测方法钻屑法使用ZQSJ-140/4.3型架柱支撑气动手持式防突钻机打眼，ZQSJ-140/4.3 型钻机参数：额定转速 300r/min ，额定扭矩 140n.m，采用 44 麻花钻头配 42 高效螺旋钻杆做打眼工具， 钻孔深度 7 米，每钻进一米用塑料编织袋接住煤粉，并用弹簧称称量吐出煤粉的重量，记录在原始煤粉量测定记录表内。西周煤矿分别在二层煤、四层煤选取远离断层及采空区地点进行矿井标准煤粉量的检测工作，通过检测：二层煤 1-3 米范围标准煤粉量为2.13Kg/m，4-6 米范围标准煤粉量为 2.37Kg/m，7 米范围标准煤粉量为2.26Kg/m，根据钻屑量指数确定二层煤临界值数值为：判别工作地点冲击地压危险性的钻屑量指数钻孔深度 / 煤层厚度1.51.5-33钻屑量指数>=1.52 - 3>=4钻屑量指数又称煤粉量比值 =每米实测钻粉量 / 每米正常钻粉量（Kg）孔深 1-3m 临界煤粉量孔深 4-6m 临界煤粉量 =2*2.37=4.68kg/m,孔深 7m临界煤粉量 =4*2.26=9.04kg/m 。当实测煤粉量 >临界值的时候，则表明该处有发生冲击地压的可能性。四层煤 1-3 米范围标准煤粉量为2.05Kg/m，4-6 米范围标准煤粉量为 2.19Kg/m，7 米范围标准煤粉量为2.09Kg/m，根据钻屑量指数确定四层煤临界值数值为：判别工作地点冲击地压危险性的钻屑量指数钻孔深度 / 煤层厚度1.51.5-33钻屑量指数>=1.52 - 3>=4钻屑量指数又称煤粉量比值 =每米实测钻粉量 / 每米正常钻粉量（Kg）孔深 1-3m 临界煤粉量孔深 4-6m 临界煤粉量 =2*2.19=4.38kg/m,孔深 7m临界煤粉量 =4*2.09=8.36kg/m 。当实测煤粉量 >临界值的时候，则表明该处有发生冲击地压的可能性。电磁辐射法检测（ 1）用 KBD5矿用本安型电磁辐射监测仪对回采工作面两条顺槽进行监测。监测方式采用定点监测和普查相结合的方式， 即对工作面两条顺槽超前 100m范围采用定点监测，定点监测时间为每天或每班监测一次，每个点测量时间 2 分钟。监测指标为电磁辐射幅值最大值、幅值平均值、脉冲数等。其测点布置为每 10m一个，即自工作面煤壁向外 10，20，30， 100m处各布置一个测点，如图4.1 所示。轨道顺槽图4.1电磁辐射仪监测点布置图采空电磁辐射位置（2区）当掘进工作面出现压力变大、煤炮频繁时，用KBD5矿用本运输顺槽安型电磁辐射监测仪异常区域进行监测。监测方式采用定点监测， 即对掘进头处 25m范围内监测，每点测量时间 2 分钟。监测指标为电磁辐射辐值最大值、脉冲数两个指标。随时在掘进头附近加设测点。其测点布置为每 10m一个，自掘进头向外10，20，30，40，50m处各布置一个测点，如图4.2 所示。图 4.2 掘巷过程电磁辐射测点布置（ 3）通过采用 KBD5电磁辐射仪对工作面及掘进巷道进行监测数据分析，当出现以下情况时需要采取解危措施。当电磁辐射强度最大值或脉冲数值超过某一临界值时， 仪器自动报警。电磁辐射脉冲数或强度（最大值或平均值）指标具有明显的增强趋势，且接近临界值时，表明有动力灾害危险，应采取措施。确认无影响或影响较小的情况下，电磁辐射强度或脉冲数强烈变化，变化幅度超过某一数值。电磁辐射强度或脉冲数值明显由大变小，但一段时间后又突然增大。西周煤矿未出现以上几种情况，只有在遇断层、应力集中区时电磁辐射强度、频率才有一定的变化，经总结分析，正常情况下西周煤矿电磁辐射强度平均值在50mv以下，脉冲数平均值在3000Hz以下，由于未发生过冲击地压事故， 无法确定矿井发生冲击地压事故时的电磁辐射强度最大值、 平均值及脉冲数的临界值， 所有电磁辐射强度及脉冲数报警值使用设备默认的数值。