21220沖擊危險(xiǎn)性評價(jià)

1、目錄1、概述11.1工作面位置、四鄰關(guān)系情況11.2煤層賦存情況11.3煤層頂?shù)装鍘r層結(jié)構(gòu)特征31.4水文地質(zhì)情況315地質(zhì)構(gòu)造31.621200工作面地表沉陷情況.41.7巷道支護(hù)及施工工藝42、沖擊危險(xiǎn)性程度評價(jià)62.1按沖擊地壓發(fā)生可能性指數(shù)診斷法62.2沖擊傾向性評價(jià)法72.3綜合指數(shù)法82.4經(jīng)驗(yàn)類比分析法93、結(jié)論11121220工作面掘進(jìn)沖擊危險(xiǎn)性評價(jià)報(bào)告21220工作面掘進(jìn)沖擊地壓危險(xiǎn)性評價(jià)報(bào)告1、概述1.1工作面位置、四鄰關(guān)系情況21220工作面對應(yīng)地表位于楊大池以北，陳家門西南，錢家溝以西，地表為東低西高的緩坡。本工作面位于21盤區(qū)三條下山西翼，從上而下第十個(gè)工作面，上部為

2、已采畢的21200工作面，下部為未開掘的21240工作面，西部與躍進(jìn)井田相鄰（對應(yīng)躍進(jìn)煤礦已采畢的23050工作面及正在回采的23070工作面，最小煤柱間距為102m）。21220上巷自21200反風(fēng)巷開口掘進(jìn)，外錯(cuò)21200下巷8m布置，長度924m，方位307°，沿2-3煤底板掘進(jìn)；21220下巷自21延深中部車場開口，長度901m，方位307°，沿2-3煤底板掘進(jìn)。工作面可采長度為739m，傾斜長265m，平均煤厚7.9m，可采儲(chǔ)量202萬噸，工作面對應(yīng)地面標(biāo)高+519+586m，工作面標(biāo)高-191.622254.484m，工作面最大采深達(dá)815m（根據(jù)井上下對照圖進(jìn)

3、行計(jì)算）。（附圖1：21220準(zhǔn)備工作面巷道布置平面示意圖）1.2煤層賦存情況本工作面所采煤層為侏羅系中統(tǒng)下段義馬組23煤，煤層上半部以半亮型塊狀硬質(zhì)煤為主，煤質(zhì)較好。下半部以半暗型煤為主，夾矸多煤質(zhì)較差。工作面煤層從煤軌向西至設(shè)計(jì)切眼，厚度逐漸變薄，且煤層中夾矸增多。煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，全煤含矸38層。單層厚0.030.8m。煤層產(chǎn)狀：走向105135°，傾向SW,傾角：915°,般11.5°。16圖121220工作面巷道布置平面示意圖1延深輔助皮帶下山2區(qū)回風(fēng)下山1延深輔助軌道下山:H:62_6482F巷風(fēng)*回風(fēng)平巷m軌道平巷巷下1.3煤層頂?shù)装鍘r層結(jié)構(gòu)特征偽頂為泥

4、巖，厚度0.050.2m，灰黑色，含碳量高，具滑面，極易冒落；直接頂為泥巖，厚度1.04.9m，灰一深灰色泥巖、疏松易冒落；老頂為泥巖，厚度31.532.6m,深灰色一灰黑色，致密，塊狀構(gòu)造，含植物化石；直接底為炭質(zhì)泥巖，厚度4.07.9m，灰黑色，具滑面，局部夾多層薄煤線，松軟，遇水易膨脹；泥巖老頂之上為一組煤，厚度8.61m左右，其中12煤厚0.10.8m,黑色，半暗型，塊狀構(gòu)造；11煤厚01.64m，黑色，半亮型，以亮煤為主；一組煤頂板為泥砂巖互層厚5.588.66m，深灰色，致密，斷口平整，發(fā)育隱水平層理，砂巖：灰色，含粘土質(zhì)，夾細(xì)砂巖條帶狀裂紋，顯示波狀及渾濁狀層理；一組煤之上為侏羅

5、系中統(tǒng)上段和侏羅系上統(tǒng)巨厚礫巖層厚680.2708.7m，礫石成份較雜，以灰色、淺灰色、紫灰色石英砂巖、石英巖為主，含火成巖、石灰?guī)r礫石。礫徑大小不均，小者僅數(shù)毫米，一般在310cm之間，最大可達(dá)27cm，磨圓度為次圓、次棱角狀，磚紅色砂泥質(zhì)膠結(jié)物；侏羅系之上直接被第四系松散沉積層覆蓋，厚12.818.5m，為土黃色、棕紅色粘土、砂質(zhì)粘土、多含砂姜，底部通常為粘土質(zhì)砂姜和礫石；老底為泥巖、細(xì)一中砂巖和礫巖，厚度29.736.2m，泥巖：灰一灰黑色，含粘土質(zhì)較多，塊狀結(jié)構(gòu)，含少量根化石及少量滑面。砂巖：灰色，長石、石英細(xì)砂巖夾泥巖條帶，硅泥質(zhì)膠結(jié)。礫巖：淺灰色。礫石主要成份為淺灰色石英砂巖，泥砂

6、質(zhì)基底式膠結(jié)。（附圖2：煤系地層綜合柱狀圖）1.4水文地質(zhì)情況水文地質(zhì)條件中等，地表無威脅性水源。在21200工作面回采過程中，老頂砂礫巖水順采后裂隙進(jìn)入工作面采空區(qū)，在下巷積聚。根據(jù)此情況分析，預(yù)計(jì)21220工作面上巷掘進(jìn)中可能會(huì)出現(xiàn)老頂砂礫巖水順裂隙滲出，引起巷道頂板淋水和巷幫滲水。在21200工作面采空區(qū)低洼處有一定量積水，上巷掘進(jìn)期間，要制定探放水措施，及時(shí)對21200工作面采空區(qū)積水進(jìn)行探放，并及時(shí)完善排水系統(tǒng)，保證排水能力。1.5地質(zhì)構(gòu)造本工作面地質(zhì)構(gòu)造較簡單，在21200工作面下巷掘進(jìn)時(shí)揭露2條正斷層，落差分別為0.4m和1.5m,預(yù)計(jì)該斷層會(huì)延伸到本工作面上巷，掘進(jìn)中會(huì)揭露該斷

7、層。本工作面距地表較深，頂板壓力大，煤層節(jié)理發(fā)育。1.621200工作面地表沉陷情況21200工作面對應(yīng)地表由于采動(dòng)塌陷、回填復(fù)墾，現(xiàn)地表裂縫不明顯。根據(jù)21132工作面巖移觀測結(jié)果推斷：21200工作面的最大下沉量約為600mm。1.7巷道支護(hù)及施工工藝本工作面上下巷均采用全斷面錨網(wǎng)（索）架36U-6.0m三心拱可縮性支架配合液壓抬棚復(fù)合支護(hù)，棚距0.8m,凈斷面18.5m2；進(jìn)切眼采用錨網(wǎng)索架工字鋼梯形棚架n型梁單體柱雙抬棚抬棚復(fù)合支護(hù)；擴(kuò)切眼采用錨網(wǎng)索架工字鋼梯形棚架n型梁單體柱雙抬棚復(fù)合支護(hù)，切眼凈斷面22.5m2。均采用綜掘機(jī)掘進(jìn)，切眼采用二次成巷施工工藝。在各重點(diǎn)沖擊危險(xiǎn)區(qū)域采取增

8、強(qiáng)支護(hù)強(qiáng)度（結(jié)合礦壓顯現(xiàn)和現(xiàn)場情況，采取縮小支架棚距和錨桿索間排距、加大錨索長度等措施），提高抗沖擊能力。層序累厚m層厚（m）最小-最大一般圖2煤層地系綜合柱狀圖柱狀圖1:200巖層名稱泥砂巖互層泥巖：淺灰色。夾灰色細(xì)砂巖薄層，致密，發(fā)育水平層理。鋸齒狀含植物碎屑化石及瘤狀黃鐵礦結(jié)核。Ml0.0-I.E11煤1-1煤:黑色，半亮型，夾鏡煤條帶，質(zhì)硬，夾矸為0.06m粉砂巖0.06m細(xì)砂巖。粉砂巖深灰色。致密，發(fā)育水平層理，局部含炭質(zhì)多。含植物碎屑化石及炭化植物碎屑。12煤煤1-2黑色，光亮型，塊狀礦物質(zhì)。系中統(tǒng)義馬深灰色一一灰黑色，致密，塊狀構(gòu)造，含植物化石。頂部含少量紫斑，貝殼斷口。下半部常

9、夾棕灰色菱鐵礦薄層，局部菱鐵礦密集。底部與煤層之間常夾一薄層炭質(zhì)泥巖，極易冒落。黑色，塊狀硬質(zhì)煤。煤層中含多層泥巖夾矸，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。煤質(zhì)變化大，上半部以半亮型煤為主,煤質(zhì)較好；下半部以半暗型煤為主，灰分高，夾矸多，煤質(zhì)較差。灰黑色，具滑面，局部夾多層薄煤線，松軟，遇水易膨脹。泥砂巖互層礫巖泥巖：灰一灰黑色，含粘土質(zhì)較多，塊狀結(jié)構(gòu)，含少量根化石及少量滑面，常夾薄層炭質(zhì)泥巖。細(xì)砂巖：灰色。長石、石英細(xì)砂巖夾泥巖條帶，硅泥質(zhì)膠結(jié)。多含瘤狀顯狀結(jié)核。局部富含，發(fā)育斜波狀層理淺灰色，礫石主要成份為淺灰色石英砂巖，礫徑一般3-5cm，最大13cm，磨圓度為次圓狀，泥砂質(zhì)基底式膠結(jié)。局部礫石膠結(jié)處含晶粒狀Fe

10、S2。2、沖擊危險(xiǎn)性程度評價(jià)根據(jù)義煤集團(tuán)公司沖擊地壓危險(xiǎn)程度評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（試行），結(jié)合我礦實(shí)際，分別采用沖擊地壓發(fā)生可能性指數(shù)診斷法、沖擊傾向評價(jià)法、經(jīng)驗(yàn)類比法及綜合指數(shù)法等對21220工作面沖擊地壓危險(xiǎn)程度進(jìn)行評價(jià)。2.1按沖擊地壓發(fā)生可能性指數(shù)診斷法1、采動(dòng)應(yīng)力場分布規(guī)律a=krH（IT）max式中：a采掘面最大應(yīng)力，MP；maxr上覆巖層平均密度，一般取2.5X104N/O3；H采深，m;取815m;K煤層上應(yīng)力集中系數(shù)，根據(jù)理論和礦山壓力分布的一般規(guī)律,應(yīng)力集中系數(shù)為2；在放頂煤采場如果出現(xiàn)較大塑形區(qū)，可取1.61.8；在頂板出現(xiàn)來壓或煤柱等特殊條件時(shí)，一般取2.53.5；根據(jù)理論和礦山壓

11、力分布的一般規(guī)律，取2。貝V：21220工作面最大應(yīng)力為40.75MPa。2、測定煤巖體沖擊傾向性根據(jù)中國礦業(yè)大學(xué)所做常村煤礦煤巖樣沖擊傾向性鑒定（采樣地點(diǎn)為21132工作面），所采煤層沖擊傾向性實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果，煤層的沖擊傾向性指數(shù)Wet（彈性能指數(shù)）為9.88。3、應(yīng)力和沖擊傾向性對“發(fā)生沖擊地壓”事件的隸屬度（1）應(yīng)力隸屬度UIc0.5Ic，Ic<1.0UJ/c-0.51.0（Ic15Ic1.0,Ic>151（1-2）TkrHIc=-式中：c（1-3）ac煤層單軸抗壓強(qiáng)度，MPa；取11.48MP。貝V：由1-1式得出21220最大應(yīng)力為39.3MPa，由1-3式求得Ic為3.

12、55,由1-2式求得U取值為1.0。IC(2) 沖擊傾向性對“發(fā)生沖擊地壓”事件的隸屬度Uwet0.5wetwet<2.0U=<0.133wetb0.3332.0(Ic5.0wet1.0,wet>5.0(1-4)煤層沖擊傾向性指數(shù)Wet(彈性指數(shù))為9.88,則Uwet由1-4式取Uwet為1.0。4、沖擊地壓發(fā)生的可能性指數(shù)UICrwet(1-5)則，U=1。5、沖擊地壓發(fā)生的可能性表1-1沖擊地壓發(fā)生可能性評價(jià)指標(biāo)U00.60.60.80.80.90.91.0可能性不可能可能很可能能夠經(jīng)驗(yàn)算21220工作面發(fā)生沖擊地壓可能性指數(shù)為10；根據(jù)表2-1判斷，21220工作面具

13、備發(fā)生沖擊地壓的可能性。2.2沖擊傾向性評價(jià)法根據(jù)中國礦業(yè)大學(xué)所做常村煤礦煤巖樣沖擊傾向性鑒定(采樣地點(diǎn)為21132工作面)，煤層煤樣的動(dòng)態(tài)破壞時(shí)間為79.9ms，沖擊能量指數(shù)為3.25，彈性能指數(shù)為9.88，煤層上覆砂巖巖樣的彎曲能指數(shù)1.983kJ。表2-1煤的沖擊傾向性分類、指數(shù)分類指標(biāo)IIIIII無沖擊弱沖擊強(qiáng)沖擊動(dòng)態(tài)破壞時(shí)間DT/ms>50050500<50沖擊能指數(shù)KE<1.55.01.5±5.0彈性能量指數(shù)WET<2.05.02.0±5.0表2-2頂板沖擊傾向性分類、指數(shù)分類指標(biāo)IIIIII無沖擊弱沖擊強(qiáng)沖擊彎曲能指數(shù)/KJUWQW10

14、10VUWQW100UWQ>100根據(jù)表2-1評價(jià)煤層沖擊傾向性為弱沖擊傾向性；根據(jù)表2-2評價(jià)頂板沖擊傾向性為無沖擊傾向。2.3綜合指數(shù)法1、根據(jù)開采地質(zhì)因素確定的沖擊礦壓危險(xiǎn)狀態(tài)等級(jí)評定的綜合指數(shù)Wtl。另WiW=11nZiw(3-1)imaxi=1式中Wt1采礦地質(zhì)因素確定的沖擊地壓危險(xiǎn)指數(shù)；Wimax表3-1中第i個(gè)地質(zhì)因素中的最大指數(shù)值;Wi采掘工作面周圍第i個(gè)地質(zhì)因素的實(shí)際指數(shù)；n1地質(zhì)因素的數(shù)目。表3-1地質(zhì)條件確定沖擊礦壓危險(xiǎn)等級(jí)序號(hào)因素沖擊礦壓危險(xiǎn)狀態(tài)影響因素沖擊地壓危險(xiǎn)指數(shù)最大值實(shí)際沖擊地壓危險(xiǎn)指數(shù)1Wi該煤層發(fā)生過沖擊礦壓302W2開采深度223W3頂板堅(jiān)硬厚巖層距

15、煤層<50m334W4開米區(qū)域內(nèi)構(gòu)造應(yīng)力集中335W5頂板巖層厚度特征參數(shù)Lst±50226W6煤的抗壓強(qiáng)度Rc<=16Mpa207W7煤的沖擊能量指數(shù)WET=3.2542Wt1=SWi/SWimax0.572、根據(jù)開采技術(shù)條件確定影響沖擊地壓危險(xiǎn)指數(shù)Wt2。Z2Wii1(3-2)壬Wimaxi=1式中Wt2采礦地質(zhì)因素確定的沖擊地壓危險(xiǎn)指數(shù);Wimax表3-2中第i個(gè)開采技術(shù)因素的危險(xiǎn)指數(shù)最大值;Wi采掘工作面周圍第i個(gè)開采技術(shù)因素的實(shí)際危險(xiǎn)指數(shù);n2開采技術(shù)因素的數(shù)目。表3-2開采技術(shù)條件確定沖擊礦壓危險(xiǎn)評定指數(shù)序號(hào)因素沖擊礦壓危險(xiǎn)狀態(tài)影響因素沖擊礦壓危險(xiǎn)實(shí)際沖擊礦壓

16、危險(xiǎn)指指數(shù)最大值數(shù)1W12W23W34W45W56W67W78W89W910W1011W1112W12工作面距殘留區(qū)或停采線的垂直距離未卸壓的厚煤層未卸壓一次采全高的煤厚/m兩側(cè)采空，工作采面斜長沿采空區(qū)掘進(jìn)巷道接近采空區(qū)的距離小于50m,接近煤柱的距離小于50m掘進(jìn)工作面接近老巷的距離小于50m，接近分叉的距離小于50m面接近落差大于3m的斷層距離小于50m面接近煤層傾角劇烈變化的皺曲距離小于50m面接近煤層侵蝕或合層部分開采過上解放層或下解放層，卸壓程度采空區(qū)處理方式3334423222-223332221102-20Wt2=EWi/EWimax0.613、根據(jù)開采地質(zhì)和開采技術(shù)條件評定的

17、沖擊地壓危險(xiǎn)指數(shù)Wtl、Wt2,用式3-3確定出沖擊地壓危險(xiǎn)狀態(tài)等級(jí)評定的綜合指數(shù)Wt,最終根據(jù)表3-3確定沖擊危險(xiǎn)程度。得出，Wt為0.61。W=maxw,Wtt112(3-3)表3-3綜合指數(shù)法分類、指數(shù)分類指標(biāo)ABCDE無沖擊弱沖擊中等沖擊強(qiáng)沖擊不安全綜合指數(shù)Wt<0.30.30.50.50.750.750.95>0.95根據(jù)3-3表分析結(jié)果，21220工作面為中等沖擊工作面，在掘進(jìn)過程中必須采取相應(yīng)的解危措施。2.4經(jīng)驗(yàn)類比分析法1、采深21220工作面最大采深840m，具備發(fā)生沖擊地壓的深度條件。2、斷層21220工作面上巷掘進(jìn)期間預(yù)計(jì)揭露F21200-1、F21200-

18、3兩條斷層，是影響上巷掘進(jìn)期間發(fā)生沖擊地壓的因素，特別是斷層面前后30m極易發(fā)生沖擊地壓。3、煤柱21220工作面切眼緊鄰常-躍井田邊界煤柱，煤柱邊界以西為躍進(jìn)煤田采空區(qū)，煤柱應(yīng)力集中，可能導(dǎo)致開切眼及其附近巷道的沖擊地壓災(zāi)害。4、停采線和采空區(qū)21220工作面上巷沿21200采空區(qū)掘巷，上下巷外段分別在21區(qū)延深煤柱工作面采空區(qū)下向?qū)嶓w煤掘進(jìn)，特別是在21200工作面停采線和里段開切眼附近以及21延深煤柱工作面西采空區(qū)邊緣等區(qū)域施工時(shí)，煤體受側(cè)向應(yīng)力和煤柱支撐壓力以及擾動(dòng)等綜合作用，存在較高應(yīng)力集中，具有發(fā)生沖擊地壓的可能。5、鄰近的21200工作面回采期間沖擊地壓情況。21220上部為21

19、200工作面，該工作面于2011年4月開始回采，2012年11月回采完畢。在回采過程中，根據(jù)S0S微震監(jiān)測系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)，每天發(fā)生104J（含104J）以下能量的微震事件約25次，均無明顯破壞，其中該工作面下巷共發(fā)生2次105J較大能量的微震事件，詳細(xì)情況如下：（1）微震事件記錄 2012年1月14日23:15分，震源位置在21200下巷距設(shè)計(jì)停采線以里26m處，能量為2.02X105，震級(jí)為1.84級(jí)，破壞位置在工作面下端頭以外120160m范圍。 2012年6月24日10:22分，震源位置21200下巷距設(shè)計(jì)停采線以里90m處，能量為3.20X105J，震級(jí)為1.95級(jí)，破壞位置距設(shè)計(jì)停采線以

20、里80120m范圍，距工作面下端頭以外110150m。（2）現(xiàn)場破壞情況21200回采工作面發(fā)生的2次105J微震事件中，巷道有輕微震動(dòng)，巷道底板有少量頂煤震落，底板底鼓量不明顯，巷道兩幫無移近量，設(shè)備和支架未造成破壞，人員無傷害，沒有影響生產(chǎn)。以此推斷，21220工作面煤體中聚集一定的彈性能，特別是下巷和局部高應(yīng)力區(qū)域在掘進(jìn)期間受擾動(dòng)影響會(huì)加劇應(yīng)力集中，具備發(fā)生沖擊的危險(xiǎn)性。3、結(jié)論結(jié)合沖擊地壓發(fā)生可能性指數(shù)診斷法、沖擊傾向評價(jià)法、經(jīng)驗(yàn)類比法及綜合指數(shù)法等分別對21220工作面沖擊地壓危險(xiǎn)程度進(jìn)行評價(jià)，經(jīng)綜合分析，得出如下結(jié)論：(1) 、21220工作面存在沖擊危險(xiǎn)性。(2) 、21220工作