回采工作面冲击危险性评价.docx
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回采工作面冲击危险性评价
3205工作面回采冲击危险性评价
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二〇一一年七月二十日
第一章3205工作面概况
第一节工作面基本条件
3205工作面位于32采区中部，上起始于32采区集中皮带巷，下至井田边界煤柱线，西南为3203工作面，东北为3206设计工作面。
工作面标高：
-1000～-1220m，地面标高：
+52.86～+54.75m。
轨道顺槽长1170m，皮带顺槽长1140m。
煤层厚度9.06m，煤层倾角8°～11°，煤层结构简单。
表1-1煤层顶底板情况
顶底板名称
岩石名称
厚度（m）
岩石特征
煤3顶板
细砂岩
4.75
白色，以石英为主，含云母碎片，泥质胶结较硬，具方解石细脉，缓波状层理，具有炭面
中砂岩
18.7
灰白色，石英长石为主，夹暗色矿物，泥质胶结，有炭化面，断续状水平层理，底部为钙质砂岩
砂质泥岩
1.88
黑灰色，块状构造，性脆，含植物化石，呈滑面。
煤3底板
砂质泥岩
2.28
黑色，夹炭质条带，沿层面有黑色片状矿物。
中砂岩
3.0
灰色，泥钙质胶结，坚硬，波状层理
砂质泥岩
2.3
黑灰色，含云母星点，层中含植物碎片，并充填细砂岩条带及团块，水平层理
中砂岩
1.9
白灰色，成分以石英为主，长石次之，含云母碎片，钙质胶结，坚硬，有碳线
表1-2工作面地质构造
地质构造情况
本工作面地质构造简单，煤岩层总体为一向SE倾斜的单斜构造，根据三维地震勘探资料，预计巷道在掘进过程中将揭露断层12断层详细情况如下。
构造名称
走向（°）
倾向（°）
倾角（°）
落差（m）
长度（m）
对掘进的影响程度
XF05-1
164
74
68
1.8
95
较小
XF05-2
331
241
40
1-3
150
中等
XF05-3
81
171
50
1
60
较小
XF05-4
178
268
60
1.8
60
较小
XF05-5
70
160
70
4.3
170
较大
3DF193
1
91
70
15
550
较大
3DF196
0
90
40
40
1100
较小
XF05-06
227
317
60
1.8
110
中等
XF05-7
24
114
60
1.2
80
较小
XF05-8
129
219
70
1.9
220
中等
XF05-9
112
202
62
1
60
较小
XF05-10
175
85
66
1.5
70
较小
第二节巷道布置及采煤方法
3205工作面为32采区开采的第一个条带工作面，巷道沿煤层底板布置。
对于一个新采区的第一个工作面来说，由于两边都是实体煤，开始，顶板处于四周固支状态。
当顶板初次断裂后形成三边固支状态，这种状态下，工作面的压力是最小的，冲击矿压危险性也是最小的。
工作面采用伪倾斜长壁综合机械化放顶煤采煤方法，全部垮落法管理顶板，后退式采煤。
附图1：
工作面平面布置图、剖面图。
附大图1:
2000地测彩图
第二章三水平煤岩层冲击倾向性鉴定情况
根据煤炭科学院北京开采所以及中国矿业大学所做的煤层冲击倾向性鉴定结果可知，3煤在煤层冲击倾向性分类中属于3类，为具有强冲击倾向性的煤层，其顶底板具有弱冲击倾向性。
第三章冲击危险性评价
第一节评价方法及流程
首先用宏观评价法来评价冲击地压的危险性；其次找出产生冲击危险的影响因素并进行评价，划定危险区域；最后，根据多因素耦合法，划定不同危险程度的区域，提前采取防治措施。
产生冲击地压的主要的影响因素有：
煤岩结构、地质结构、覆岩空间结构和煤柱等因素。
冲击地压危险性的评价方法主要有矿山压力与岩层控制方法、工程类比法和数值模拟法等。
对3205工作面冲击危险性评价的流程如图2所示。
如图23205工作面冲击危险性评价流程
第二节宏观评价方法
综合指数法是宏观评价方法中最常用的方法之一，该方法根据开采和地质条件对于发生冲击地压的影响程度的大小，并在此基础上确定各种因素的影响权重，而建立起的冲击地压危险性评价和预测的综合方法。
某采掘工作面的冲击地压危险状态等级评定综合指数用Wt表示，Wt=max{Wt1，Wt2}，其中Wt1为地质因素对冲击地压的影响程度及冲击危险状态等级评定的指数，Wt2为采矿技术因素对冲击地压的影响程度及冲击危险状态等级评定的指数。
（3-1）
（3-2）
式中：
Wi为第i个影响因素的实际指数；Wimax为第i个影响因素的最大的冲击危险指数，n为影响因素的个数。
一、3205工作面冲击危险指数
1、影响冲击地压危险状态的地质因素及指数
影响冲击地压的主要地质因素有：
开采深度、顶板坚硬岩层、构造应力集中、煤层冲击倾向性。
表3-1列出了采掘工作面周围地质条件对冲击地压影响的因素及指数。
表3-1地质条件影响冲击地压危险状态的因素及指数
序号
因素
影响危险状态的因素
影响因素的定义
冲击地压
危险指数
1
W1
发生冲击地压
该层未发生过
该层发生过
两作业方式时曾多次发生过
0
2
3
2
W2
开采深度
<500m
600～700m
>700m
0
1
2
3
W3
顶板中坚硬岩层（Rc≥60MPa）
距煤层的距离
>100m
100～50m
<50m
0
1
3
4
W4
开采区域内构造应力集中程度
>10%正常
>20%正常
>30%正常
1
2
3
5
W5
顶板岩层厚度特征参数Lst
<50
≥50
0
2
6
W6
煤的抗压强度Rc
≤16MPa
>16MPa
0
2
7
W7
煤的弹性能量指数WET
<2
2≤WET<5
≥5
0
2
4
结合3205工作面实际地质条件,确定出3205工作面各项评定指数如表3-2所示。
表3-2地质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
1
W1
该煤层中发生过多次冲击地压
0
2
W2
开采深度>700m
2
3
W3
顶板中坚硬厚岩层距煤层的距离<50m
0
4
W4
开采区域内构造应力集中
2
5
W5
顶板岩层厚度特征参数Lst≥50
2
6
W6
煤的抗压强度Rc>16MPa
2
7
W7
煤的弹性能量指数WET=5.97
4
0.67
根据公式（3-1）和表3-2可以确定出3205工作面地质因素影响下的冲击地压危险性指数为Wt1=0.67，查表3-5可知，具有中等冲击危险性。
2、影响冲击地压危险状态的地质因素及指数
影响冲击地压的主要开采技术因素有：
开采技术条件、开采历史、煤柱、停采线等。
表3-3列出了开采技术条件对冲击地压影响的因素及指数。
表3-3开采技术条件影响冲击地压危险状态的因素及指数
序号
因素
影响危险状态的因素
影响因素的定义
冲击地压
危险指数
1
W1
工作面距残留区或停采线的
垂直距离
>60m
60～30m
<30m
0
2
3
2
W2
未卸压的厚煤层
留顶煤或底煤厚度
大于1.0m
3
3
W3
未卸压一次采全高的煤厚/m
<3.0
3.0～4.0
>4.0
0
1
3
4
W4
采空区处理方式
充填法
垮落法
0
2
结合3205工作面实际采矿技术条件,确定出3205工作面各项评定指数如表3-4所示。
表3-4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
1
W1
工作面距残采区或停采线的垂直距离>60m
0
2
W2
未卸压一次采全高，煤厚>4m
3
3
W3
未卸压的厚煤层，留顶煤或底煤厚度>1m
3
4
W4
采空区处理方式：
垮落法
2
0.73
根据公式（3-2）和表3-4，可以确定出3205工作面开采技术条件影响下的冲击地压危险性指数Wt2=0.73，查表3-5可知，具有中等危险性。
二、3205工作面冲击危险性评价
通过综合比较分析可知，Wt=max{Wt1，Wt2}=0.73。
其中，地质因素影响为主要影响因素，工作面开采深度、周围的采空区及煤柱、顶板中坚硬岩层距煤层距离等起主要影响作用。
表3-5冲击地压危险状态的分级及对策
冲击地压
危险等级
冲击地压
危险状态
冲击地压
危险指数
采取对策
A
无冲击
﹤0.25
所有的采掘工作可按作业规程进行。
B
弱冲击
0.25～0.5
作业中加强冲击地压危险状态的观察。
C
中等冲击
0.5～0.75
下一步的采矿工作应与该危险状态下的冲击地压防治措施一起进行，且通过预测预报确定冲击地压危险程度不再上升。
D
强冲击
0.75～0.95
1.应当停止采矿作业，不必要的人员撤离危险地点。
2.矿主管领导确定控制冲击地压危险的方法及措施，以及控制措施的检查方法，确定参加防治措施的人员。
E
不安全
﹥0.95
应根据专家意见采取特殊条件下的综合措施及方法；采取措施后，通过专家鉴定，方可进行下一步的作业；如冲击地压危险程度没有降低，则停止进行采矿作业，该区域禁止人员通行。
第三节多因素耦合评价与危险区划分
冲击地压的发生与否主要取决于煤岩体的冲击倾向性、开采区的应力水平、关键层的运动以及构造活化等因素的综合作用。
而具有冲击倾向性的岩层是否发生冲击地压，则主要取决于下列因素：
冲击应力场机理、关键层运动机理、冲击性构造活化场机理等。
综合以上机理，结合3205工作面的开采条件，可以确定出3205工作面冲击地压的潜在危险区，如图3所示。
图3：
3205回采工作面冲击危险示意
第四章冲击地压危险性评价的主要结论
根据工作面冲击地压危险性的综合指数法，3205工作面冲击地压危险状态等级评定为中度冲击危险性。
根据工作面冲击地压危险性的多因素耦合评价，首先主要从工作面煤岩结构、地质构造、覆岩空间结构运动等因素单独划定危险区域，最后根据冲击地压的多因素耦合评价，划定出危险区域。
开采前的危险区预处理措施：
1.开采过程中所有移动支承压力影响范围内的巷道存在发生冲击地压的危险，但危险程度较低，属于一般危险区，以监测、检验为主；
2.工作面见方期间，轻度冲击危险，进行提前卸压，基本参数是:
大直径（110-120mm），深孔（15m以上）钻煤帮卸压，孔间距3m。
3.在断层附近，冲击地压危险程度增大，进行提前卸压，基本参数是:
大直径（110-120mm），深孔（15m）钻煤帮卸压，孔间距3m。
4.加强超前影响范围内的支护（60m左右）。
5.采用应力实时在线监测系统和微震监测系统进行监测预警。
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