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礦山安全科普:煤礦沖擊地壓如何形成,有何危害,如何預(yù)防?

[日期:2024-04-05]   來源:云南技能培訓(xùn)網(wǎng)  作者:云南技能培訓(xùn)網(wǎng)   閱讀:174次

什么是沖擊地壓?

沖擊地壓是指井巷或工作面周圍巖體,由于彈性變形能的瞬時(shí)釋放而產(chǎn)生突然劇烈破壞的動(dòng)力現(xiàn)象,常伴有煤巖體拋出、巨響及氣浪等現(xiàn)象。

煤巖體中靜載荷與礦震形成的動(dòng)載疊加之和大于誘發(fā)煤巖體沖擊的最小載荷,就會(huì)誘發(fā)沖擊災(zāi)害。


主要特點(diǎn)

1、突發(fā)性。發(fā)生前一般無明顯前兆,相當(dāng)多的沖擊地壓是由爆破、頂板來壓等引起的,但也有很多是在沒有人員活動(dòng)的期間內(nèi)發(fā)生的。一般伴隨有強(qiáng)烈的震動(dòng)和聲響,有時(shí)地面幾千米范圍仍有震感。沖擊過程短暫,持續(xù)時(shí)間為幾秒到幾十秒。

2、一般表現(xiàn)為煤爆(煤壁爆裂、小塊拋射)。淺部沖擊 (發(fā)生在煤壁2m~6m范圍內(nèi),破壞性大)和深部沖擊(發(fā)生在煤體深處,聲如悶雷,破壞程度不同)。最常見的是煤層沖擊,也有頂板沖擊和底板沖擊,少數(shù)礦井發(fā)生了巖爆。在煤層沖擊中,多數(shù)表現(xiàn)為煤塊拋出,少數(shù)為數(shù)十平方米煤體整體移動(dòng),并伴有巨大聲響、巖體震動(dòng)和沖擊波。

3、具有破壞性。往往造成煤壁片幫、頂板下沉、底鼓、支架折損、巷道堵塞、人員傷亡。

4、具有復(fù)雜性。在自然地質(zhì)條件上,除褐煤以外的各煤種,采深從200m~1000m,地質(zhì)構(gòu)造從簡(jiǎn)單到復(fù)雜,煤層厚度從薄層到特厚層,傾角從水平到急斜,頂板包括砂巖、灰?guī)r、油母頁(yè)巖等,都發(fā)生過沖擊地壓;在采煤方法和采煤工藝等技術(shù)條件方面,不論水采、炮采、普采或是綜采,采空區(qū)處理采用全部垮落法或是水力充填法,是長(zhǎng)壁、短壁、房柱式開采或是柱式開采,都發(fā)生過沖擊地壓。只是無煤柱長(zhǎng)壁開采法沖擊次數(shù)較少。


有哪些危害?

1、嚴(yán)重?fù)p壞巷道,瞬間使巷道斷面收縮變小,損壞支架,嚴(yán)重時(shí)使巷道合攏。

2、損壞設(shè)備,在沖擊地壓發(fā)生瞬間,使設(shè)備顛覆移位、損壞變形。

3、摧毀通風(fēng)設(shè)施,強(qiáng)大的沖擊波摧毀風(fēng)門和掘進(jìn)工作面的風(fēng)筒。

4、造成人員傷亡,人員大部分受撞擊、沖擊波等傷害。

5、煤礦沖擊地壓不僅危害程度大,影響面廣,而且是誘發(fā)其它煤礦重大事故的根源,沖擊地壓發(fā)生時(shí)還可能誘發(fā)瓦斯異常涌出、煤與瓦斯突出、突水、瓦斯爆炸等災(zāi)害,造成更為嚴(yán)重的后果。


煤礦沖擊地壓防治示范礦井建設(shè)基本要求


一、總  則


第一條 沖擊地壓防治示范礦井應(yīng)當(dāng)滿足《煤礦安全規(guī)程》《防治煤礦沖擊地壓細(xì)則》等沖擊地壓防治相關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)的要求。


第二條 本要求適用于全國(guó)煤礦沖擊地壓防治示范礦井建設(shè)及相關(guān)的管理工作。


二、管理體系健全


第三條 健全沖擊地壓防治工作機(jī)構(gòu)。建立以煤礦主要負(fù)責(zé)人為主的防沖安全生產(chǎn)管理體系,配備專職防沖副礦長(zhǎng)或防沖副總工程師,設(shè)立獨(dú)立的沖擊地壓災(zāi)害防治科室和專業(yè)施工隊(duì)伍。


嚴(yán)重沖擊地壓礦井防沖科室專職人員不得少于10人,其他沖擊地壓礦井不得少于6人;其中技術(shù)人員不得少于50%,技術(shù)人員至少為?茖W(xué)歷。


沖擊地壓災(zāi)害防治專業(yè)施工隊(duì)伍應(yīng)當(dāng)配備專職隊(duì)長(zhǎng)和技術(shù)人員,人員數(shù)量滿足礦井防沖工作需要。


第四條 按規(guī)定建立健全符合礦井實(shí)際的沖擊地壓防治管理制度,定期開展沖擊地壓風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和隱患排查,建立風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、方案設(shè)計(jì)與實(shí)施、工程質(zhì)量管控、隱患排查等管理制度,明確沖擊地壓防治方案設(shè)計(jì)(改進(jìn))、實(shí)施(執(zhí)行)、檢查(驗(yàn)收)和組織(協(xié)調(diào))的主體責(zé)任,并嚴(yán)格考核落實(shí)。建立健全以總工程師為主的防沖技術(shù)管理體系。嚴(yán)格執(zhí)行沖擊地壓防治安全技術(shù)管理制度、沖擊地壓危險(xiǎn)性綜合技術(shù)分析制度、防沖安全投入保障制度、防沖工程驗(yàn)收制度等;每月開展沖擊地壓隱患排查,每日召開防沖例會(huì),分析沖擊地壓危險(xiǎn)預(yù)警、治理效果檢驗(yàn)情況,出現(xiàn)沖擊地壓預(yù)兆時(shí)應(yīng)當(dāng)及時(shí)采取措施,出現(xiàn)沖擊地壓動(dòng)力現(xiàn)象的應(yīng)當(dāng)及時(shí)分析原因、修改完善防沖措施。


建立健全以防沖副礦長(zhǎng)或副總工程師為主的現(xiàn)場(chǎng)防沖措施落實(shí)體系。嚴(yán)格落實(shí)危險(xiǎn)區(qū)域限員管理、防沖工程質(zhì)量管理、安全防護(hù)措施,按照防沖要求合理安排勞動(dòng)組織和作業(yè)施工,切實(shí)落實(shí)預(yù)警處置指令。


第五條  建立健全防沖培訓(xùn)制度。按照防沖培訓(xùn)計(jì)劃,開展全員培訓(xùn)、專業(yè)技術(shù)人員和管理人員培訓(xùn);每季度結(jié)合防沖實(shí)際,至少開展一次對(duì)重點(diǎn)人員的專題培訓(xùn)。


第六條  建立防沖激勵(lì)機(jī)制。對(duì)沖擊地壓防治貢獻(xiàn)大、效果顯著的有功人員要進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì);對(duì)推廣新技術(shù)、新裝備取得顯著效果的防沖人員進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)。


三、采掘部署優(yōu)化


第七條 堅(jiān)持“區(qū)域先行、局部跟進(jìn)、分區(qū)管理、分類防治”的原則,按照“一礦一策”“一面一策”的要求,針對(duì)大采深、厚層堅(jiān)硬頂板、地質(zhì)構(gòu)造等關(guān)鍵因素,采取區(qū)域綜合防沖措施,從源頭上防范沖擊地壓。


應(yīng)當(dāng)按礦井防沖要求,確定采煤工作面推進(jìn)速度和礦井生產(chǎn)能力,確保礦井采掘布局和接續(xù)合理,堅(jiān)決杜絕采掘接續(xù)緊張。


第八條 采取合理的開拓方式、采掘布局、開采順序、煤柱留設(shè)、采煤方法、采煤工藝及開采保護(hù)層等區(qū)域防范措施。


礦井設(shè)計(jì)、采(盤)區(qū)設(shè)計(jì)和采掘工作面設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)優(yōu)先滿足區(qū)域防沖要求,避免巷道和采煤工作面應(yīng)力集中,減少構(gòu)造應(yīng)力影響。開拓巷道不得布置在嚴(yán)重沖擊地壓煤層中,嚴(yán)格按順序開采,不得留孤島煤柱。優(yōu)先采用小煤柱、無煤柱或負(fù)煤柱開采方式。


具備保護(hù)層開采條件的,必須開采保護(hù)層。


沖擊地壓礦井應(yīng)當(dāng)對(duì)采(盤)區(qū)設(shè)計(jì)和采掘工作面設(shè)計(jì)的區(qū)域防范措施效果(沖擊地壓危險(xiǎn)性)進(jìn)行預(yù)測(cè)和設(shè)計(jì)優(yōu)化。


四、防沖裝備配套


第九條 設(shè)置專門的沖擊地壓監(jiān)測(cè)預(yù)警值班室,配備沖擊地壓綜合預(yù)警平臺(tái),整合各監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)(檢)測(cè)數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)智能語音預(yù)警。


應(yīng)當(dāng)按照沖擊危險(xiǎn)性等級(jí),配備相應(yīng)的監(jiān)測(cè)和防治裝備。對(duì)無和弱沖擊危險(xiǎn)區(qū)域,主要配備以微震監(jiān)測(cè)、應(yīng)力監(jiān)測(cè)和鉆屑監(jiān)測(cè)為主的監(jiān)測(cè)裝備。對(duì)中等及以上的沖擊危險(xiǎn)區(qū)域,除了配備完整的監(jiān)測(cè)裝備外,還應(yīng)當(dāng)配備卸壓解危裝備。


第十條 配備低頻微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng),采用微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)1Hz以上的高能低頻事件。微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)范圍必須覆蓋礦井所有采掘區(qū)域和相鄰采空區(qū)。


第十一條 配備地音監(jiān)測(cè)系統(tǒng),對(duì)有沖擊地壓危險(xiǎn)的煤巷掘進(jìn)工作面動(dòng)壓影響區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測(cè),監(jiān)測(cè)圍巖破裂信息,主要是30~2000Hz的地音事件。


第十二條 配備煤體應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng),對(duì)有沖擊地壓危險(xiǎn)的采煤工作面、掘進(jìn)工作面和主要煤柱區(qū)進(jìn)行實(shí)時(shí)應(yīng)力監(jiān)測(cè)。重點(diǎn)監(jiān)測(cè)回采工作面前方300m范圍內(nèi)的進(jìn)、回風(fēng)順槽等煤層巷道和掘進(jìn)工作面迎頭后方200m范圍內(nèi)的巷道。


第十三條 有沖擊地壓危險(xiǎn)的采掘工作面,應(yīng)當(dāng)進(jìn)行CT探測(cè),對(duì)采煤工作面見方等重點(diǎn)區(qū)域或重要時(shí)段進(jìn)行沖擊地壓危險(xiǎn)性分析。


第十四條 配備采煤工作面液壓支架工作阻力監(jiān)測(cè)系統(tǒng),對(duì)工作面支架工作阻力進(jìn)行在線監(jiān)測(cè);配備頂板離層實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),對(duì)錨噴支護(hù)的煤巷、半煤巖巷進(jìn)行頂板離層監(jiān)測(cè)。


第十五條 配備足夠數(shù)量的鉆屑法檢測(cè)機(jī)具,對(duì)采煤工作面順槽的采動(dòng)應(yīng)力影響區(qū)、煤巷掘進(jìn)工作面迎頭及后方動(dòng)壓影響區(qū)等范圍進(jìn)行檢測(cè)。


第十六條 配備足夠數(shù)量卸壓鉆機(jī),至少包括1臺(tái)扭矩不小于800N·m的鉆機(jī)。


有沖擊地壓危險(xiǎn)的采煤工作面每條順槽至少配備1臺(tái)預(yù)防性卸壓鉆機(jī),每個(gè)全煤、半煤巖掘進(jìn)工作面至少配備1臺(tái)預(yù)防性卸壓鉆機(jī)。


至少配備1臺(tái)能實(shí)施遠(yuǎn)距離操控煤層鉆孔解危卸壓施工的鉆機(jī)。


第十七條 根據(jù)災(zāi)害治理措施需要,配備用于斷頂、斷底防沖施工的水力致裂或爆破裝備。


配備精準(zhǔn)人員定位系統(tǒng),嚴(yán)格監(jiān)控沖擊危險(xiǎn)區(qū)域的作業(yè)人數(shù)。


在中等及以上沖擊危險(xiǎn)區(qū)域的掘進(jìn)工作面和采煤工作面上下出口或超前支護(hù)巷道、煤層鉆孔解危施工地點(diǎn),應(yīng)當(dāng)安設(shè)視頻監(jiān)控。


第十八條 至少有一家科研機(jī)構(gòu)、高等院校等與礦井聯(lián)合開展沖擊地壓防治科技攻關(guān),重點(diǎn)研究沖擊地壓發(fā)生機(jī)理、沖擊地壓類型及特點(diǎn)、有針對(duì)性的防沖措施等。積極推廣應(yīng)用最新監(jiān)測(cè)技術(shù),開展沖擊危險(xiǎn)性預(yù)警和防沖治災(zāi)。


五、監(jiān)測(cè)預(yù)警有效


第十九條 建設(shè)全時(shí)段、全頻段、全區(qū)域、全要素的沖擊地壓監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)(平臺(tái)),監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)(平臺(tái))顯示和控制終端應(yīng)當(dāng)設(shè)置在礦調(diào)度室,或者沖擊地壓監(jiān)控室設(shè)置直通且能強(qiáng)插調(diào)度室電話。


每天對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)條件等進(jìn)行沖擊地壓危險(xiǎn)性綜合分析,判定沖擊地壓危險(xiǎn)等級(jí),并編制監(jiān)測(cè)預(yù)警日?qǐng)?bào),報(bào)經(jīng)煤礦防沖副總或防沖副礦長(zhǎng)、總工程師、礦長(zhǎng)簽批,并及時(shí)告知相關(guān)單位(部門)和人員。


微震、地音、應(yīng)力在線等監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的傳感器,應(yīng)當(dāng)按照礦井設(shè)計(jì)的監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)布設(shè)方案,由專業(yè)人員進(jìn)行安裝施工。


應(yīng)力CT探測(cè),應(yīng)當(dāng)按照探測(cè)方案由防沖科室指導(dǎo)組織現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施。


第二十條 根據(jù)沖擊地壓危險(xiǎn)性監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和實(shí)際條件,確定危險(xiǎn)性預(yù)警指標(biāo),并及時(shí)校核,提高預(yù)警準(zhǔn)確程度。


明確預(yù)警信息發(fā)布、處置程序和處置結(jié)果反饋流程。值班人員應(yīng)當(dāng)詳細(xì)記錄預(yù)警時(shí)間、預(yù)警范圍、采取的措施和處置情況,形成總結(jié)報(bào)告。


第二十一條 每年至少開展一次微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行使用情況綜合評(píng)估,根據(jù)礦井的采掘布局變化,及時(shí)調(diào)整監(jiān)測(cè)方案。


對(duì)沖擊地壓危險(xiǎn)性監(jiān)測(cè)設(shè)備定期檢查、維護(hù)、校核,保證沖擊地壓危險(xiǎn)性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行和準(zhǔn)確有效。


第二十二條 健全防沖資料、臺(tái)賬,妥善保存各類監(jiān)測(cè)資料、報(bào)表,及時(shí)將防沖工程、監(jiān)測(cè)設(shè)備布置情況填圖,有效指導(dǎo)安全生產(chǎn)。


系統(tǒng)(平臺(tái))數(shù)據(jù)必須能夠儲(chǔ)存并查詢,定期備份,保存時(shí)間不少于兩年。


六、局部措施可靠


第二十三條 采掘工作面應(yīng)當(dāng)在實(shí)施區(qū)域防范措施基礎(chǔ)上,及時(shí)跟進(jìn)有效的煤層卸壓和斷頂、斷底等局部防沖措施。對(duì)存在堅(jiān)硬頂板和地質(zhì)構(gòu)造為主要致災(zāi)因素的沖擊地壓危險(xiǎn)區(qū),應(yīng)當(dāng)制定并實(shí)施針對(duì)主要致災(zāi)因素的有效防治措施及工程。


第二十四條  沖擊地壓危險(xiǎn)工作面實(shí)施解危措施后,必須進(jìn)行效果檢驗(yàn)。防沖效果檢驗(yàn)可采用鉆屑法、應(yīng)力監(jiān)測(cè)法或微震監(jiān)測(cè)法等,檢驗(yàn)方法不得少于兩種,其檢驗(yàn)范圍和頻度由煤礦總工程師批準(zhǔn)。確認(rèn)檢驗(yàn)結(jié)果小于臨界值,經(jīng)研判確定無危險(xiǎn)后方可進(jìn)行采掘作業(yè)。


第二十五條  具有沖擊地壓危險(xiǎn)的高瓦斯、煤與瓦斯突出、開采自燃和容易自燃煤層、水文地質(zhì)類型復(fù)雜的礦井,應(yīng)當(dāng)根據(jù)本礦井條件,綜合考慮制定防治沖擊地壓、瓦斯異常涌出、煤與瓦斯突出、煤層自燃、水害等復(fù)合災(zāi)害的綜合技術(shù)措施。


七、施工作業(yè)安全


第二十六條 沖擊地壓煤層應(yīng)當(dāng)采用長(zhǎng)壁綜合機(jī)械化智能開采,遠(yuǎn)距離供電供液,實(shí)現(xiàn)采掘區(qū)域無(少)人;有沖擊地壓危險(xiǎn)區(qū)域的煤巷解危鉆孔施工,應(yīng)當(dāng)采用遠(yuǎn)距離操控。


第二十七條 有沖擊地壓危險(xiǎn)的采煤工作面,巷道超前支護(hù)長(zhǎng)度應(yīng)當(dāng)根據(jù)采煤工作面超前支承壓力影響范圍確定,并符合相關(guān)規(guī)定要求,由煤礦企業(yè)總工程師批準(zhǔn)。


具有中等以上沖擊地壓危險(xiǎn)的采煤工作面,上下出口和巷道超前支護(hù)應(yīng)當(dāng)采用液壓支架。


第二十八條 有沖擊地壓危險(xiǎn)的掘進(jìn)巷道,其支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)應(yīng)當(dāng)選取中等以上安全系數(shù)。


有中等及以上沖擊地壓危險(xiǎn)的掘進(jìn)巷道,應(yīng)當(dāng)采用高預(yù)應(yīng)力全長(zhǎng)錨注錨索、讓壓錨桿、高強(qiáng)度護(hù)表鋼帶、高強(qiáng)度護(hù)網(wǎng)、大直徑托盤等具有強(qiáng)抗變形和護(hù)表能力的主動(dòng)支護(hù)方式,并配合采用可縮式U型鋼棚、液壓?jiǎn)卧Ъ芑蛘唛T式支架等受沖擊后仍有安全空間的加強(qiáng)支護(hù)方式。支護(hù)方式和范圍應(yīng)當(dāng)由煤礦企業(yè)總工程師批準(zhǔn)。


第二十九條 嚴(yán)格落實(shí)沖擊地壓危險(xiǎn)區(qū)限員制度,實(shí)行閉合管理、超員報(bào)警、自動(dòng)停止作業(yè)機(jī)具等智能化管理。


第三十條 建立生產(chǎn)組織通知單制度,每月由防沖科室根據(jù)采掘工作面設(shè)計(jì),結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)條件及沖擊地壓危險(xiǎn)性監(jiān)測(cè)研判結(jié)果,設(shè)定掘進(jìn)巷道和采煤工作面最大日進(jìn)尺、班進(jìn)尺。條件發(fā)生變化或監(jiān)測(cè)指標(biāo)異常時(shí),及時(shí)下發(fā)生產(chǎn)組織通知單,調(diào)整生產(chǎn)組織,并報(bào)煤礦主要負(fù)責(zé)人審批。


第三十一條 發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超過沖擊地壓危險(xiǎn)預(yù)警臨界指標(biāo)時(shí),應(yīng)當(dāng)撤離與防沖作業(yè)無關(guān)人員,實(shí)施解危卸壓工作;判定具有沖擊地壓危險(xiǎn)時(shí),應(yīng)當(dāng)立即撤離受威脅區(qū)域的人員,并切斷電源,落實(shí)防沖預(yù)案。

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