拼假攻略-新团员代表发言稿

第
23
卷第
1
期
（
总第
140期
）
2018
年
2
月
煤矿开采
COALMIN INGTECHNOLOGY
Vol.23No.1（SeriesNo.140）
Febru ary2018
内蒙古呼吉尔特矿区新建矿井冲击地压治理模式探索
12，3
翁明月< br>，
王书文
（1.
中天合创能源有限责任公司
，
内蒙古鄂尔多斯
017020；2.
煤炭科学研究总院开采研究分院
，
北京
1000 13；
3.
天地科技股份有限公司开采设计事业部
，
北京
10001 3）
［
摘要
］
呼吉尔特矿区深部煤炭资源开发过程中面临冲击地压灾害难题< br>，
主要发生临空巷道
超前段冲击
、
工作面临空侧煤壁冲击
、< br>临空留巷滞后冲击等
3
类冲击
。
基于矿区煤层赋存及开采设计
特殊性
，
针对性提出积极利用保护层开采
、
推行小煤柱护巷
、
多盘区跳采等超前防范措施
。
以葫芦素
煤矿为例
，
提出微震台网优 化方法及利用微震数据调节回采速度
、
判断多采空区联动及断层活化方
法
。< br>开发
“
钻
－
切
－
压
”
一体化高效预 裂坚硬顶板技术
，
利用高压水射流切缝为水力压裂提供起始裂
纹
，
操 作工艺更为简化
、
高效
，
压裂半径可达
15m
以上
，
巷帮压力降幅约
50%。
［
关键词
］
呼吉尔特矿区
；
冲击地压
；
治理模式
；
微震
；
顶板预裂
［
文献标识码
］A［6225（2018）01-0060-05
文章编号
］1006-［
中图分类号
］TD324.2
ExplorationofＲockB urstGovernanceModelofNewBuiltCoalMinein
Hujiert eMineAreainInnerMongolia
3
WENGMing- yue
1
，WANGShu-wen
2，
（ianHechuangEner gyCo.，Ltd.，Erdos017020，China；Institute，ChinaCoalＲe searchInstitute，Beijing100013，China；
ning＆Desig ningDepartment，TiandiScience＆TechnologyCo.，Ltd.，Be ijing100013，China）
Abstract：Somedisasterdifficu ltyproblemsofrockburstappearedduringcoalresourcede velopmentindeepofHujierteminearea，
thefollowing threeclassificationsofrockburstappeared，whichinclu dedrockburstinadvancedsectionofroadwayalonggob，coa l
wallburstofworkingfacealonggob，ncoalseamstora geandspecialofcoalminingde-
sign，andthensomeadv ancedprecautionarymeasureswereputforward，whichincl udedthatutilizingprotectivelayermining，imple-
m entingroadwayprotectionwithsmallcoalpillar，morepan elskipminingandsoon，ittakingHulusucoalmineasexampl e，and
thenthemethodthatmicroseismplatformnetwor koptimizationmethodandadjustingminingspeedbymicros eismdataandjudgingmore
goblinkageandfaultactiva tionandsoon，‘drilling-cutting-pressing’integration highlyeffectivehardroofpresplittingtechniquewas
developed，thestartingfracturewasformedbyhighlypre ssurewaterjetcutting，operationprocesssimplifyandhi gheffectively，split-
tingradiuscouldreached15m， pressureofroadwaysidedecreasingamplitudeabout50%.< br>Keywords：hujierteminearea；rockburst；governancem odel；microseism；roofpresplitting
呼吉尔特矿区划属鄂尔多斯市乌 审旗呼吉尔特
乡和图克镇等管辖
，
深部煤炭资源丰富
。
自
“
十
一五
”
以来
，
煤炭资源开发力度逐步加大
，已建
成
6
座特大型现代化矿井
，
为当地经济发展起到重
要推动作用
。
在矿区建设及生产过程中
，
出现了早
期未预料的冲击地 压灾害
，
并逐步成为区域性技术
难题
，
对各矿井建设及生产造成不同 程度的影响
。
呼吉尔特矿区煤炭资源赋存条件
、
矿井建设规模
、技术水平
、
管理模式具有其特殊性
，
该条件下冲击
地压灾害科学 治理模式亟需探索
，
从而为后期大规
模投产
、
达产奠定基础
。
针对呼吉尔特矿区特殊条
件
，
对冲击地压治理模式进行探索
，并以葫芦素煤
矿为例进行说明
，
以期为呼吉尔特矿区的安全高效
开发提供 借鉴
。
1
呼吉尔特矿区基本情况
呼吉尔特矿区划分为
7
个井 田
、2
个勘查区和
1
个远景区
，
建设规模
60Mt a。
矿区含可采煤层
8
层
，
煤层厚度
0.8～7.1m，< br>煤系地层厚度平均为
280m，
煤种为不粘煤和长焰煤
。
煤炭平均发热 量
在
7000
大卡左右
，
属低灰分
、
低硫
、
特低磷
、
高
发热量的优质动力煤
。
呼吉尔特矿区主采煤层 埋深
较大
，
一般为
600～800m，
矿井普遍赋存
2～4
个可
采煤层
，
多为近水平中厚煤层
，
适用于综合机械化［DOI］11
－
3677td.2018.01.015
［
收稿日期< br>］2017
－
12
－
26
［
基金项目
］国家重点研发计划
（2017YFFC0804204）；
天地科技重点基金
（K J
－
2016
－
TDKC
－
01）
［
作者 简介
］
翁明月
（1972
－
），
男
，
陕西 商南人
，
高级工程师
，
主要从事煤矿开采技术及安全管理工作
。［
引用格式
］
翁明月
，
王书文
.
内蒙古呼吉尔 特矿区新建矿井冲击地压治理模式探索
［J］．
煤矿开采
，2018，23（1）：6 0
－
64.
60

翁明月等
：
内蒙古呼吉尔特 矿区新建矿井冲击地压治理模式探索
2018
年第
1
期
开采
。
矿区内各矿井均为瓦斯矿井
，
煤层自然发火
周期一般为
30～70 d。
多数矿井的回采工作面设计
借鉴了神东设计模式
，
双巷掘进
，< br>外侧巷道继续为
下一工作面服务
，
巷间煤柱普遍为
30～40m。2
呼吉尔特矿区冲击地压灾害情况
“
十一五
”
期间
，< br>呼吉尔特矿区各大型矿井陆
续建设
，
在开拓
、
准备及初采阶段
，
采掘巷道并未
出现明显的动力现象
。
但随着采掘范围的不断扩大
，
覆岩活动范围更大
，
活动强度更高
，
临空采掘工作面动力显现问题日益突出
。
据不完全统计
，
呼
吉尔特矿区各 深部矿井均出现过不同程度的冲击地
压
，
严重的可造成数百米巷道严重损坏
。
具体显现
规律如下
：
（1）
以回采工作面超前巷道冲击地压为主，
部分综采工作面邻近采空区侧可发生煤壁冲击
，
多
巷布置工作面的临空 留巷可发生滞后冲击
。3
类冲
击地压发生地如图
1
所示
。< br>图
1
呼吉尔特矿区
3
类冲击地压主要发生地点
（2）
冲击显现以底鼓
、
帮鼔为主
，
存在顶煤
的巷道冲击可引起局部冒顶< br>，
底板即使不留底煤
，
岩石底板也可能强烈破坏
，
如图
2
所示
。
图
2
呼吉尔特矿区冲击地压显现
（3）
多数冲击地压发生在宽煤柱护巷的临空
巷道内
，
煤柱帮压力大
。
（4 ）
不同煤层冲击危险程度差异较大
，
如
3
－
1
煤层 坚硬
，
具有强冲击倾向性
，
顶板厚硬程度高
，
冲击地压灾害 普遍严重
。
（5）
大巷开拓期间及首采工作面回采期间
，
动力现象并 不明显
，
临空工作面回采后
，
冲击地压
问题较为突出
。3
冲击地压灾害治理模式探索
3.1
因地制宜开展冲击地压超前防范
区域 性超前防范对于冲击地压治理具有重要意
义
，
科学的开采设计可对冲击地压静载荷源实 现宏
观调控
，
避免大规模应力集中
，
最大限度地延后冲
击地 压发生时间
，
大幅度降低后期采掘过程中的冲
击危险程度和防治难度
［1］< br>。
实践证明
，
新出现的
冲击地压矿井多是由于开采初期无冲击地压防范 意
识
，
进行开采设计时人为造成大量有利于冲击地压
发生的条件
，< br>最终积重难返
，
灾害日益突出
。
呼吉
尔特矿区各矿井应基于冲 击地压防范原则
，
审视现
有开采设计
，
优化采掘布局
，从源头上规避冲击地
压的发生条件
。
3.1.1
积极利用保护层开采保护层开采是典型的冲击地压区域型防范手
段
［2
－
3］
。鉴于呼吉尔特矿区各矿井普遍赋存
2～4
个
煤层
，
煤层间距多为
20～60m，
是开采保护层的先
天有利条件
。
可首先开采冲击倾向 性和冲击危险性
较低
、
顶板厚硬程度小的煤层
，
从而对其上
、
下一
定范围的煤层形成应力解放
，
降低应力水平
，
缓解< br>冲击灾害风险
。
鉴于
3
－
1
煤层冲击倾向性较强，
应将其作为被保护层
，
即先开采其上部或下部的低
冲击地压风险煤层< br>。
对于目前已经投产的矿井
，
可
针对未采区域进行重新规划
、
设计
，
以实现卸压开
采
。
3.1.2
推行小煤柱护 巷
为实现快速掘进
，
呼吉尔特矿区各矿井多采用
双巷掘进
，
巷间煤柱宽度
30～40m，
工作面回采
后
，
临空巷道处于采空区侧 向支承压力影响范围
内
，
集中静载荷水平较高
，
为冲击地压的发生提 供
了基础载荷源
。
目前
，6m
宽小煤柱护巷技术在石
拉乌素 等矿已经开始应用
，
葫芦素煤矿
、
门克庆煤
矿也在积极探索之中。
鉴于呼吉尔特矿区多数矿井
水文地质类型为复杂型
，
小煤柱护巷要确保 其防水
性能
。
3.1.3
积极开拓
，
多盘区跳采
呼 吉尔特矿区矿井设计生产能力巨大
，
由于煤
层多为中厚水平
，
在面临 冲击地压灾害的大背景
下
，
不允许推采过快
。
因此
，
往往需要
2～3
个回
61

总第
140
期煤 矿开采
2018
年第
1
期
采工作面同采才能够达产
。
为避免采掘相互扰动诱
发冲击地压风险
，
应严格执行一区一面
，
同 时待采
空区彻底稳定后再进行下一工作面巷道掘进
。
这要
求在进行开拓设计时
，
应积极扩大开拓范围
，
为多
盘区跳采创造条件
。
3.2
开展区域性微震监测综合分析
依据冲击地压启动理论
，
需对诱发冲击启 动动
静载荷源分源监测
，
分源防治
［4］
。
动载荷监测手< br>段主要包括微震监测
、
地音监测等
，
静载荷监测以
采动应力监 测为主
。
目前
，
呼吉尔特矿区内葫芦素
煤矿
、
门克 庆煤矿
、
巴彦高勒等矿井均引进了波兰
AＲAMIS
微震监测系统
，
用于监测全矿井范围微震
活动
。
3.2.1
基于误差分析的微震台网 布置优化
微震台网布置对微震监测范围
、
微震事件定位
精度具有重要影响［5］
。
在综合考虑有效台
站数
、
最大空隙角
、
近台震中距以及微震监测台网灵敏度
和拾震器灵敏度的基础上
，
葫芦素煤矿积极利用 多
巷布置条件
，
设计了多种微震监测台网
，
并利用
D
值最优化算法计算了各个方案的平面定位误差和垂
直定位误差
，
最终确定了最优微震 台网布置方案
，
如图
3
所示
。
该方案能够实现对葫芦素矿井 范围内
所有采掘活动区域的监测
，
同时对
21102
和
21 103
等潜在冲击地压回采工作面进行了重点覆盖
，
其水
平定位误差约为±5m，
垂直定位误差为
±15m。
3.2.2
基于微震活动监测的推采 速度调节
呼吉尔特矿区内煤矿产能较大
，
设计推采速度
快
，
覆岩活动范围和强度大
。
过高的推采速度会导
致煤岩层弹性能释放不及时
、< br>不均匀
，
发生局部能
量过度积聚及瞬间大规模释放
，
进而诱发 冲
击
［6
－
7］
。
为此
，
针对各采掘工作 面
，
应积极利用微
震系统监测分析采掘速度与微震活动强度的相关
性
。
图
4、
图
5
为葫芦素煤矿
21103
工作面微震 活
动与推进度的关系曲线
，
可见
，
回采引起的动载扰
动与推 进速度密切相关
，
因此可通过微震监测结果
合理调节工作面推进速度
，
实现煤岩体能量的缓慢
释放
。
3.2.3
基于微震丛集现象的煤岩活动规律 分析
微震事件是煤岩层活动的结果
，
微震丛集现象
表明煤岩活动异常活跃。
葫芦素煤矿微震监测表
明
，
工作面回采过程中微震分布存在
2
处丛集现
象
，
如图
6
所示
，
其发生机制如 下
：
（1）
断层活化诱发强动载
F16
断层附近微震
密集分 布
，
是大能量事件的主要发生区
。
分析认为
F16
断层附近 煤岩层结构遭到破坏
，
在回采扰动下
62
图
3
葫芦素煤矿微 震台网布置误差反演
图
421103
工作面微震频次与推进度的相关性
图521103
工作面微震能量与推进度的相关性
发生断层活化
，
能量释放 速率偏大
，
持续时间长
，
可成为重要的冲击启动诱发载荷源
，
是矿井需要重
点关注的冲击致灾源
。
（2）
多工作面采空区覆岩联动微震监 测发

翁明月等
：
内蒙古呼吉尔特矿区新建矿井冲击地压治理模式探索< br>2018
年第
1
期
图
6
葫芦素煤矿回采工作面微震事 件平面投影
现
，21103
工作面回采过程中
，21102
工作面采 空
区内存在微震事件
，
这表明本工作面回采可引起相
邻采空区顶板的二次活动
，
其活动范围一般位于超
前本工作面
80m
至滞后工作面
1 00m
范围内
。
该现
象表明
，21102
工作面回采
16
个月后
，
仍未实现
充分采动
，
上覆岩层存在滞后断裂 现象
。2
个工作
面采空区顶板可发生联动效应
，
形成更大范围的微< br>震活动群
。
3.3“
钻
－
切
－
压
”
一体化顶板预裂技术
坚硬顶板是采掘巷道常规矿压及冲击地压的关
键影响因素
，
顶板超前预裂是防治冲击地压的有效
手段
。
目前
，
深孔爆 破预裂和水力化压裂是处理顶
板问题的常规方法
。
深孔爆破预裂顶板的效果直
接
、
可控
，
是早期最为常见的顶板处理方法
，
应用
最为广泛
。
但受安全管控影响
，
炸药的供应时常被
中断
，< br>无法按计划开展顶板处理工作
，
顶板水力化
预裂方法逐步推广开来
。< br>葫芦素煤矿针对坚硬顶板
问题
，
引进
“
钻
－
切
－
压
”
一体化技术
，
实现了顶
板高效切缝及预裂
。
常规水力压裂技术采用刀片割缝
，
现场操作时
必须先后
3
次推送钻杆
，
工艺复杂
，
耗时多
，
施工
效 率低
，
刀片成本高
。
为解决以上问题
，
采用
钻－
切
－
压
”
一体化顶板预裂技术
。
钻孔后，
在不
退杆的情况下
，
直接切换高压进行定点旋转水射
流
，
对指定位置顶板进行割缝
，
为后续压裂工序提
供初始裂缝
，减小起裂压力
，
引导裂纹扩张方向
，
提高定向压裂效果
。
如图
7
所示
，
在回采工作面侧和煤柱侧各布置
1
组钻孔< br>，
孔间距均为
15m，
工作面侧孔深
30m，
煤柱侧孔深24m。
孔内首先进行高压水射流切缝
，
然后利用封隔器定点压裂
，在初始裂缝基础上继续
扩展
、
贯通
。
压裂过程中
，在高压胶管中部连接压
力记录仪
，
实时捕捉裂缝扩展过程中压力变化情
况
，
如图
8
所示
，
根据压力变化曲线可分析裂纹扩
展 过程
。
图
7
顶板
“
钻
－
切
－压
”
布置方案
图
8
水力压裂过程中压力变化曲线
现场切 缝及压裂效果如图
9
所示
，
高压水可在
完整的岩层段切割成缝
，
压裂过程中
，
压裂孔两侧
15m
的邻近孔出水
，
这表明通过切缝
、
压裂作用
，
顶板内形成了贯通裂缝
，
顶 板完整性降低
。
利用钻
孔应力计获取采取
“
钻
－
切
－
压
”
措施后巷道回采
帮和煤柱帮应力最大值
，
如 图
10
所示
。
顶板被处
理后
，
煤柱帮和回采帮最大 应力值分别降低
48%
和
52%，
卸压效果显著
。
图
9
高压水切缝及压裂效果
63
“

总第
140
期煤矿开采
2018
年第
1
期
顶板技术
，
利用高 压水射流切缝为水力压裂提供起
始裂纹
，
操作工艺更为简化
、
高效< br>，
压裂半径可达
15m
以上
，
巷帮压力降幅约
50% 。
［
参考文献
］
［1］
潘俊锋
，
宁宇
，< br>杜涛涛
，
等
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煤炭学报
，2012，37（11） ：1790
－
1795.
理论与体系
［
图
10
采取
“
钻
－
切
－
压
”
措施后巷帮压力变化情况
［2］
秦子晗
，
蓝
4
结论
［J］．
煤矿开 采
，2012，17（4）：86
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王恩元
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毛德兵
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2876.
值的试验研究
［
［
责任编辑
：
潘俊锋
］
（1）
呼吉尔特矿区冲击地压主要有
3
种类型
：
临空巷道超前段冲击
、
工作面临空侧煤壁冲击< br>、
临
空留巷滞后冲击
。
（2）
呼吉尔特矿区煤层赋存及开采设 计具有
其特殊性
，
可积极利用保护层开采
、
推行小煤柱护
巷
、
多盘区跳采等冲击地压超前防范措施
。
（3）
针对微震监测
，
积极利用工作面多巷布
置条件优化微震台网布置
，
利用微震活动强度调节
推采速度
，
基于微震丛集现象分析多工作面采空区
联动及断层活化问题
。
（4）
开发
“
钻
－
切
－
压
”
一体化高效预裂坚硬
檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶 檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶
报
，2015，32（1）：7
－
13.
（
上接
55
页
）
［12］YuBin，ZhaoJun，Kuan gTiejun，investigations
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参考文献
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王金华
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