考點(diǎn) 26：沖擊地壓的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)
沖擊地壓的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)是沖擊地壓防治工作的基礎(chǔ)。目前，沖擊地壓的預(yù)測(cè)主要圍繞沖擊地壓發(fā)生的強(qiáng)度條件和能量條件進(jìn)行。沖擊地壓預(yù)測(cè)的方法有區(qū)域危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)和局部危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)兩種。區(qū)域危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)與局部危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)可根據(jù)地質(zhì)與開采技術(shù)條件等，優(yōu)先采用綜合指數(shù)法確定沖擊危險(xiǎn)性。
1.綜合指數(shù)法
綜合指數(shù)法就是在分析各種采礦地質(zhì)影響沖擊地壓發(fā)生因素的基礎(chǔ)上，確定各種因素的影響權(quán)重，綜合分析以進(jìn)行沖擊地壓危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)。該方法用于沖擊地壓危險(xiǎn)程度分析與早期預(yù)警。
2.鉆屑法
鉆屑法是通過(guò)在煤層中打直徑 42-50mm 的鉆孔，根據(jù)排出的煤粉量及其變化規(guī)律和有關(guān)動(dòng)力效應(yīng)鑒別沖擊危險(xiǎn)的一種方法。該方法為局部監(jiān)測(cè)方法，其基礎(chǔ)理論是鉆出煤粉量與煤體應(yīng)力狀態(tài)具有定量的關(guān)系。當(dāng)單位長(zhǎng)度的排粉率增大或超過(guò)標(biāo)定值時(shí)，表示應(yīng)力集中程度增加和沖擊危險(xiǎn)性提高。鉆屑法的檢測(cè)指標(biāo)包括鉆屑量、深度和動(dòng)力效應(yīng)。
3.微震法
煤巖體在受力變形和破壞過(guò)程中會(huì)發(fā)生破裂震動(dòng)，傳出震波或聲波，當(dāng)震波或聲波的強(qiáng)度和頻率達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，會(huì)出現(xiàn)煤巖體的突然破壞，發(fā)生沖擊地壓。微震法利用安設(shè)在煤巖體內(nèi)的探測(cè)儀器接收、放大并記錄采礦震動(dòng)的能量，確定和分析震動(dòng)的方向以及對(duì)震中定位來(lái)評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)沖擊地壓。該方法是一種區(qū)域性監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的方法。
4. 聲發(fā)射(地音)法
采礦活動(dòng)引發(fā)的動(dòng)力現(xiàn)象分為兩種：強(qiáng)烈的，屬于采礦地震的范疇;較弱的，如聲響、振動(dòng)、卸壓等則為采礦地音，也稱為巖石的聲發(fā)射。聲發(fā)射法是在監(jiān)測(cè)區(qū)內(nèi)布置地音探頭，由監(jiān)測(cè)裝置連續(xù)自動(dòng)采集地音信號(hào)，經(jīng)實(shí)時(shí)處理加工成報(bào)告、圖表。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，并判斷監(jiān)測(cè)區(qū)域的沖擊危險(xiǎn)程度。一般情況下，地音活動(dòng)集中在采區(qū)某一位置，且地音事件的強(qiáng)度逐漸增加時(shí)，預(yù)示著沖擊地壓危險(xiǎn)性性增大。
5. 電磁輻射法
煤巖在載荷作用下變形破裂時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生電磁輻射現(xiàn)象。電磁輻射是煤體等非均質(zhì)材料在受載情況下發(fā)生變形及破裂的結(jié)果，是由煤體各部分的非均勻變速變形引起的電荷遷移和裂紋擴(kuò)展過(guò)程中形成的帶電粒子變速運(yùn)動(dòng)而形成的。煤體中應(yīng)力越高，變形破裂過(guò)程越強(qiáng)烈，電磁輻射信號(hào)越強(qiáng)。該方法是局部監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)方法。通過(guò)監(jiān)測(cè)煤巖體的電磁輻射脈沖數(shù)及其幅值的變化，進(jìn)行沖擊地壓危險(xiǎn)性的預(yù)測(cè)。電磁輻射與聲發(fā)射間具有很好的相關(guān)性。
考點(diǎn) 27：沖擊地壓的防范措施
1.采用合理的開拓布置和開采方式
新建礦井和沖擊地壓礦井的新水平、新采區(qū)、新煤層有沖擊地壓危險(xiǎn)的，必須編制防沖設(shè)計(jì)。防沖設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)包括開拓方式、保護(hù)層的選擇、采區(qū)巷道布置、工作面開采順序、采煤方法、生產(chǎn)能力、支護(hù)形式、沖擊危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)方法、沖擊地壓監(jiān)測(cè)預(yù)警方法、防沖措施及效果檢驗(yàn)方法、安全防護(hù)措施等內(nèi)容。
(1)對(duì)于煤層群開采，其正確的開采順序與煤層沖擊傾向性、煤層群的保護(hù)層開采等緊密相關(guān)。應(yīng)首先開采無(wú)沖擊危險(xiǎn)或沖擊危險(xiǎn)小的煤層作為保護(hù)層，且優(yōu)先開采上保護(hù)層。
(2)沖擊地壓煤層應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按順序開采，不得留孤島煤柱。在采空區(qū)內(nèi)不得留有煤柱，如果必須在采空區(qū)內(nèi)留煤柱時(shí)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行論證，報(bào)企業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人審批，并將煤柱的位置、尺寸以及影響范圍標(biāo)在采掘工程平面圖上。開采孤島煤柱的，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行防沖安全開采論證;嚴(yán)重沖擊地壓礦井不得開采孤島煤柱。
(3)開采沖擊地壓煤層時(shí)，在應(yīng)力集中區(qū)內(nèi)不得布置 2 個(gè)工作面同時(shí)進(jìn)行采掘作業(yè)。2 個(gè)掘進(jìn)工作面之間的距離小于 150m 時(shí)，采煤工作面與掘進(jìn)工作面之間的距離小于 350m時(shí)，2 個(gè)采煤工作面之間的距離小于 500m 時(shí)，必須停止其中一個(gè)工作面。相鄰礦井、相鄰采區(qū)之間應(yīng)當(dāng)避免開采相互影響。嚴(yán)重沖擊地壓厚煤層中的巷道應(yīng)當(dāng)布置在應(yīng)力集中區(qū)外。雙巷掘進(jìn)時(shí) 2 條平行巷道在時(shí)間、空間上應(yīng)當(dāng)避免相互影響。
(4)地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域應(yīng)采取避免或減緩應(yīng)力集中和疊加的開采程序。褶皺構(gòu)造區(qū)應(yīng)從軸部開始回采;盆地構(gòu)造應(yīng)從盆底開始回采;斷層或采空區(qū)附近時(shí)，應(yīng)從斷層或采空區(qū)開始回采。
(5)開拓巷道不得布置在嚴(yán)重沖擊地壓煤層中，永久硐室不得布置在沖擊地壓煤層中。煤層巷道與硐室布置不應(yīng)留底煤，如果留有底煤必須采取底板預(yù)卸壓措施。
(6)盡可能采用長(zhǎng)壁開采。緩傾斜、傾斜厚及特厚煤層采用綜采放頂煤工藝開采時(shí)，直接頂不能隨采隨冒的，應(yīng)當(dāng)預(yù)先對(duì)頂板進(jìn)行弱化處理。
2.開采保護(hù)層
開采保護(hù)層是防治沖擊地壓的有效和根本性區(qū)域性防范措施。具備開采保護(hù)層條件的沖擊地壓煤層，應(yīng)當(dāng)開采保護(hù)層。一個(gè)煤層(或分層)先采，使鄰近煤層得到一定時(shí)間的卸載，稱為開采保護(hù)層。先采的保護(hù)層必須是無(wú)沖擊危險(xiǎn)性或弱沖擊危險(xiǎn)性的煤層。實(shí)施時(shí)必須保證開采的時(shí)間和空間有效性。不得在采空區(qū)中保留煤柱。開采保護(hù)層的間隔時(shí)間不能太久，一般的有效解壓期限為：用全部垮落法開采保護(hù)層時(shí)為 3 年，用全部充填法開采保護(hù)層時(shí)為 2 年。開采保護(hù)層后,仍存在沖擊地壓危險(xiǎn)的區(qū)域，必須采取防沖措施。
3.煤層預(yù)注水
煤層預(yù)注水是在采掘工作前，對(duì)煤層進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間壓力注水。目的是通過(guò)改變煤的物理化學(xué)性質(zhì)，改變煤的力學(xué)特性，降低煤的沖擊傾向性。該方法是一種積極主動(dòng)的區(qū)域性沖擊地壓防范措施。
4.厚層堅(jiān)硬頂板預(yù)處理
頂板堅(jiān)固難冒，煤層也很堅(jiān)硬，形成頂板一煤體一底板三者組合的剛度很高的承載體系，具有聚集大量彈性能的條件。當(dāng)巖體載荷超過(guò)其強(qiáng)度就發(fā)生沖擊地壓。目前，集對(duì)該類條件的沖擊地壓比較有效的防范措施主要有注水軟化頂板和爆破斷頂。爆破斷頂措施是通過(guò)頂板巷道對(duì)頂板進(jìn)行深孔爆破，人為切斷頂板，進(jìn)而促使采空區(qū)頂板冒落、削弱采空區(qū)與待采區(qū)之間的頂板連續(xù)性，減小頂板來(lái)壓時(shí)的強(qiáng)度和沖擊性。
5.沖擊地壓安全防護(hù)措施
有沖擊地壓危險(xiǎn)的采掘工作面，供電、供液等設(shè)備應(yīng)當(dāng)放置在采動(dòng)應(yīng)力集中影響區(qū)外。沖擊地壓危險(xiǎn)區(qū)域的巷道必須加強(qiáng)支護(hù)，采煤工作面必須加大上下出口和巷道的超前支護(hù)范圍和強(qiáng)度。嚴(yán)重沖擊地壓危險(xiǎn)區(qū)域，必須采取防底鼓措施。有沖擊地壓危險(xiǎn)的采掘工作面必須設(shè)置壓風(fēng)自救系統(tǒng)，明確發(fā)生沖擊地壓時(shí)的避災(zāi)路線。
考點(diǎn) 28：沖擊地壓的解危措施
1.爆破卸壓
爆破卸壓是對(duì)已形成沖擊地壓危險(xiǎn)的煤巖體，用爆破方法減緩其應(yīng)力集中程度的一種解危措施。主要采用深孔爆破方法，鉆孔深度應(yīng)達(dá)到支承壓力峰值區(qū)。裝藥位置越靠近支承壓力峰值區(qū)，爆破卸壓的效果越好。爆破卸壓可以局部消除沖擊地壓發(fā)生的強(qiáng)度條件和能量條件，使煤巖體在采掘工作面附近形成裂隙密集的卸壓保護(hù)帶。實(shí)施爆破卸壓措施前后，均須進(jìn)行鉆屑法檢測(cè)。
2.鉆孔卸壓
鉆孔卸壓是利用鉆孔方法消除或減緩沖擊危險(xiǎn)性的解危措施。其原理是基于鉆孔及其周邊圍巖形成破碎區(qū)，若干鉆孔的破碎區(qū)互相接近后，使煤巖破裂卸壓。其實(shí)質(zhì)是利用積聚的變性能破壞鉆孔周邊的圍巖，達(dá)到卸壓、釋放能量和消除沖擊危險(xiǎn)的目的。鉆孔直徑越大，卸壓效果越好;鉆孔長(zhǎng)度根據(jù)具體情況而定，一般回采工作面的鉆孔長(zhǎng)度為 3 倍采高;鉆孔盡可能布置在高壓區(qū)。該方法的優(yōu)點(diǎn)是鉆孔深入高壓區(qū)，卸壓效果好，布置靈活簡(jiǎn)便;施工時(shí)的排粉還可以作為鉆屑法指標(biāo)。缺點(diǎn)是鉆孔工程量大，與生產(chǎn)的相互干擾大。
3.定向水力裂縫法
定向水力裂縫法就是人為地在巖層中預(yù)先制造一個(gè)裂縫，從而簡(jiǎn)單、有效、低成本地改變巖體的物理力學(xué)性質(zhì)。在高壓水的作用下，巖體的破裂半徑范圍可達(dá) 15~25m,甚至更大。
4.誘發(fā)爆破
誘發(fā)爆破是在監(jiān)測(cè)到有沖擊地壓危險(xiǎn)的情況下，利用較多炸藥進(jìn)行爆破，人為誘發(fā)沖擊地壓，使之發(fā)生在一定的時(shí)間、地點(diǎn)和范圍內(nèi)，避免更大災(zāi)害的一種解危措施誘發(fā)爆破作為輔助手段，只有存在嚴(yán)重沖擊危險(xiǎn)性，而其他方法無(wú)效或無(wú)法實(shí)施時(shí)應(yīng)用。
第三節(jié) 地下礦山頂板事故的救護(hù)及處理
考點(diǎn) 29：頂板事故救護(hù)的一般原則
(1)地下礦山發(fā)生冒頂事故后，礦山救護(hù)隊(duì)的主要任務(wù)是搶救遇險(xiǎn)人員和恢復(fù)通風(fēng)。
(2)在處理冒頂事故之前，礦山救護(hù)隊(duì)?wèi)?yīng)向事故附近地區(qū)工作的干部和工人了解事故發(fā)生原因、冒頂?shù)貐^(qū)頂板特性、事故前人員分布位置、瓦斯?jié)舛鹊?，并?shí)地查看周圍支架和頂板情況，必要時(shí)加固附近支架，保證退路安全暢通。(3)搶救人員時(shí)，可用呼喊、敲擊的方法聽(tīng)取回?fù)袈?，或用聲響接收式和無(wú)線電波接收式尋人儀等裝置，判斷遇險(xiǎn)人員的位置，與遇險(xiǎn)人員保持聯(lián)系，鼓勵(lì)他們配合搶救工作。
對(duì)于被堵人員，應(yīng)在支護(hù)好頂板的情況下，用掘小巷、繞道通過(guò)冒落區(qū)或使用礦山救護(hù)輕便支架穿越冒落區(qū)接近他們。
(4)處理冒頂事故的過(guò)程中，礦山救護(hù)隊(duì)始終要有專人檢查瓦斯和觀察頂板情況， 發(fā)現(xiàn)異常，立即撤出人員。
(5)清理堵塞物時(shí)，使用工具要小心，防止傷害遇險(xiǎn)人員;遇有大塊矸石、木柱、 金屬網(wǎng)、鐵架、鐵柱等物壓人時(shí)，可使用千斤頂、液壓起重器、液壓剪刀等工具進(jìn)行處理，嚴(yán)禁用鎬刨、錘砸等方法扒人或破巖。
(6)搶救出的遇險(xiǎn)人員，要用毯子保溫，并迅速運(yùn)至安全地點(diǎn)進(jìn)行創(chuàng)傷檢查，在現(xiàn)場(chǎng)開展輸氧和人工呼吸、止血、包扎等急救處理，危重傷員要盡快送醫(yī)院治療。對(duì)長(zhǎng)期困在井下的人員，不要用燈光照射眼睛，飲食要由醫(yī)生決定。
考點(diǎn) 30：《防治煤礦沖擊地壓細(xì)則》
第三條 煤礦企業(yè)(煤礦)的主要負(fù)責(zé)人(法定代表人、實(shí)際控制人)是沖擊地壓防治的第一責(zé)任人，對(duì)防治工作全面負(fù)責(zé);其他負(fù)責(zé)人對(duì)分管范圍內(nèi)沖擊地壓防治工作負(fù)責(zé);煤礦企業(yè)(煤礦)總工程師是沖擊地壓防治的技術(shù)負(fù)責(zé)人，對(duì)防治技術(shù)工作負(fù)責(zé)。
第四條 沖擊地壓防治費(fèi)用必須列入煤礦企業(yè)(煤礦)年度安全費(fèi)用計(jì)劃，滿足沖擊地壓防治工作需要。
第五條 沖擊地壓礦井必須編制沖擊地壓事故應(yīng)急預(yù)案，且每年至少組織一次應(yīng)急預(yù)案演練。
第十五條 沖擊危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)可采用綜合指數(shù)法或其他經(jīng)實(shí)踐證實(shí)有效的方法。評(píng)價(jià)結(jié)果分為四級(jí)：無(wú)沖擊地壓危險(xiǎn)、弱沖擊地壓危險(xiǎn)、中等沖擊地壓危險(xiǎn)、強(qiáng)沖擊地壓危險(xiǎn)。
第十九條 沖擊地壓防治應(yīng)當(dāng)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。
第二十二條 開采沖擊地壓煤層時(shí)，必須采取沖擊地壓危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)、監(jiān)測(cè)預(yù)警、防范治理、效果檢驗(yàn)、安全防護(hù)等綜合性防治措施。
第二十七條 開采沖擊地壓煤層時(shí)，在應(yīng)力集中區(qū)內(nèi)不得布置 2 個(gè)工作面同時(shí)進(jìn)行采掘作業(yè)。2 個(gè)掘進(jìn)工作面之間的距離小于 150 米時(shí)，采煤工作面與掘進(jìn)工作面之間的距離小于350 米時(shí)，2 個(gè)采煤工作面之間的距離小于 500 米時(shí)，必須停止其中一個(gè)工作面，確保兩個(gè)回采工作面之間、回采工作面與掘進(jìn)工作面之間、兩個(gè)掘進(jìn)工作面之間留有足夠的間距，以避免應(yīng)力疊加導(dǎo)致沖擊地壓的發(fā)生。相鄰礦井、相鄰采區(qū)之間應(yīng)當(dāng)避免開采相互影響。
第二十八條 開拓巷道不得布置在嚴(yán)重沖擊地壓煤層中，永久硐室不得布置在沖擊地壓煤層中。開拓巷道、永久硐室布置達(dá)不到以上要求且不具備重新布置條件時(shí)，需進(jìn)行安全性論證。在采取加強(qiáng)防沖綜合措施，確認(rèn)沖擊危險(xiǎn)監(jiān)測(cè)指標(biāo)小于臨界值后方可繼續(xù)使用，且必須加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。
第二十九條 沖擊地壓煤層巷道與硐室布置不應(yīng)留底煤，如果留有底煤必須采取底板預(yù)卸壓等專項(xiàng)治理措施。
第四十六條 沖擊地壓礦井必須建立區(qū)域與局部相結(jié)合的沖擊危險(xiǎn)性監(jiān)測(cè)制度，區(qū)域監(jiān)測(cè)應(yīng)當(dāng)覆蓋礦井采掘區(qū)域，局部監(jiān)測(cè)應(yīng)當(dāng)覆蓋沖擊地壓危險(xiǎn)區(qū)，區(qū)域監(jiān)測(cè)可采用微震監(jiān)測(cè)法等，局部監(jiān)測(cè)可采用鉆屑法、應(yīng)力監(jiān)測(cè)法、電磁輻射法等。
第四十七條 采用微震監(jiān)測(cè)法進(jìn)行區(qū)域監(jiān)測(cè)時(shí)，微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)與布置應(yīng)當(dāng)覆蓋礦井采掘區(qū)域，對(duì)微震信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)距離、實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并確定微震發(fā)生的時(shí)間、能量(震級(jí))及三維空間坐標(biāo)等參數(shù)。第四十八條 采用鉆屑法進(jìn)行局部監(jiān)測(cè)時(shí)，鉆孔參數(shù)應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際條件確定。記錄每米鉆進(jìn)時(shí)的煤粉量，達(dá)到或超過(guò)臨界指標(biāo)時(shí)，判定為有沖擊地壓危險(xiǎn);記錄鉆進(jìn)時(shí)的動(dòng)力效應(yīng)，如聲響、卡鉆、吸鉆、鉆孔沖擊等現(xiàn)象，作為判斷沖擊地壓危險(xiǎn)的參考指標(biāo)。
第四十九條 采用應(yīng)力監(jiān)測(cè)法進(jìn)行局部監(jiān)測(cè)時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)沖擊危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果，確定應(yīng)力傳感器埋設(shè)深度、測(cè)點(diǎn)間距、埋設(shè)時(shí)間、監(jiān)測(cè)范圍、沖擊地壓危險(xiǎn)判別指標(biāo)等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。
第五十七條 沖擊地壓礦井應(yīng)當(dāng)選擇合理的開拓方式、采掘部署、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)域防沖措施。
第六十七條 沖擊地壓礦井應(yīng)當(dāng)在采取區(qū)域措施基礎(chǔ)上，選擇煤層鉆孔卸壓、煤層爆破卸壓、煤層注水、頂板爆破預(yù)裂、頂板水力致裂、底板鉆孔或爆破卸壓等至少一種有針對(duì)性、有效的局部防沖措施。采用爆破卸壓時(shí)，必須編制專項(xiàng)安全措施，起爆點(diǎn)及警戒點(diǎn)到爆破地點(diǎn)的直線距離不得小于 300 米，躲炮時(shí)間不得小于 30 分鐘。
第七十條 采用煤層注水防治沖擊地壓時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)煤層條件及煤的浸水試驗(yàn)結(jié)果等綜合考慮確定注水孔布置、注水壓力、注水量、注水時(shí)間等參數(shù)，并檢驗(yàn)注水效果。
