礦山沖擊地壓控制(Coal Mine Burst Prevention Controls)

礦山沖擊地壓控制(Coal Mine Burst Prevention Controls)的圖1

1 問題的提出

隨著礦山開采深度的不斷增加,千米深井沖擊地壓災害日趨嚴重. 2018年以來,國內先后發生過多起千米深井沖擊地壓事故. 內蒙古自治區鄂爾多斯是煤炭之都, 目前共有290座煤礦, 其中有10座礦山屬于沖擊地壓煤礦,隨著開采深度的不斷增加, 這些礦山正逐漸轉向深部開采,沖擊地壓的問題日益凸顯。如何繼續確保煤礦的可持續安全發展,保持現有安全生產形勢持續穩定是整個鄂爾多斯現在和今后面臨的一項重大挑戰, 它直接關系到鄂爾多斯經濟的發展。

礦山沖擊地壓控制(Coal Mine Burst Prevention Controls)的圖2

2 沖擊地壓的特點

沖擊地壓的形成機理與地質條件和采礦方法密切相關, 因此鄂爾多斯地區礦山沖擊地壓的防治不能簡單照搬其它礦山的治理經驗. 鄂爾多斯礦山的沖擊地壓主要有兩個特點:(1) 工作面為長距離、大采高布置,回采周期長。鄂爾多斯地區沖擊地壓煤礦的開采規模超出了國內多數省份的大部分沖擊地壓煤礦,部分沖擊地壓煤礦工作面走向長度達6公里,煤層厚度5-12米,受產能控制,工作面推采時間一般都在2-3年,許多沖擊地壓的防治工作都是新課題,在本地區沒有可供參考的歷史經驗,需要從頭開始摸索。(2) 多種災害相互疊加,治理難度大。鄂爾多斯烏審旗地區沖擊地壓煤礦全部為水文地質復雜型煤礦,礦井受煤層頂板承壓含水層的影響,礦井涌水量在1000-2000m3/h,最大水壓達6MPa,該地區的煤層全部為容易自燃煤層,自燃發火期短,沖擊地壓的防治工作中的頂板水力預裂、爆破預裂、小煤柱留設等措施,對防火和防治水工作是一項巨大的挑戰,平衡點很難把控。

礦山沖擊地壓控制(Coal Mine Burst Prevention Controls)的圖3


3 治理經驗

鄂爾多斯沖擊地壓煤礦在努力擺脫沖擊地壓的防治困局方面,付出了巨大的努力。巴彥高勒煤礦吸取在山東防治沖擊地壓的技術經驗,立即關閉沖擊地壓顯現的原設計首采區,按照防沖設計,全面實行多盤區布置,迅速開始進行全井田范圍的開拓,“井”字形布置盤區,并認真按照防沖設計開始落實小煤柱留設、切頂卸壓等一系列的防沖措施,提早謀劃部署,有效的控制住了沖擊地壓。葫蘆素、門克慶、母杜柴登、納林河二號井等煤礦在發現沖擊地壓顯現以后,投入大量資金應用防沖方面新技術、新方法、新設備,采取了一切可行手段防治沖擊地壓。前期烏審旗地區沖擊地壓煤礦全部為大產能礦井,設計產能大部分在1000萬噸以上,在監管監察部門嚴格管控下,從2016年-2018年煤礦企業轄區采深超過400米的煤礦全部完成了沖擊地壓鑒定和評價工作,完成了防沖設計和技術措施的論證工作,將全部沖擊地壓煤礦的產能降到800萬噸以下,并嚴查超能力組織生產的行為,落實了“嚴格控制沖擊地壓礦井生產規模”的有關要求。

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4 科學研究

為了從理論上解釋礦山地壓的形成機制以及從實踐上采取合適的措施來控制沖擊地壓, 以鄂爾多斯地區沖擊地壓礦山為背景, 一個新的研究項目<基于合成巖體和離散斷裂網絡的礦山沖擊地壓研究>即將開始展開工作,這個項目將綜合運用地質工程, 巖石力學, 先進的基于DFN的數值模擬技術和監測大數據來研究沖擊地壓的形成機理,提出有效的沖擊地壓治理方法. 

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