论文部分内容阅读
摘要：从巷道布置、顶板岩性、采煤方法、工作面放顶等，对煤峪口矿井307盘区局部冲击地压的原因、形成机理进行综合分析，具体提出了区域性防治方法及探讨建议，并阐述了冲击地压发生后抢险期间临时性的通风系统应急措施及恢复通风系统应急措施。
关键词：冲击地压;机理;分析;防治;措施
Abstract: from the roadway layout and lithology, coal mining method, roof caving face, the panel of meiyukou coal mine 307 local formation mechanism for the reason of percussive ground pressure, comprehensive analysis, put forward the control method and to explore the regional specific recommendations, and after the occurrence of percussive ground pressure disaster during the ventilation system of temporary emergency measures and emergency measures recovery ventilation system.
Key words: impact ground pressure; The mechanism; Analysis; Prevention and control; measures
中圖分类号：TD324文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
大同煤矿随着开采深度的增加，煤峪口、永定庄、同家梁、四老沟、忻州窑、晋华宫等矿均先后发生过多次冲击地压造成了一定的危害。煤峪口矿井307盘区从2003年2月至2006年3月，累计发生9次，其中5次冲击地压影响破坏巷道1767m。而2006年3月30日3时40分， 11、12#层307盘区发生的冲击地压尤为突出，给矿井造成的危害程度比较严重。显现为900 m巷道遭到严重损坏，盘区、采掘工作面通风系统的稳定性及可靠性、通风设施被摧毁（损坏、漏风）的程度、风量情况等受到不同程度的影响，主要原因为307盘区发生冲击地压，巷道、设施遭到破坏及巷道被堵塞通风阻力增大，造成专回及采掘面风量、瓦斯等气体涌出变化异常，被迫采取采掘工作面停止生产。
1矿井307盘区概况
1.1 地质简况
煤峪口矿11、12#层307盘区，位于矿井井田西部，900大巷西南，东南与408盘区相接，西及西南与永定庄矿相邻，北部与412盘区相接，东北以900大巷为界。盘区走向长2220～2450m，倾斜长1260m，盘区面积3044260m2。煤层厚度一般为5.95～8.83m，平均7.09m，煤层结构简单，埋藏深度一般为290.23～357.34m，平均332.17m，与上覆3#层采空区的层间距为120m左右。盘区内地质构造较为简单，主要地质构造为大同煤田主向斜及该区域内发育的两组断层：
1）东北向，主要分布于盘区的东部和西部，包括F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7、F8。
2）北西向，位于盘区西北角，包括F9、F10、F11。由于古沉积环境的变化，煤层遭受古河流冲刷，局部地区煤层变薄。
1.2开采简介
11、12#层307盘区于1987年设计施工，1989年完成盘区开拓工作量，1991年投产。该盘区采用两巷布置、双翼开采，采用的采煤方法主要有预采上分层、网下放顶煤开采下分层和综放一次采全高。截止2006年3月，共采出19个工作面，其中上分层14个、下分层5个。2006年正采和备采面有：8705下、8706下、8714、8703下（已掘出）、8708下（未掘出）、8710下（未掘出）。目前开采11#层81016、14#层8707、14#层81002工作面。预计该盘区的剩余开采年限为4～5年。
11、12#层307盘区在开拓时，盘区回风巷沿煤层顶板布置，进风巷（辅轨巷）沿煤层底板布置，两巷均采用了U29梯形棚支护。后由于冲击地压频繁发生，巷道支护变形、损坏严重，逐步采用U29三节、五节拱形可缩金属支架取代了原支护。
该盘区由于大多数工作面采用了分层开采，考虑到为了避免邻面开采带来的相互地压影响，以及确保上分层采空区再生顶板的稳定性等诸多因素，采用了上下山采面的跳跃式开采；同时为了减轻下分层工作面两顺槽受邻近采面煤柱集中压力的影响，部分下分层工作面在掘进时，采用了布置卸压巷的方式进行掘进与开采。
2 冲击地压发生现象描述与统计分析
2.1冲击地压现象描述
2006年3月30日3时40分， 11、12#层307盘区发生严重冲击地压，造成危害程度显现如下：
1) 盘区回风巷（8706下工作面段）60m范围巷道墩垮、地臌，巷道高度仅剩0.4～0.6m，部分地段覆顶，影响盘区正常通风系统；
2）盘区回风巷（5706下至5708下段）140m范围巷道严重地臌，支护破坏，巷道剩余高度0.8～1.0m；巷道受损程度见如图1所示。
图1巷道受损程度
3）盘区回风巷（5703下至5708下段）另有300m巷道的支护不同程度出现卡缆崩断、扭曲、变形，支护失效；巷道受损程度见图2所示。
图2 巷道受损程度
4）辅助轨道巷约400m巷道类似出现下沉、棚子变形，支护失效。巷道受损程度见如图3所示。
图3 巷道受损程度
5）8706、8708、8705、8709四个工作面的密闭、风门等通风设施破坏严重，造成风流短路、部分工作面风量不足、局扇拉循环风和瓦斯浓度超限等。
2.2历年冲击地压事故统计
从2003年开始发生冲击地压，当年发生两次，进入2005年后，发生频率增加，累计发生五次较大的冲击，和2003年相比冲击强度和破坏程度也愈来愈大。详情见307盘区发生过的冲击地压有关数据统计表1。
表1307盘区冲击地压有关数据统计
3冲击地压形成的机理分析
煤峪口矿11、12#层307盘区从1991年第一个工作面（8713上）投产至2003年，经过12年的开采，一直未发生过冲击地压，巷道基本无明显压力显现，煤壁完整、炸帮稀少、支护完好。当两翼开采至中央交叉线附近后，盘区巷道压力明显增加，相继出现不同程度的棚梁弯曲、顶煤离层、炸帮和地臌等地压显现，以后随着开采的不断进行，矿压现逐年增加，破坏程度愈来愈大，最终导致不间断地发生不同强度的冲击地压。
冲击地压发生的机理和原因十分复杂，诱发因素多种多样。综合分析该矿11、12#层307盘区发生冲击地压的原因，主要可以归纳为以下几个方面的影响因素：
3.1开采强度逐年增加和开采过于集中及开采深度加大是发生冲击地压的主要原因
煤峪口矿煤层埋藏深度一般为290.23～357.34m，平均332.17m，与上覆3#层采空区的层间距为120m左右。现已由开采11、12#合并层延伸至14#层，随着开采深度的加大地应力值也相应增加，在达到一定开采深度后（冲击地压临界深度，对重力型冲击地压其临界深度一般超过400m，构造型冲击地压其临界深度可能不超过300m），冲击危险性增加。主要是由于随采深增加，原岩应力增大的缘故。
在开采11、12#层307盘区时，基本一直保持两个综采队生产（ 其中一个为综放一次采全高，一个为下分层开采），由于采动的相互影响，老顶不断垮落、下沉（顶板活动频繁），有时出现应力集中叠加，同时采空区冒落高度达不到充填高度，导致上覆岩层压力过于集中在盘区煤柱上，造成煤柱内的弹性能不断聚集，冲破极限值后，突然释放发生冲击地压。
3.2采煤方法的选择不适应防止冲击地压要求
307盘区大部分采用上、下分层开采，巷道布置众多，一定程度上破坏了盘区煤柱的完整性，同时降低了护巷煤柱的承压能力，提高了煤柱的集中应力。除煤柱应力集中外，因11、12#层307盘区工作面为上、下分层开采，煤层厚度一般5.95～8.83m，平均7.09m，不是一次采全高实施顶板全部垮落法。上分层开采留底煤铺设金属网作为下分层开采直接顶（假顶），其上、下分层间距为80cm～100cm，下分层开采后采空区塌落直接顶为上分层预留金属网煤层顶板（即下分层开采为金属网假顶全部垮落法开采），与上覆岩石直接塌实程度不严密，因层间距薄存在与上覆塌通现象，虽采取注玛丽散、罗克修充填加固顶板，但在上、下分层开采后，盘区、巷道煤柱原承压力受上覆顶板塌落冲击压力影响而发生变化，这也是导致冲击地压发生的又一直接重要的原因。因此，从防治冲击地压角度而言，应避免开采程序不合理，本层回采不彻底、不干净，相邻两层开采错距不合适等造成应力集中的因素，可对防治冲击地压极为有利。其他诱导因素在生产过程的一些工序（如采煤、冒顶、爆破等），也应加以重视。其因素本省能量可能很小，但诱发冲击地压释放的能量及破坏性却很大，也是不可忽视的因素。
3.3因矿井开采条件限制采取不同的采煤方法也是发生冲击地压的因素
不同的采煤方法其礦压的大小和分布规律也不相同。残柱、短壁或刀柱采煤法，因巷道掘进较多形成应力叠加的机会多，容易发生冲击地压。近水平煤层采用仰斜开采时，其顶板岩层和已跨落岩石沿倾斜方向的分力作用于工作面下方已经形成的采空区，而采用俯斜开采时，顶板岩块的水平分力朝向煤壁方向，极易使煤壁处的顶板出现空隙而漏顶。实践证明，回收孤岛煤柱、半岛煤柱及采用俯斜开采时，发生冲击地压的几率较大。
3.4巷道布置和盘区工作面布置不合理及开采顺序存在一定问题
11、12#层307盘区工作面布置方式为走向长壁式，与盘区主向斜轴平行，当工作面采至接近盘区巷道时，其间煤柱上的应力就会叠加，产生较大的应力集中现象，使冲击危险性大幅度上升；另外，开采方式采用了两翼跳采，虽然一定程度上避免了相邻开采的地压影响，但却随着开采的深入，盘区煤柱形成“孤岛”，增加了盘区煤柱上的压力，同时延长了盘区巷道的服务和维护年限等；上述是影响冲击地压大小和分布的因素，在生产中经常因接替紧张，同一盘区(盘区)内两工作面相向回采，产生应力集中，弹性能积聚，造成上覆岩层水平位移，发生冲击地压。
3.5冲击频繁发生导致煤柱受损进而加剧冲击的发生
11、12#层307盘区冲击地压频繁发生，促使盘区煤柱受压程度越来越严重，煤柱缩小、压酥，其承载能力急剧下降，导致巷道周围的集中应力骤然升高，支护失稳或冲破能量极限后，引发冲击地压频繁发生，形成恶性循环。
3.6受煤层顶板岩石性质因素影响
大同煤矿井田矿井顶板普遍为厚层坚硬砂岩和砾岩等高致密性岩石，此种条件采用煤柱支撑采煤，留煤柱支撑顶板，不仅煤炭回收率低（40%～60%），而且给采掘工作造成困难和危险。其原因：回采工作面上方后层坚硬老顶大面积悬顶和折断，会引起煤层和顶板的高应力集中，形成顶板—煤层冲击地压和顶板岩层的动力性折断，释放大量能量，造成严重后果；工作面和上下平巷（特别是一侧或两侧采空时）附近直接顶岩石的悬露，会引起不规则垮落和周期增压，给顶板和巷道管理维护造成困难；采后难冒或不冒，大面积悬顶冒落时形成砌体梁结构，产生水平应力和垂直应力，受两种应力的共同作用下，极易发生冲击地压。
3.7受综采工作面放顶不及时也是导致发生冲击地压的一个因素
因顶板比较坚硬，采取自然跨落法管理顶板，会形成大面积悬顶，而现有的强制放顶法难以达到预期效果，在产量比较紧张情况下，往往放弃强制放顶，是综采工作面发生冲击地压的一个因素。
3.8 巷道维护力量的不足是导致冲击地压发生的又一因素
由于冲击地压的频繁发生，而巷道维护力量不足和维护方法简单，导致维护速度远远赶不上发生冲击地压的速度，往往是上一次冲垮的巷道还未维护完，新的冲击就又已发生。这样的恶性循环给安全生产带来严重隐患。
4 防治冲击地压措施
针对11、12#层307盘区频繁发生冲击地压，潜伏着较为严重的安全隐患，结合矿井的开采现状，依据冲击地压防治理论与技术，并通过对上述冲击地压原因及影响因素分析，采取以下应对防治措施加以防治：
4.1调整采掘部署，优化采掘生产布局
主要采取降低应力的集中的方法：一是超前开采保护层；二是无煤柱开采，在盘区内不留煤柱和煤体突出部分，禁止在临近层煤柱的影响范围内开采；其次合理安排开采顺序，避免形成三面采空状态的回采区段或条带和在采煤工作面前方掘进巷道，必要时可在岩石内掘进巷道，禁止工作面对采和追采。
在合理布置盘区和工作面，进行盘区和工作面设计时，应考虑使各盘区之间保持平衡开采，在采空区内或工作面内少留或少形成煤柱，尽量避免造成孤立煤柱。合理的开采顺序，能够最大限度地避免形成煤柱等应力集中区。因为煤柱承受的压力很高，特别是岛型”或半岛型煤柱要承受几个方面的叠加应力，最易产生冲击地压；在一个或相邻的两个采区中，同一煤层的同一分阶段，在应力集中的影响范围内，不得布置两个或两个以上回采工作面同时相向或相背回采，以避免产生集中应力和叠加应力发生冲击地压。因为相向采煤时上山煤柱逐渐减少，支撑压力逐渐增大，很容易引起冲击地压。合理安排开采程序，防止采煤工作面三面被采空区包围，形成“半岛”。采煤工作面应采用后退式开采，避免相向采煤。
鉴于11、12#层307盘区频繁发生冲击地压，其直接原因主要在于开采强度大，相互开采之间的采动扰动，造成盘区巷道集中压力增加。因此建议11、12#层307盘区现在开始保持一个下分层队生产的格局，停止8706下工作面的生产，其正常衔接为：8705下→8703下→8702下→8708下→8710下工作面。
4.2对盘区巷道实施冲击解危，预先释放应力，弥补巷道维护工作的欠账
实施打卸压孔解危措施，采用大直径（100mm）钻孔或切割沟槽使煤体松动，以达到缷压效果。缷载钻孔深度一般应穿过应力增高带。对盘区巷道条件允许地段，进行卸压孔释压，从而降低煤体内积聚的弹性能，降低冲击地压发生的频率和强度。采煤工作面准备出来后进行回采之前，预先沿巷道壁打垂直钻孔，或者垂直巷道打横峒再打水平钻孔和垂直钻孔，予以卸压，并视具体情况进行震动爆破，使集中应力预先得到释放。其原理是基于钻孔及其周围的破碎区，当这些破碎区互相接近后，能使煤层破碎卸压；在特殊情况下留下小煤柱时，在工作面推过之后，采空区内的小煤柱要设法破坏掉，以避免形成应力叠加或应力集中。
4.3采取对煤层内及顶板进行高压注水
因为煤的冲击倾向性随着煤的湿度增加而降低，所以对307盘区煤柱进行煤层注水，其中工作面进、回风巷之间的煤层采用短钻孔注水，孔间距6～10m，孔深10m左右；盘区煤柱至各采面停采线之间的煤柱采用深钻孔注水，孔间距10～20m，孔深45m左右，注水压力一般为20～25MPa。注水时间应在10～ 20d，封孔采用橡胶封孔器具有封孔时间短、封孔效果好优点。注水量应根据煤层性质通过实验确定，以煤层冲击倾向消失为原则。确定合理的总含水率，才能达到消除冲击地压危险。
针对高应力区，采用煤层注水是行之有效的预防冲击地压的方法，可以使具有潜在冲击地压危险的煤层应力处于无冲击危险的状态。进行煤层注水，应当使用较小的流量和较高的水压。通过长时间的浸润，力图从开始就改变煤的应力性质，避免突出危害的出现。
从工作面进、回风巷中打仰斜钻孔，在待采工作面煤体上方对顶板进行高压注水。注水的工艺、方法和主要参数应根据具体条件实验确定。
通过注水人为地在煤岩内部造成一系列的弱面，使其软化降低煤的强度和增加塑性变形量。注水后煤的湿度平均增加1.0%～2.2%，使其单向受压的塑性变形量增加13.4%～14.5%。
向顶板内高压注水，使顶板软化，能够很容易地随采随落，不至于形成大面积的悬顶，从而减少冲击地压发生的几率。无论在煤层内注水，还是向顶板高压注水，是一种积极主动地区域性防范措施，不仅能消除或缓减冲击地压的危险，而且可起到降低工作面粉尘浓度、降温、改善劳动条件的作用，对防止控制粉尘危害人体健康、引起煤尘爆炸具有重要的意义。
4.4放松动炮，对采空区、工作面中部、回风巷放顶和断顶进行顶板预处理
对可能发生冲击地压的盘区和综采工作面，可采取强制放顶缷压控制顶板的方法，加大放顶的频率，除在两个端头打孔爆破外，工作面中部及距离头尾约四分之一处必须布置钻场同时实行放顶；其次综采工作面通过布置1条或2条工艺巷，在工艺巷沿走向施工水平钻孔炮眼实施放松动炮，并且要确保放顶效果，可有效防止冲击地压的发生。
通过放松动跑人为地释放煤体内部集中应力区集聚的能量。一般在采煤工作面沿走向打4～6m深的炮眼进行松动爆破。可诱发冲击地压和在煤壁前方保持一个破碎带，使最大支撑压力转入煤体深处，即使发生冲击地压对工作面威胁也能大为降低。
4.5盘区、工作面采用具有整体性和防护能力的可缩性支架
支架具备了一定的可缩性，能起缓冲作用，可以避免冲击地压时被冲断，而支架如果整体性强，则可避免冲击地压发生时被冲倒塌。
采取对现有盘区内所有未采用U29拱形可缩支架支护的巷道，全部架设U29拱形可缩支架，部分地段铺设底撑梁，同时刹顶背帮，条件允许地段配合锚索联合支护。
4.6巷道支护应推广锚喷
从大同煤矿锚喷支护巷道发生冲击地压现象少的实践看，盘区以上巷道应尽量使用锚喷支护。
4.7加强密闭、防火、堵漏工程，确保通风系统正常运转
对现有的密闭（已损坏和未损坏的）重新构筑或加固，特别是密闭前后5m范围内必须采用木垛或钢棚加强支护；对煤体裂缝等处采用“罗克休”或石膏等防火堵漏材料进行封堵；加强配风管理，实行“降风减风、管风防火”和自燃发火预测、预报工作，防患于未然。
4.8加强冲击地压的监测、预警工作，做到安全工作有备无患
加强冲击地压的预测、预报工作。根据该矿的实际情况，选择采取如下预测技术：
1）WET法：WET为弹性能与永久变形消耗能之比。可作为一种坚定煤层冲击倾向的指标。其指标规定：I类WET＜2为无冲击倾向；Ⅱ类2≤WET＜5为弱冲击倾向；Ⅲ类WET≥5为强冲击倾向。经测定煤峪口煤与围岩物理力学性质，其指标结果WET为7.6，达到Ⅲ类强冲击倾向性。
2）电磁辐射法：利用现有KBD5型电磁辐射仪对307盘区巷道布点进行连续动态监测，具体在盘区上下山及运输大巷安装微震系统，实施在线连续监测；在工作面安装微震系统探头；在工作面重点防冲区域安装微震监测探头实施布控。在煤壁或顶板中钻孔，将探头放入孔底与孔壁，利用电磁辐射仪对工作面回风巷、运输巷进行电磁辐射监测矿压。通过监测煤岩体的受载程度、变形破裂强度和频次并定位震级，从而对307盘区冲击地压的发生、运动规律进行分析以达到预测、预报的目的，便于及时采取相应措施治理。
3）巷道围岩变形观测、统计法：防冲人员对盘区巷道设置固定测点，利用“顶板动态仪”、“巷道变形收敛计”等定期测量顶底板、巷道两帮的相对位移，同时对巷道动压情况进行宏观观察，进行记录、分析，从而推断顶板是否来压，作为防冲预测的一种辅助手段。
4.9加強技术学习与调研，掌握最科学、最先进的防冲技术与手段
组织专职防冲人员进行调研、学习，尤其是到国内、外防冲工作搞的比较好的煤矿去交流、学习，同时和煤矿系统高校建立技术支持与扶持、合作关系，从而切实解决影响煤矿安全生产的重大隐患冲击地压。
5307盘区冲击地压后恢复通风系统的治理措施
11、12＃合并层307盘区发生冲击地压后，造成盘区回风巷150m变形、底鼓，其中55m巷道破坏严重，通风系统阻塞，人员无法通过，部分通风设施被摧毁，严重影响安全生产。其盘区采掘面风量、气体变化及通风设施损坏情况如下所示。
1）307盘区冲击地压前后盘区、采掘工作面风量变化情况见表2。
表2 307盘区冲击地压前后风量变化情况
由表2可知：8706工作面事故前后风量由448 m3/min增至600m3/min ，8705工作面事故前后风量由429 m3/min增至760m3/min ，原因为5706下调节风门损坏；8703工作面事故前后风量由288 m3/min减至70m3/min，5702工作面事故前后风量由430m3/min减至100m3/min，307专回(内回) 事故前后风量由430 m3/min减至100m3/min，307三斜井(入) 事故前后风量由1392m3/min减至968m3/min，原因均为307盘区巷道堵塞，通风阻力增大，造成专回及采掘面供风不足。307盘区冲击地压气体情况见表3。
2）307盘区、采掘面风量气体变化情况见表3。
表3307盘区冲击地压后气体情况
3）307盘区冲击地压后通风设施破坏程度情况见表4。
表4 307盘区冲击地压设施破坏情况
由表3数据与正常生产检测的瓦斯等有害气体比较可知，307盘区冲击地压后采掘工作面瓦斯有害气体涌出量均相应增大。
由表4知损坏永久密闭墙22道，损坏临时调节门、临时风门各4道，损坏风桥4座、自然风桥3座。损坏程度均为墙体压崩造成漏风。
为此，结合井下现场实际，经集团公司部门、矿共同研究，采取了临时性的通风系统应急措施和恢复通风系统应急方案措施。
5.1冲击地压发生后抢险期间通风系统临时应急措施
1）通过控制，使垮顶区以里的回风流由2706下进入，经8706下工作面、5706下回入307回风巷。
2）8705下维持原通风系统不变，即2705下进风，经8705下工作面、5705下回入307回风巷。
3)5702下掘进巷局扇停转，巷内动力电全部切断，在回风绕道口以里设置栅栏和警标，瓦斯检查员24小时在巷口看守，严禁人员误入。
4)8703下备用工作面两巷口设置栅栏和警标。
5)从垮顶区两侧进行清理和支护，救护队员24小时保驾，随时对有害气体情况进行检查，清理工作面必须悬挂瓦斯便携仪。
针对11、12＃合并层307盘区存在冲击地压危险、瓦斯涌出量大、通风系统不可靠、自然发火严重等一系列隐患，根据《国务院关于预防煤矿生产安全事故的特别规定》，4月3日上午，经研究决定，从即日起，307盘区除进行正常的清理维护工作外，从8708以里全部停止生产，并作出具体要求：
1）煤峪口矿制定11、12＃合并层307盘区停止生产清理维护期间的专项安全技术措施，并严格贯彻落实。
2）对5702下巷进行临时密闭，要求在封闭之前将通往巷内的所有导电物体断开。
3）清理过程中，加强对8706下回风巷的有害气体检查，垮顶段的水管、轨道、电缆等必须从两面全部断开。
4）制定个体防护措施，进入该区域的人员严禁穿化纤衣服和使用化纤性质的背灯带。
5）维护修补密闭前必须先处理密闭前的瓦斯，防止有害气体积聚。
6）做好现有回采面的防火措施，8705下要实行降阻减风，喷洒阻化剂。8706下、8705下工作面两端头可采取垛土袋的方法，尽可能减少采空区的漏风。
5.2恢复通风系统措施
1）由于历史及设计原因，煤峪口矿11、12＃合并层307盘区采用两巷布置，没有专用回风巷，采用分层开采或放顶煤开采，采空区留有大量浮煤，盘区巷道地压显现和冲击地压频繁，盘区煤柱受损，内部煤体破碎严重，承载能力大大下降，裂隙漏风严重，所以建议为该盘区选择合适位置补掘一条岩石专用回风巷，以彻底解决由于冲击地压带来的各种通风隐患。
2）由里向外采用后退式开采，然后逐段对盘区进行永久封闭。
3）在岩石專用回风巷实现之前，对现有回风巷进行全面的清理和起底，要求达到原架棚断面。
4)对现有两条盘区巷道采用钢棚密集支护，顶、帮铺水泥背板，支架与巷道的空间用注水泥浆等方法进行充填。
5)对于两条上山之间的煤柱，要采用向煤体内灌注有关材料的方法进行充填堵漏。
6)各类采空区密闭也要采取有效的方法进行加固、堵漏，同时综合运用各类防灭火措施，彻底防止内因火灾的发生。
7)两条盘区巷道清理完毕，应对该盘区风量重新进行调整，严格执行“以风定产”， 严禁出现超风速巷道。
6探讨
冲击地压是世界采矿业共同面临的一大难题，导致冲击地压发生的原因是极其复杂和多种多样的，虽然上述提出了一些针对煤峪口矿11、12#层307盘区冲击地压防治的方案和具体措施，但鉴于目前307盘区开采面积大、条件特殊、冲击频繁等现状，上述措施实施后效果如何有待观察分析对比，依据冲击地压防治理论与技术，提出如下又一方案。
6.1具体方案
废弃11、12#层307盘区辅轨巷、回风巷，停止生产、封闭盘区，将来利用14#层307盘区巷道开采11、12#层剩余工作面。
6.2依据
1）11、12#层307盘区开采前未做过防冲设计。
2）经“太原理工大”对该矿煤与围岩进行物理力学性质测试，煤峪口矿煤层属于强冲击倾向性煤层（III类），顶板岩层属于强冲击倾向性煤层（III类），底板岩层属于弱冲击倾向性煤层（II类）。详情见表5。
表5 煤峪口矿煤与围岩物理力学性质测试数据
6.3实施办法
1）鉴于目前11、12#层307盘区开采现状，首先维护、加固此次受冲击地压破坏的盘区回风巷、辅轨巷，综三工作面（8706下）煤层变薄、出现地包（附图），建议弃采，组织撤退；待盘区受损巷道安全危险基本解除后，采取可靠的防冲措施开采8705下工作面，结束后封闭全盘区。
2）制定14#层307盘区煤层开采防冲设计，依据限制冲击地压危险增加的最基本原则是少掘巷道，而且主要巷道尽量布置在岩层中，开拓掘进14#层307盘区巷道布置在底板岩层中，以避开集中应力区域和近距离煤层煤柱集中应力叠加，然后利用14#层盘区巷道通过暗斜井首先开采11、12#层剩余工作面，再开采14#层工作面。
参考文献：
［1］国家安全生产监督管理局，国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程［M］．北京：煤炭工业出版社，2010.1：49-52.
［2］潘一山,李忠华,章梦涛. 我国冲击地压分布、类型、机理及防治研究［J］.岩石力学与工程学报，2003,11.
［3］刘过兵，邹光华，王玉怀．采矿新技术［M］．北京：煤炭工业出版社，2002：231-248.
［4］冲击地压预测和防治试行规范［S］．北京：煤炭工业出版社，1987.6.
［5］周心权 傅贵 方裕璋．煤矿主要负责人安全培训教材［M］．徐州：中国矿业大学大学出版社，2004.11.
［6］吴永平.大同矿区特厚煤层综放采场矿压显现规律研究［J］.煤炭科学技术，2008,36（1）.
［7］王德明.矿井通风与安全［M］．徐州：中国矿业大学大学出版社，2007.10.
［8］煤矿矿井采矿设计手册编写组．煤矿矿井采矿设计手册［M］．北京：煤炭工业出版社，1984.4.
［9］ 姜福兴，曲效成，于正兴，王存文.冲击地压实时监控预警技术及发展趋势［J］.煤炭科学技术，2011,2,39（2）
［10］ 煤炭工业矿井设计规范［S］．国家技术监督局，中华人民共和国建设部联合发布，1994．７月发布，1995．3实施.
［11］高等学校安全工程学科教学指导委员会，中国职业安全健康协会．安全工程师任职资格培训教材［M］．北京：中国石化出版社，2005.
作者简介：马德林（1963—）男，山西原平人，工程师，安全工程师，从事矿井通风与安全技术管理工作。
关键词：冲击地压;机理;分析;防治;措施
Abstract: from the roadway layout and lithology, coal mining method, roof caving face, the panel of meiyukou coal mine 307 local formation mechanism for the reason of percussive ground pressure, comprehensive analysis, put forward the control method and to explore the regional specific recommendations, and after the occurrence of percussive ground pressure disaster during the ventilation system of temporary emergency measures and emergency measures recovery ventilation system.
Key words: impact ground pressure; The mechanism; Analysis; Prevention and control; measures
中圖分类号：TD324文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
大同煤矿随着开采深度的增加，煤峪口、永定庄、同家梁、四老沟、忻州窑、晋华宫等矿均先后发生过多次冲击地压造成了一定的危害。煤峪口矿井307盘区从2003年2月至2006年3月，累计发生9次，其中5次冲击地压影响破坏巷道1767m。而2006年3月30日3时40分， 11、12#层307盘区发生的冲击地压尤为突出，给矿井造成的危害程度比较严重。显现为900 m巷道遭到严重损坏，盘区、采掘工作面通风系统的稳定性及可靠性、通风设施被摧毁（损坏、漏风）的程度、风量情况等受到不同程度的影响，主要原因为307盘区发生冲击地压，巷道、设施遭到破坏及巷道被堵塞通风阻力增大，造成专回及采掘面风量、瓦斯等气体涌出变化异常，被迫采取采掘工作面停止生产。
1矿井307盘区概况
1.1 地质简况
煤峪口矿11、12#层307盘区，位于矿井井田西部，900大巷西南，东南与408盘区相接，西及西南与永定庄矿相邻，北部与412盘区相接，东北以900大巷为界。盘区走向长2220～2450m，倾斜长1260m，盘区面积3044260m2。煤层厚度一般为5.95～8.83m，平均7.09m，煤层结构简单，埋藏深度一般为290.23～357.34m，平均332.17m，与上覆3#层采空区的层间距为120m左右。盘区内地质构造较为简单，主要地质构造为大同煤田主向斜及该区域内发育的两组断层：
1）东北向，主要分布于盘区的东部和西部，包括F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7、F8。
2）北西向，位于盘区西北角，包括F9、F10、F11。由于古沉积环境的变化，煤层遭受古河流冲刷，局部地区煤层变薄。
1.2开采简介
11、12#层307盘区于1987年设计施工，1989年完成盘区开拓工作量，1991年投产。该盘区采用两巷布置、双翼开采，采用的采煤方法主要有预采上分层、网下放顶煤开采下分层和综放一次采全高。截止2006年3月，共采出19个工作面，其中上分层14个、下分层5个。2006年正采和备采面有：8705下、8706下、8714、8703下（已掘出）、8708下（未掘出）、8710下（未掘出）。目前开采11#层81016、14#层8707、14#层81002工作面。预计该盘区的剩余开采年限为4～5年。
11、12#层307盘区在开拓时，盘区回风巷沿煤层顶板布置，进风巷（辅轨巷）沿煤层底板布置，两巷均采用了U29梯形棚支护。后由于冲击地压频繁发生，巷道支护变形、损坏严重，逐步采用U29三节、五节拱形可缩金属支架取代了原支护。
该盘区由于大多数工作面采用了分层开采，考虑到为了避免邻面开采带来的相互地压影响，以及确保上分层采空区再生顶板的稳定性等诸多因素，采用了上下山采面的跳跃式开采；同时为了减轻下分层工作面两顺槽受邻近采面煤柱集中压力的影响，部分下分层工作面在掘进时，采用了布置卸压巷的方式进行掘进与开采。
2 冲击地压发生现象描述与统计分析
2.1冲击地压现象描述
2006年3月30日3时40分， 11、12#层307盘区发生严重冲击地压，造成危害程度显现如下：
1) 盘区回风巷（8706下工作面段）60m范围巷道墩垮、地臌，巷道高度仅剩0.4～0.6m，部分地段覆顶，影响盘区正常通风系统；
2）盘区回风巷（5706下至5708下段）140m范围巷道严重地臌，支护破坏，巷道剩余高度0.8～1.0m；巷道受损程度见如图1所示。
图1巷道受损程度
3）盘区回风巷（5703下至5708下段）另有300m巷道的支护不同程度出现卡缆崩断、扭曲、变形，支护失效；巷道受损程度见图2所示。
图2 巷道受损程度
4）辅助轨道巷约400m巷道类似出现下沉、棚子变形，支护失效。巷道受损程度见如图3所示。
图3 巷道受损程度
5）8706、8708、8705、8709四个工作面的密闭、风门等通风设施破坏严重，造成风流短路、部分工作面风量不足、局扇拉循环风和瓦斯浓度超限等。
2.2历年冲击地压事故统计
从2003年开始发生冲击地压，当年发生两次，进入2005年后，发生频率增加，累计发生五次较大的冲击，和2003年相比冲击强度和破坏程度也愈来愈大。详情见307盘区发生过的冲击地压有关数据统计表1。
表1307盘区冲击地压有关数据统计
3冲击地压形成的机理分析
煤峪口矿11、12#层307盘区从1991年第一个工作面（8713上）投产至2003年，经过12年的开采，一直未发生过冲击地压，巷道基本无明显压力显现，煤壁完整、炸帮稀少、支护完好。当两翼开采至中央交叉线附近后，盘区巷道压力明显增加，相继出现不同程度的棚梁弯曲、顶煤离层、炸帮和地臌等地压显现，以后随着开采的不断进行，矿压现逐年增加，破坏程度愈来愈大，最终导致不间断地发生不同强度的冲击地压。
冲击地压发生的机理和原因十分复杂，诱发因素多种多样。综合分析该矿11、12#层307盘区发生冲击地压的原因，主要可以归纳为以下几个方面的影响因素：
3.1开采强度逐年增加和开采过于集中及开采深度加大是发生冲击地压的主要原因
煤峪口矿煤层埋藏深度一般为290.23～357.34m，平均332.17m，与上覆3#层采空区的层间距为120m左右。现已由开采11、12#合并层延伸至14#层，随着开采深度的加大地应力值也相应增加，在达到一定开采深度后（冲击地压临界深度，对重力型冲击地压其临界深度一般超过400m，构造型冲击地压其临界深度可能不超过300m），冲击危险性增加。主要是由于随采深增加，原岩应力增大的缘故。
在开采11、12#层307盘区时，基本一直保持两个综采队生产（ 其中一个为综放一次采全高，一个为下分层开采），由于采动的相互影响，老顶不断垮落、下沉（顶板活动频繁），有时出现应力集中叠加，同时采空区冒落高度达不到充填高度，导致上覆岩层压力过于集中在盘区煤柱上，造成煤柱内的弹性能不断聚集，冲破极限值后，突然释放发生冲击地压。
3.2采煤方法的选择不适应防止冲击地压要求
307盘区大部分采用上、下分层开采，巷道布置众多，一定程度上破坏了盘区煤柱的完整性，同时降低了护巷煤柱的承压能力，提高了煤柱的集中应力。除煤柱应力集中外，因11、12#层307盘区工作面为上、下分层开采，煤层厚度一般5.95～8.83m，平均7.09m，不是一次采全高实施顶板全部垮落法。上分层开采留底煤铺设金属网作为下分层开采直接顶（假顶），其上、下分层间距为80cm～100cm，下分层开采后采空区塌落直接顶为上分层预留金属网煤层顶板（即下分层开采为金属网假顶全部垮落法开采），与上覆岩石直接塌实程度不严密，因层间距薄存在与上覆塌通现象，虽采取注玛丽散、罗克修充填加固顶板，但在上、下分层开采后，盘区、巷道煤柱原承压力受上覆顶板塌落冲击压力影响而发生变化，这也是导致冲击地压发生的又一直接重要的原因。因此，从防治冲击地压角度而言，应避免开采程序不合理，本层回采不彻底、不干净，相邻两层开采错距不合适等造成应力集中的因素，可对防治冲击地压极为有利。其他诱导因素在生产过程的一些工序（如采煤、冒顶、爆破等），也应加以重视。其因素本省能量可能很小，但诱发冲击地压释放的能量及破坏性却很大，也是不可忽视的因素。
3.3因矿井开采条件限制采取不同的采煤方法也是发生冲击地压的因素
不同的采煤方法其礦压的大小和分布规律也不相同。残柱、短壁或刀柱采煤法，因巷道掘进较多形成应力叠加的机会多，容易发生冲击地压。近水平煤层采用仰斜开采时，其顶板岩层和已跨落岩石沿倾斜方向的分力作用于工作面下方已经形成的采空区，而采用俯斜开采时，顶板岩块的水平分力朝向煤壁方向，极易使煤壁处的顶板出现空隙而漏顶。实践证明，回收孤岛煤柱、半岛煤柱及采用俯斜开采时，发生冲击地压的几率较大。
3.4巷道布置和盘区工作面布置不合理及开采顺序存在一定问题
11、12#层307盘区工作面布置方式为走向长壁式，与盘区主向斜轴平行，当工作面采至接近盘区巷道时，其间煤柱上的应力就会叠加，产生较大的应力集中现象，使冲击危险性大幅度上升；另外，开采方式采用了两翼跳采，虽然一定程度上避免了相邻开采的地压影响，但却随着开采的深入，盘区煤柱形成“孤岛”，增加了盘区煤柱上的压力，同时延长了盘区巷道的服务和维护年限等；上述是影响冲击地压大小和分布的因素，在生产中经常因接替紧张，同一盘区(盘区)内两工作面相向回采，产生应力集中，弹性能积聚，造成上覆岩层水平位移，发生冲击地压。
3.5冲击频繁发生导致煤柱受损进而加剧冲击的发生
11、12#层307盘区冲击地压频繁发生，促使盘区煤柱受压程度越来越严重，煤柱缩小、压酥，其承载能力急剧下降，导致巷道周围的集中应力骤然升高，支护失稳或冲破能量极限后，引发冲击地压频繁发生，形成恶性循环。
3.6受煤层顶板岩石性质因素影响
大同煤矿井田矿井顶板普遍为厚层坚硬砂岩和砾岩等高致密性岩石，此种条件采用煤柱支撑采煤，留煤柱支撑顶板，不仅煤炭回收率低（40%～60%），而且给采掘工作造成困难和危险。其原因：回采工作面上方后层坚硬老顶大面积悬顶和折断，会引起煤层和顶板的高应力集中，形成顶板—煤层冲击地压和顶板岩层的动力性折断，释放大量能量，造成严重后果；工作面和上下平巷（特别是一侧或两侧采空时）附近直接顶岩石的悬露，会引起不规则垮落和周期增压，给顶板和巷道管理维护造成困难；采后难冒或不冒，大面积悬顶冒落时形成砌体梁结构，产生水平应力和垂直应力，受两种应力的共同作用下，极易发生冲击地压。
3.7受综采工作面放顶不及时也是导致发生冲击地压的一个因素
因顶板比较坚硬，采取自然跨落法管理顶板，会形成大面积悬顶，而现有的强制放顶法难以达到预期效果，在产量比较紧张情况下，往往放弃强制放顶，是综采工作面发生冲击地压的一个因素。
3.8 巷道维护力量的不足是导致冲击地压发生的又一因素
由于冲击地压的频繁发生，而巷道维护力量不足和维护方法简单，导致维护速度远远赶不上发生冲击地压的速度，往往是上一次冲垮的巷道还未维护完，新的冲击就又已发生。这样的恶性循环给安全生产带来严重隐患。
4 防治冲击地压措施
针对11、12#层307盘区频繁发生冲击地压，潜伏着较为严重的安全隐患，结合矿井的开采现状，依据冲击地压防治理论与技术，并通过对上述冲击地压原因及影响因素分析，采取以下应对防治措施加以防治：
4.1调整采掘部署，优化采掘生产布局
主要采取降低应力的集中的方法：一是超前开采保护层；二是无煤柱开采，在盘区内不留煤柱和煤体突出部分，禁止在临近层煤柱的影响范围内开采；其次合理安排开采顺序，避免形成三面采空状态的回采区段或条带和在采煤工作面前方掘进巷道，必要时可在岩石内掘进巷道，禁止工作面对采和追采。
在合理布置盘区和工作面，进行盘区和工作面设计时，应考虑使各盘区之间保持平衡开采，在采空区内或工作面内少留或少形成煤柱，尽量避免造成孤立煤柱。合理的开采顺序，能够最大限度地避免形成煤柱等应力集中区。因为煤柱承受的压力很高，特别是岛型”或半岛型煤柱要承受几个方面的叠加应力，最易产生冲击地压；在一个或相邻的两个采区中，同一煤层的同一分阶段，在应力集中的影响范围内，不得布置两个或两个以上回采工作面同时相向或相背回采，以避免产生集中应力和叠加应力发生冲击地压。因为相向采煤时上山煤柱逐渐减少，支撑压力逐渐增大，很容易引起冲击地压。合理安排开采程序，防止采煤工作面三面被采空区包围，形成“半岛”。采煤工作面应采用后退式开采，避免相向采煤。
鉴于11、12#层307盘区频繁发生冲击地压，其直接原因主要在于开采强度大，相互开采之间的采动扰动，造成盘区巷道集中压力增加。因此建议11、12#层307盘区现在开始保持一个下分层队生产的格局，停止8706下工作面的生产，其正常衔接为：8705下→8703下→8702下→8708下→8710下工作面。
4.2对盘区巷道实施冲击解危，预先释放应力，弥补巷道维护工作的欠账
实施打卸压孔解危措施，采用大直径（100mm）钻孔或切割沟槽使煤体松动，以达到缷压效果。缷载钻孔深度一般应穿过应力增高带。对盘区巷道条件允许地段，进行卸压孔释压，从而降低煤体内积聚的弹性能，降低冲击地压发生的频率和强度。采煤工作面准备出来后进行回采之前，预先沿巷道壁打垂直钻孔，或者垂直巷道打横峒再打水平钻孔和垂直钻孔，予以卸压，并视具体情况进行震动爆破，使集中应力预先得到释放。其原理是基于钻孔及其周围的破碎区，当这些破碎区互相接近后，能使煤层破碎卸压；在特殊情况下留下小煤柱时，在工作面推过之后，采空区内的小煤柱要设法破坏掉，以避免形成应力叠加或应力集中。
4.3采取对煤层内及顶板进行高压注水
因为煤的冲击倾向性随着煤的湿度增加而降低，所以对307盘区煤柱进行煤层注水，其中工作面进、回风巷之间的煤层采用短钻孔注水，孔间距6～10m，孔深10m左右；盘区煤柱至各采面停采线之间的煤柱采用深钻孔注水，孔间距10～20m，孔深45m左右，注水压力一般为20～25MPa。注水时间应在10～ 20d，封孔采用橡胶封孔器具有封孔时间短、封孔效果好优点。注水量应根据煤层性质通过实验确定，以煤层冲击倾向消失为原则。确定合理的总含水率，才能达到消除冲击地压危险。
针对高应力区，采用煤层注水是行之有效的预防冲击地压的方法，可以使具有潜在冲击地压危险的煤层应力处于无冲击危险的状态。进行煤层注水，应当使用较小的流量和较高的水压。通过长时间的浸润，力图从开始就改变煤的应力性质，避免突出危害的出现。
从工作面进、回风巷中打仰斜钻孔，在待采工作面煤体上方对顶板进行高压注水。注水的工艺、方法和主要参数应根据具体条件实验确定。
通过注水人为地在煤岩内部造成一系列的弱面，使其软化降低煤的强度和增加塑性变形量。注水后煤的湿度平均增加1.0%～2.2%，使其单向受压的塑性变形量增加13.4%～14.5%。
向顶板内高压注水，使顶板软化，能够很容易地随采随落，不至于形成大面积的悬顶，从而减少冲击地压发生的几率。无论在煤层内注水，还是向顶板高压注水，是一种积极主动地区域性防范措施，不仅能消除或缓减冲击地压的危险，而且可起到降低工作面粉尘浓度、降温、改善劳动条件的作用，对防止控制粉尘危害人体健康、引起煤尘爆炸具有重要的意义。
4.4放松动炮，对采空区、工作面中部、回风巷放顶和断顶进行顶板预处理
对可能发生冲击地压的盘区和综采工作面，可采取强制放顶缷压控制顶板的方法，加大放顶的频率，除在两个端头打孔爆破外，工作面中部及距离头尾约四分之一处必须布置钻场同时实行放顶；其次综采工作面通过布置1条或2条工艺巷，在工艺巷沿走向施工水平钻孔炮眼实施放松动炮，并且要确保放顶效果，可有效防止冲击地压的发生。
通过放松动跑人为地释放煤体内部集中应力区集聚的能量。一般在采煤工作面沿走向打4～6m深的炮眼进行松动爆破。可诱发冲击地压和在煤壁前方保持一个破碎带，使最大支撑压力转入煤体深处，即使发生冲击地压对工作面威胁也能大为降低。
4.5盘区、工作面采用具有整体性和防护能力的可缩性支架
支架具备了一定的可缩性，能起缓冲作用，可以避免冲击地压时被冲断，而支架如果整体性强，则可避免冲击地压发生时被冲倒塌。
采取对现有盘区内所有未采用U29拱形可缩支架支护的巷道，全部架设U29拱形可缩支架，部分地段铺设底撑梁，同时刹顶背帮，条件允许地段配合锚索联合支护。
4.6巷道支护应推广锚喷
从大同煤矿锚喷支护巷道发生冲击地压现象少的实践看，盘区以上巷道应尽量使用锚喷支护。
4.7加强密闭、防火、堵漏工程，确保通风系统正常运转
对现有的密闭（已损坏和未损坏的）重新构筑或加固，特别是密闭前后5m范围内必须采用木垛或钢棚加强支护；对煤体裂缝等处采用“罗克休”或石膏等防火堵漏材料进行封堵；加强配风管理，实行“降风减风、管风防火”和自燃发火预测、预报工作，防患于未然。
4.8加强冲击地压的监测、预警工作，做到安全工作有备无患
加强冲击地压的预测、预报工作。根据该矿的实际情况，选择采取如下预测技术：
1）WET法：WET为弹性能与永久变形消耗能之比。可作为一种坚定煤层冲击倾向的指标。其指标规定：I类WET＜2为无冲击倾向；Ⅱ类2≤WET＜5为弱冲击倾向；Ⅲ类WET≥5为强冲击倾向。经测定煤峪口煤与围岩物理力学性质，其指标结果WET为7.6，达到Ⅲ类强冲击倾向性。
2）电磁辐射法：利用现有KBD5型电磁辐射仪对307盘区巷道布点进行连续动态监测，具体在盘区上下山及运输大巷安装微震系统，实施在线连续监测；在工作面安装微震系统探头；在工作面重点防冲区域安装微震监测探头实施布控。在煤壁或顶板中钻孔，将探头放入孔底与孔壁，利用电磁辐射仪对工作面回风巷、运输巷进行电磁辐射监测矿压。通过监测煤岩体的受载程度、变形破裂强度和频次并定位震级，从而对307盘区冲击地压的发生、运动规律进行分析以达到预测、预报的目的，便于及时采取相应措施治理。
3）巷道围岩变形观测、统计法：防冲人员对盘区巷道设置固定测点，利用“顶板动态仪”、“巷道变形收敛计”等定期测量顶底板、巷道两帮的相对位移，同时对巷道动压情况进行宏观观察，进行记录、分析，从而推断顶板是否来压，作为防冲预测的一种辅助手段。
4.9加強技术学习与调研，掌握最科学、最先进的防冲技术与手段
组织专职防冲人员进行调研、学习，尤其是到国内、外防冲工作搞的比较好的煤矿去交流、学习，同时和煤矿系统高校建立技术支持与扶持、合作关系，从而切实解决影响煤矿安全生产的重大隐患冲击地压。
5307盘区冲击地压后恢复通风系统的治理措施
11、12＃合并层307盘区发生冲击地压后，造成盘区回风巷150m变形、底鼓，其中55m巷道破坏严重，通风系统阻塞，人员无法通过，部分通风设施被摧毁，严重影响安全生产。其盘区采掘面风量、气体变化及通风设施损坏情况如下所示。
1）307盘区冲击地压前后盘区、采掘工作面风量变化情况见表2。
表2 307盘区冲击地压前后风量变化情况
由表2可知：8706工作面事故前后风量由448 m3/min增至600m3/min ，8705工作面事故前后风量由429 m3/min增至760m3/min ，原因为5706下调节风门损坏；8703工作面事故前后风量由288 m3/min减至70m3/min，5702工作面事故前后风量由430m3/min减至100m3/min，307专回(内回) 事故前后风量由430 m3/min减至100m3/min，307三斜井(入) 事故前后风量由1392m3/min减至968m3/min，原因均为307盘区巷道堵塞，通风阻力增大，造成专回及采掘面供风不足。307盘区冲击地压气体情况见表3。
2）307盘区、采掘面风量气体变化情况见表3。
表3307盘区冲击地压后气体情况
3）307盘区冲击地压后通风设施破坏程度情况见表4。
表4 307盘区冲击地压设施破坏情况
由表3数据与正常生产检测的瓦斯等有害气体比较可知，307盘区冲击地压后采掘工作面瓦斯有害气体涌出量均相应增大。
由表4知损坏永久密闭墙22道，损坏临时调节门、临时风门各4道，损坏风桥4座、自然风桥3座。损坏程度均为墙体压崩造成漏风。
为此，结合井下现场实际，经集团公司部门、矿共同研究，采取了临时性的通风系统应急措施和恢复通风系统应急方案措施。
5.1冲击地压发生后抢险期间通风系统临时应急措施
1）通过控制，使垮顶区以里的回风流由2706下进入，经8706下工作面、5706下回入307回风巷。
2）8705下维持原通风系统不变，即2705下进风，经8705下工作面、5705下回入307回风巷。
3)5702下掘进巷局扇停转，巷内动力电全部切断，在回风绕道口以里设置栅栏和警标，瓦斯检查员24小时在巷口看守，严禁人员误入。
4)8703下备用工作面两巷口设置栅栏和警标。
5)从垮顶区两侧进行清理和支护，救护队员24小时保驾，随时对有害气体情况进行检查，清理工作面必须悬挂瓦斯便携仪。
针对11、12＃合并层307盘区存在冲击地压危险、瓦斯涌出量大、通风系统不可靠、自然发火严重等一系列隐患，根据《国务院关于预防煤矿生产安全事故的特别规定》，4月3日上午，经研究决定，从即日起，307盘区除进行正常的清理维护工作外，从8708以里全部停止生产，并作出具体要求：
1）煤峪口矿制定11、12＃合并层307盘区停止生产清理维护期间的专项安全技术措施，并严格贯彻落实。
2）对5702下巷进行临时密闭，要求在封闭之前将通往巷内的所有导电物体断开。
3）清理过程中，加强对8706下回风巷的有害气体检查，垮顶段的水管、轨道、电缆等必须从两面全部断开。
4）制定个体防护措施，进入该区域的人员严禁穿化纤衣服和使用化纤性质的背灯带。
5）维护修补密闭前必须先处理密闭前的瓦斯，防止有害气体积聚。
6）做好现有回采面的防火措施，8705下要实行降阻减风，喷洒阻化剂。8706下、8705下工作面两端头可采取垛土袋的方法，尽可能减少采空区的漏风。
5.2恢复通风系统措施
1）由于历史及设计原因，煤峪口矿11、12＃合并层307盘区采用两巷布置，没有专用回风巷，采用分层开采或放顶煤开采，采空区留有大量浮煤，盘区巷道地压显现和冲击地压频繁，盘区煤柱受损，内部煤体破碎严重，承载能力大大下降，裂隙漏风严重，所以建议为该盘区选择合适位置补掘一条岩石专用回风巷，以彻底解决由于冲击地压带来的各种通风隐患。
2）由里向外采用后退式开采，然后逐段对盘区进行永久封闭。
3）在岩石專用回风巷实现之前，对现有回风巷进行全面的清理和起底，要求达到原架棚断面。
4)对现有两条盘区巷道采用钢棚密集支护，顶、帮铺水泥背板，支架与巷道的空间用注水泥浆等方法进行充填。
5)对于两条上山之间的煤柱，要采用向煤体内灌注有关材料的方法进行充填堵漏。
6)各类采空区密闭也要采取有效的方法进行加固、堵漏，同时综合运用各类防灭火措施，彻底防止内因火灾的发生。
7)两条盘区巷道清理完毕，应对该盘区风量重新进行调整，严格执行“以风定产”， 严禁出现超风速巷道。
6探讨
冲击地压是世界采矿业共同面临的一大难题，导致冲击地压发生的原因是极其复杂和多种多样的，虽然上述提出了一些针对煤峪口矿11、12#层307盘区冲击地压防治的方案和具体措施，但鉴于目前307盘区开采面积大、条件特殊、冲击频繁等现状，上述措施实施后效果如何有待观察分析对比，依据冲击地压防治理论与技术，提出如下又一方案。
6.1具体方案
废弃11、12#层307盘区辅轨巷、回风巷，停止生产、封闭盘区，将来利用14#层307盘区巷道开采11、12#层剩余工作面。
6.2依据
1）11、12#层307盘区开采前未做过防冲设计。
2）经“太原理工大”对该矿煤与围岩进行物理力学性质测试，煤峪口矿煤层属于强冲击倾向性煤层（III类），顶板岩层属于强冲击倾向性煤层（III类），底板岩层属于弱冲击倾向性煤层（II类）。详情见表5。
表5 煤峪口矿煤与围岩物理力学性质测试数据
6.3实施办法
1）鉴于目前11、12#层307盘区开采现状，首先维护、加固此次受冲击地压破坏的盘区回风巷、辅轨巷，综三工作面（8706下）煤层变薄、出现地包（附图），建议弃采，组织撤退；待盘区受损巷道安全危险基本解除后，采取可靠的防冲措施开采8705下工作面，结束后封闭全盘区。
2）制定14#层307盘区煤层开采防冲设计，依据限制冲击地压危险增加的最基本原则是少掘巷道，而且主要巷道尽量布置在岩层中，开拓掘进14#层307盘区巷道布置在底板岩层中，以避开集中应力区域和近距离煤层煤柱集中应力叠加，然后利用14#层盘区巷道通过暗斜井首先开采11、12#层剩余工作面，再开采14#层工作面。
参考文献：
［1］国家安全生产监督管理局，国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程［M］．北京：煤炭工业出版社，2010.1：49-52.
［2］潘一山,李忠华,章梦涛. 我国冲击地压分布、类型、机理及防治研究［J］.岩石力学与工程学报，2003,11.
［3］刘过兵，邹光华，王玉怀．采矿新技术［M］．北京：煤炭工业出版社，2002：231-248.
［4］冲击地压预测和防治试行规范［S］．北京：煤炭工业出版社，1987.6.
［5］周心权 傅贵 方裕璋．煤矿主要负责人安全培训教材［M］．徐州：中国矿业大学大学出版社，2004.11.
［6］吴永平.大同矿区特厚煤层综放采场矿压显现规律研究［J］.煤炭科学技术，2008,36（1）.
［7］王德明.矿井通风与安全［M］．徐州：中国矿业大学大学出版社，2007.10.
［8］煤矿矿井采矿设计手册编写组．煤矿矿井采矿设计手册［M］．北京：煤炭工业出版社，1984.4.
［9］ 姜福兴，曲效成，于正兴，王存文.冲击地压实时监控预警技术及发展趋势［J］.煤炭科学技术，2011,2,39（2）
［10］ 煤炭工业矿井设计规范［S］．国家技术监督局，中华人民共和国建设部联合发布，1994．７月发布，1995．3实施.
［11］高等学校安全工程学科教学指导委员会，中国职业安全健康协会．安全工程师任职资格培训教材［M］．北京：中国石化出版社，2005.
作者简介：马德林（1963—）男，山西原平人，工程师，安全工程师，从事矿井通风与安全技术管理工作。