陈建强总工程师：乌鲁木齐矿区冲击地压危险性评价方法研究

　　根据乌鲁木齐矿区发生冲击地压的特征及地质规律，对综合指数法的地质因素5项指标进行了修正。确定权重时，采取专家群体判断的方法。

　　急倾斜特厚煤层赋存条件复杂，安全开采难度极大，目前由神新公司开采的乌鲁木齐矿区开拓已进入400 m水平（地表800 m水平）。矿区急倾斜特厚煤层主要采用水平分段综采放顶煤的采煤方法，增加阶段高度是实现急倾斜煤层高效开采重要手段。

　　虽然前人已总结出针对近直立煤层、45°煤层及急倾斜煤层浅转深开采等冲击地压发生机理，以及最新的冲击地压危险性评价方法及模型。但针对急倾斜煤层目前尚未有合适的冲击地压危险性评价模型供现场人员使用。

　　来自神华新疆能源有限公司的陈建强等研究人员，在国家重点研发计划的资金支持下，对原有冲击地压危险性评价方法进行修正、优化，提出一套适用于急倾斜特厚煤层的冲击地压危险性评价方法。

　　显现位置浅。乌鲁木齐矿区煤层倾角为45°~88°，煤层由地表向深部延伸，最浅发生冲击地压的位置在+500 m水平，随着开采水平向下延伸，大能量微震事件愈发频繁。

　　乌鲁木齐矿区发生冲击地压的地点及破坏形式多样。

　　急倾斜煤岩体物理力学性质及急倾斜煤层结构特征使软弱煤层夹持于坚硬的顶底板，更易在水平构造应力及自重应力作用下储存大量的弹性能。

　　矿区周边地质条件的逆冲断层及褶皱构造是乌鲁木齐矿区浅源冲击地压的根本因素。

　　常用的综合指数法地质影响因素有：①开采深度；②顶板硬厚岩层；③开采区域内的构造应力集中；④顶板岩层厚度特征参数；⑤煤的抗压强度；⑥煤的冲击能量指数等。

　　研究人员通过分析近年来乌鲁木齐矿区发生的冲击地压的次数、能量大小、发生位置等因素结合其地质规律，对综合指数法的地质因素５项指标进行了修正。

1. 引入应力差异系数对“开采深度”进行调整

　　埋深在365 m时，矿区应力差异系数发生明显增高，可认为埋深365 m为乌鲁木齐矿区浅转深的临界开采深度，也是冲击地压发生频次的转折点，煤体畸变能及弹性能进一步增大，为冲击地压发生提供充分条件。因此结合冲击地压最浅发生水平，调整开采深度在350 m为转折点，分为小于200、200~350、350~500、500 m以下。

2. 引入动力系统尺度半径对“坚硬岩层距煤层距离”进行调整

　　冲击地压发生释放的能量是由动力系统提供的，释放的能量与系统尺度大小有关。计算得出影响尺度半径为0.87~19.83 m，表明岩层距煤层20 m以内属于强冲击区域，因此，调整“上覆硬厚岩层距煤层距离”为20 m以下、20~40 m、40~60 m、大于60 m。

3. 通过分析近年微震事件发生位置对“坚硬岩层厚度”进行调整

　　大的微震事件(106 J以上)主要集中在厚的坚硬岩层中，即岩层厚度在60 m以内微震事件频发。调整“坚硬岩层厚度特征参数”为20 m以下、20~40 m、40~60 m、60 m以上。

4. 新增“距八道湾向斜煤层走向逆转区距离”

　　以小红沟、碱沟为界，调整“距八道湾向斜煤层走向逆转区距离”为小于6 km、6~12 km、12~18 km、大于18 km。

5. 新增“覆层残留煤柱水平距离”

　　调整“覆岩残留煤柱水平距离”为小于0 m、0~30 m、30~60 m、大于60 m。

　　各因素权重确定：

　　主观赋权法内的层次分析法，虽有诸多优点，但缺点也很明显，采取专家群体判断的办法，从建立层次结构模型到给出成对比较矩阵，人主观因素对整个过程的影响很大，使得结果难以让所有决策者接受。为解决这一问题，这里采取专家群体判断的办法，即通过听取急倾斜煤层冲击地压多位专家的意见及建议，利用层次分析法，对9类因数两两对比，建立判断矩阵。

▼冲击地压危险状态分级

　　用构建的模型对乌鲁木齐矿区碱沟煤矿+469 m水平东翼B3-6工作面进行冲击地压危险性评价。

　　计算得出在正常回采区域内，冲击地压危险性综合指数为0.36，为弱冲击危险性。工作面进入覆层残留煤柱内，冲击地压危险性综合指数为0.64，为中等冲击危险性。与相应的微震监测数据相符，表明该方法适用于乌鲁木齐矿区内的冲击危险性评价。

End

来源：陈建强，闫瑞兵，刘昆轮.乌鲁木齐矿区冲击地压危险性评价方法研究[J].煤炭科学技术,2018,46(10)：22-29.

本平台刊登的《煤炭科学技术》所有稿件均按照国家版权局有关规定支付了相应稿酬，《煤炭科学技术》享有稿件的信息网络传播权。未经授权，不得匿名转载。本平台所使用的图片属于相关权利人所有，因客观原因，部分作品如存在不当使用的情况，请相关权利人随时与我们联系。