陕西彬长矿业集团有限公司孟村煤矿401102工作面回采期间冲击危险性评价及防冲设计报告中煤科工开采研究院有限公司二〇二一年七月报告名称：
孟村矿401102工作面回采期间冲击危险性评价及防冲设计报告编写：顿长健、刘少虹、马文涛参与人员：姓名职务、职称、学历专业项目分工
签字刘少虹项目经理副研究员、博士采矿工程项目指导顿长健项目主办、学士采矿工程报告编写马文涛项目主办、硕士采矿工程报告编写夏永学研究
室主任副研究员、博士采矿工程项目指导报告审查秦子晗项目经理副研究员、硕士采矿工程报告审查报告审查：张书敬报告批准：李军涛文件编号：
KCSJ-CK-JS-2021-2661目录1前言11.1编制目的及意义11.2编制依据21.3编制指导思想及适用
范围32401102工作面概况42.1401盘区概况42.2工作面概况42.3煤层及顶底板条件52.4地质构造62.5
水文条件62.6其他地质条件72.7开采技术条件82.8巷道支护82.9冲击地压显现113401102工作面冲击地压影响
因素分析123.1地质影响因素123.2开采技术影响因素213.3诱发因素253.4冲击地压综合因素分析27440110
2工作面冲击危险性评价294.1冲击危险性预评价方法及流程294.2冲击危险的综合指数法294.3回采期间冲击危险性评价33
5401102工作面冲击危险区域划分395.1冲击危险区域的划分原则395.2回采期间冲击危险区域划分396401102工
作面冲击地压监测方案446.1冲击地压监测预警方法446.2区域集中动载荷监测-微震法466.3局部集中动载荷监测-地音法4
86.4局部集中静载荷监测-应力法546.5冲击危险预警指标576.6冲击地压分源监测体系597401102工作面冲击地压
防治技术方案607.1冲击地压防治原则及技术路线607.2冲击地压防治方法617.3回采期间冲击地压区域防范设计637.4
回采期间冲击地压常规防治方案697.5监测预警后煤层冲击危险区解危方案767.6特殊时期和区域治理方案767.7钻孔施工的安
全防护措施777.8爆破安全技术措施787.9回采期间防冲效果检验方法798401102工作面防冲管理措施808.1生产措
施808.2安全防护818.3安全管理818.4撤人管理828.5物料管理828.6应急处置838.7避灾路线849
结论和建议859.1结论859.2建议851前言1.1编制目的及意义孟村井田位于陕西省黄陇侏罗纪煤田彬长矿区中西部，泾
河西岸，行政区划隶属于咸阳市长武县管辖。孟村井田东以泾河为界，与胡家河井田、小庄井田毗邻，西以218、167号钻孔连线与杨家坪勘查
区相邻，南以10号、176号孔连线及董家庄背斜的北部煤层零线与亭南井田为界，北至七里铺西坡背斜南部煤层零线。井田东西长10.30k
m，南北宽5.87km，呈不规则矩形，面积60.47km2。孟村井田煤炭总资源量104626万吨，设计可采储量为54929万吨，设
计生产能力6.0Mt/a。全井田唯一可采煤层—4煤，属于近水平煤层，位于延安组第一段中部，煤层全厚3.70~26.30m，平均16
.25m，埋深430~890m，由东南向西北方向埋深逐渐加大。井田以发育宽缓的褶曲为主，含煤地层沿走向、倾向的产状变化不大，断层稀
少，无岩浆活动影响。孟村煤矿401盘区401102工作面主采4煤层经鉴定具有强冲击倾向性，顶板具有弱冲击倾向性，底板无冲击倾向性。
采用分层综放开采，巷道采用“U型”布置方式，巷道沿煤层中部掘进且留设约10m的底煤。工作面可采走向长度1789m，倾向长度180m
。根据天地科技股份有限公司编制的《孟村矿井4煤层冲击危险性评价》、《孟村煤矿401盘区冲击危险性评价及防冲设计》报告，4煤层及40
1盘区均具有强冲击危险性。《防治煤矿冲击地压细则》第十四条规定：开采具有冲击倾向性的煤层，必须进行冲击危险性评价。煤矿企业应当将评
价结果报省级煤炭行业管理部门、煤矿安全监管部门和煤矿安全监察机构。开采冲击地压煤层必须进行采区、回采工作面冲击危险性评价。冲击危险
性评价的意义在于在详细分析工作面地质及开采条件的基础上，进一步研究工作面回采过程中潜在冲击地压危险程度及危险区域分布，为制定防冲设
计提供参考依据。防冲设计的意义是根据工作面回采期间冲击危险等级和冲击危险区域分布范围制定防冲设计，以提高防冲效果，减少冲击地压危害
。《防治煤矿冲击地压细则》第二十四条规定：新建矿井和冲击地压矿井的新水平、新采区、新煤层有冲击地压危险的，必须编制防冲设计，防冲设
计应当包括开拓方式、保护层选择、巷道布置、工作面接替顺序、采煤方法、生产能力、支护形式、冲击危险性预测方法、冲击地压监测预警方法、
防冲措施及效果检验方法、安全防护措施等内容。鉴于孟村煤矿面临较为严重的冲击地压威胁，需要在严格落实本报告制定的各项冲击地压防治设计
，并严格落实冲击地压各项管理规定的基础上，方可进行工作面回采作业活动。1.2编制依据《煤矿安全规程》（2016年）《防治煤矿冲击
地压细则》（2018年）《陕西省煤矿冲击地压防治十条规定》《陕西省煤矿冲击地压防治规定（试行）》煤安监测技装[2019]21号文《
国家煤矿安监局关于加强煤矿冲击地压防治工作的通知》国家标准《冲击地压测定、监测与防治方法第4部分：微震监测方法》（GB/T2521
7.4-2019）国家标准《冲击地压测定、监测与防治方法第5部分：地音监测方法》（GB/T25217.5-2019）国家标准《冲击
地压测定、监测与防治方法第7部分：采动应力监测方法》（GB/T25217.7-2019）国家标准《冲击地压测定、监测与防治方法第1
0部分：煤层钻孔卸压防治方法》（GB/T25217.10-2019）国家标准《冲击地压测定、监测与防治方法第11部分：煤层卸压爆破
防治方法》（GB/T25217.11-2019）国家标准《冲击地压测定、监测与防治方法第13部分：顶板深孔爆破防治方法》（GB/T
25217.13-2019）《孟村矿井冲击倾向性鉴定及冲击地压危险性评价》报告《孟村煤矿401盘区冲击危险性评价及防冲设计》报告《
陕西省黄陇侏罗纪煤田彬长矿区孟村井田勘探地质报告》《401102综放工作面设计说明书》国家关于矿井防治冲击地压的其他管理规定及要求
1.3编制指导思想及适用范围1.3.1编制指导思想认真贯彻执行国家安全生产的方针，为保障煤矿的安全生产和煤矿职工的人身安全，分
析井下发生冲击地压的主要影响因素，设计有效的冲击地压监测防治措施。深入贯彻落实“安全第一、预防为主、综合治理”的安全生产方针，进一
步规范矿井冲击地压技术管理，优化开拓布局，合理集中生产，从源头上避免冲击地压事故的发生；明确责任分工，强化责任落实，严格责任追究制
度，确保防冲措施落实到位，最大限度降低冲击地压危险；严格遵循“先解危，后生产”的原则，按照“监测→解危→效果检验→再治理”的基本程
序，及时消除冲击危险隐患。认真执行《煤矿安全规程》（2016）中有关防治冲击地压的各项规定，坚持“区域先行，局部跟进”的防治原则，
从区域防范、预测预报、局部解危及安全防护等方面做好冲击地压的预防和治理，保障矿井安全高效生产。1.3.2编制适用范围《孟村煤矿4
01102工作面冲击危险性评价及防冲设计》包括了401102工作面掘进期间及回采期间冲击危险性评价及防冲设计，工作面掘进完成后地质
资料未发生变化，依据《陕西省煤矿冲击地压防治规定（试行）》要求，本报告根据孟村矿的地质及开采技术等基础资料，对原报告进行拆分，形成
《孟村煤矿401102工作面回采期间冲击危险性评价及防冲设计》，为矿井开展防冲专项措施制订提供参考，其它有关冲击地压法规、标准等规
定的专项防冲措施由矿井自行制订。本报告结论的适应性取决于地质资料及有关法定检测机构出具的数据，报告仅对现有数据及资料的“适用性”负
责，而无法考虑到资料和检测数据的偏差和错误。如果本报告所采取的数据有明显的错误或变动，需予以修订完善。2401102工作面概况2
.1401盘区概况孟村矿井采用大巷盘区式布置，以一组中央大巷开拓全井田。主、副井落底后，从井底车场向西沿井田中央布置一组东西向的
中央大巷，然后在大巷两翼分别布置5组盘区巷道，全井田盘区数量和编号不变，仍划分5个盘区，分别为401～405盘区。图2-1孟村
煤矿盘区位置示意图2.2工作面概况401102工作面为401盘区的第二个回采工作面，包括回风巷、运输巷、泄水巷和措施巷四条巷道，
其中回风巷、运输巷和泄水巷布置在煤层内，措施巷布置在岩层内。工作面可采走向长度1789m，倾向长度180m。煤层底板标高为+265
m～+305m，采煤工艺为综采放顶煤，全部垮落法管理顶板。工作面东侧为401盘区开拓大巷，西侧为403盘区开拓大巷，北侧为4011
03工作面，南侧为401101采空区，其与401101采空区留设75m煤柱；中央水仓位于工作面东南位置1065m，401盘区水仓位
于工作面东北位置430m。工作面地表以沟谷切割的塬、峁、沟壑为主，距离巷道顶板垂距664～746m；上覆压煤村庄主要为山庄村（回采
前将全部搬迁）。（a）（b）图2-2孟村煤矿401102工作面回采工程平面图2.3煤层及顶底板条件（1）煤层特征401102
工作面范围内煤层厚度为18.0～23.9m，煤层结构简单，含0～1层夹矸，煤层倾角-1～6°，平均倾角3°，煤层视密度1.36t/
m3，真密度为1.47t/m3，普氏硬度系数为1.48。4煤层属低变质烟煤，黑色、条痕棕黑色，光泽较强，为沥青光泽，条带状、均一状
、线理状结构，层状构造，内生裂隙不甚发育，裂隙被方解石脉或黄铁矿薄膜充填，具贝壳状、阶梯状断口，燃烧试验焰长、烟浓，微膨～不膨。（
2）顶底板岩性根据《孟村矿井勘探地质报告》及工作面附近分布的钻孔中煤系地层岩性资料，煤层顶板为以砂质泥岩、细粒砂岩、粉砂岩为主的复
合型顶板，底板以遇水易膨胀的铝质泥岩为主，具体情况如下：老顶：粉砂岩、细砂岩；灰色、灰白色；钙质胶结，坚硬，波状层理，中厚层状，层
面含点状云母片、植物化石、黄铁矿结合及少量镜煤条带，抗拉强度0.59～1.96MPa、饱和抗压强度8.2～23.7MPa，厚度8.
26～21.1m，平均10.3m。岩层稳固性较好，不易冒落。直接顶：砂质泥岩；黑色，致密块状，含黄铁矿结核及镜煤条带，薄层状，波状
层理，抗拉强度为0.44～1.53MPa、饱和抗压强度0～16.5MPa，平均3.36m。底板：以炭质泥岩、铝质泥岩为主，颜色以黑
色、褐灰色为主，块状、破碎，参差断口，局部含植物化石；其中炭质泥岩厚度4.0～5.0m，平均4.5m；铝质泥岩厚度1.5～2.0m
，平均1.8m。铝质泥岩遇水易膨胀，稳定性差。2.4地质构造根据《孟村矿井勘探地质报告》、《孟村矿井首采区三维地震勘探报告》资料
分析，工作面煤层倾角大部比较平缓，为-1～6°左右，施工期间将穿越塬口子向斜和礼村向斜、推断的DF41断层、F1断层及揭露的DF2
9断层边缘。其中各构造产状统计如下表：表2-1各构造产状统计表构造名称落差/m倾角/°对工作面施工可能产生的影响DF290～3
855断层范围内顶板破碎，易导通上覆含水层，发生大的涌水DF410～440断层范围内顶板破损，含裂隙水，可能发生涌水F13065～
70断层范围内顶板破碎，易导通上覆含水层，发生大的涌水塬口子向斜轴向NE，井田内轴长8.5km，向斜宽2.0～2.2km，北翼倾角
7～8o，南翼倾角5～7o，轴部倾角2～3o工作面局部地段煤层起伏，影响回采进度礼村向斜轴线近EW，井田内轴长10km，向斜宽3.
5～4km。北翼倾角4～5o，南翼倾角3～4o工作面局部地段煤层起伏，影响回采进度另外结合三维地震勘探资料显示，本工作面施工范围内
暂未发现岩浆岩、冲刷带、陷落柱等，目前暂不受其影响。2.5水文条件根据全井田内的含（隔）水层分布特征，结合工作面及附近内已施工的
地质钻孔揭露的地层分布情况，401102工作面内的主要含（隔）水层如下：工作面含水层主要包括：第四系全新统冲、洪积层孔隙潜水含水层
（Ⅰ）；第四系中更新统黄土孔隙-裂隙潜水含水层（Ⅱ）；新近系砂卵砾含水层段（Ⅳ）；白垩系下统洛河组砂岩孔隙潜水含水层（Ⅵ）；白垩系
下统宜君组砾岩裂隙含水层（Ⅶ）；侏罗系中统直罗组砂岩裂隙含水层（Ⅸ）；侏罗系中统延安组煤层及其顶板砂岩含水层（Ⅹ）。各含水层特征详
情见下表。表2-2401102工作面含水层特征表含水层厚度(m)距离煤层顶板厚度（m）单位涌水量(L/s·m)渗透系数(m/d
)水质类型矿化度（g/l）第四系全新统冲、洪积层孔隙潜水含水层组1～7///HCO3·SO4-Na·Ca·HCO3-Na·Mg·C
a0.39～2.004第四系中更新统黄土孔隙～裂隙潜水含水层1～11///HCO3-Ca·NaHCO3-Na·Mg·Ca0.5新近
系砂卵砾含水层3～9///HCO3-Na·Mg·Ca0.38～0.49白垩系下统洛河组砂岩孔隙～裂隙含水层280～360140～1
75m0.0182～0.74840.1289～0.1569SO4-Na0.93～5.10白垩系下统宜君组砾岩裂隙含水层21～271
30～160m0.0088～0.22060.020～0.861Cl·SO4-NaSO4-Na2.59～5.39侏罗系中统直罗组砂岩
裂隙含水层平均3038～65m0.00260.0164SO4-Na5.531～20.45侏罗系中统延安组及其顶板砂岩含水层平均58
.250.000577、0.000002650.00115、0.000000222Cl-Na3.60～18.20工作面隔水层主要包
括：新近系红土隔水层（Ⅲ）、白垩系下统华池组泥岩隔水层（Ⅴ）、侏罗系中统安定组泥岩隔水层（Ⅷ）和侏罗系下统富县组及三叠系上统胡家村
组隔水层（Ⅺ）。各隔水层特征详情见下表。表2-3401102工作面隔水层特征表隔水层厚度(m)距离煤层顶板厚（m）岩性白垩系下
统华池组泥岩隔水层平均87500～530紫红色、灰绿色泥岩侏罗系中统安定组泥岩隔水层平均8655～70紫红色、灰褐色泥岩、砂质泥岩
侏罗系下统富县组及三叠系上统胡家村组隔水层7～10/灰白色、灰黑色泥岩、砂质泥岩2.6其他地质条件根据沈阳研究院有限公司编制的《
2018年矿井瓦斯等级鉴定结果》，矿井绝对瓦斯涌出量为27.81m3/min，绝对二氧化碳涌出量为9.62m3/min。根据中国矿
业大学2017年9月编制的《矿井4煤层自然倾向性报告》，矿井4煤层属I类容易自燃煤层，最短自然发火期为18天；火焰长度为100mm
，煤尘具有爆炸危险性。2.7开采技术条件根据《孟村煤矿401102综放工作面设计》，401102工作面采取分层综放开采，全部垮落
法管理顶板。平均设计回采高度13m，其中正常割煤高度3.5m，放煤高度9.5m，采放比为1:2.714。工作面采用三巷布置（一条运
输巷、一条回风巷、一条泄水巷）。泄水巷布置在运输巷的北部，错位40m。2.8巷道支护运输巷、回风巷均采用矩形断面，运输巷自1#机
头硐室往西50m至401盘区辅运巷（运输巷一段），（其中1#机头硐室施工期间按照此断面施工，后期根据皮带机头型号详细设计），净断面
尺寸为宽×高＝5.4×3.5m，采用锚网索喷联合支护。帮部采用φ21.8×3500mm短锚索，间排距700×700mm.，每根锚索
使用2支Z2335和2支K2335锚固剂，配合GTR-M3钢带，铺钢筋网（采用φ6mm钢筋，网格为100×100mm，网幅1500
×800mm，搭接长度100mm，下同），顶部锚杆规格为φ22×2500mm,间排距700×700mm，每根锚杆使用2支Z2335
和2支K2335锚固剂，配合WD280/4钢带支护，锚索（采用延展率大于5%的119股-1860级预应锚索，下同）规格为φ21.
8×7100mm，间排距1200×700mm，每根锚索使用2支Z2335和4支K2335锚固剂，铺钢筋网。顶部、帮部喷射混凝土，混
凝土厚度100mm，强度等级不低于C25，抗渗等级不低于P8，施工地坪，铺底混凝土厚度200mm。运输巷自1#机头硐室往西50m至
停采线位置（运输巷二段），净断面尺寸为宽×高＝5.4×3.5m，采用锚网索喷联合支护。帮部采用φ21.8×3500mm短锚索，间排
距700×700mm，每根锚索使用2支Z2335和2支K2335锚固剂，配合GTR-M3钢带，铺钢筋网，顶部锚杆规格为φ22×25
00m，间排距700×700mm，每根锚杆使用2支Z2335和2支K2335锚固剂，配合WD280/4钢带支护，锚索规格为φ21.
8×7100mm，间排距1200×700mm，每根锚索使用2支Z2335和4支K2335锚固剂，铺钢筋网，顶部、帮部喷射混凝土，混
凝土厚度100mm，强度等级不低于C25,抗渗等级不低于P8。水沟位于巷道北侧，净尺寸为800×800mm，浇筑厚度50mm，强度
等级不低于C30；运输巷自停采线至切眼位置（运输巷三段），净断面尺寸为宽×高＝5.4×3.5m，采用锚网索+槽钢梁联合支护。帮部采
用φ21.8×3500mm短锚索，间排距700×700mm，每根锚索使用2支Z2335和2支K2335锚固剂，配合GTR-M3钢带
，铺柔性网（规格为网格75×75mm，网幅3500×800mm，搭接长度100mm，下同），顶部锚杆规格为φ22×2500mm,间
排距700×700mm，每根锚杆使用2支Z2335和2支K2335锚固剂，配合WD280/4钢带支护，锚索规格为φ21.8×710
0mm，间排距1200×700mm，采用“五四五”布置，其中四索与四索使用槽钢梁（型号18b，长1600mm，眼距1400mm，眼
长10mm）每根锚索使用2支Z2335和4支K2335锚固剂，铺钢筋网，顶部、帮部喷射混凝土，混凝土厚度100mm，强度等级不低于
C25,抗渗等级不低于P8。回风巷自401盘区辅运巷至401102工作面3#联巷（回风巷一段），净断面尺寸为宽×高＝5.4×3.5
m，采用锚网索喷联合支护。帮部采用φ21.8×3500mm短锚索，间排距700×700mm.每根锚索使用2支Z2335和2支K2
335锚固剂，配合GTR-M3钢带，铺钢筋网（采用φ6mm钢筋，网格为100×100mm，网幅1500×800mm，搭接长度100
mm，下同），顶部锚杆规格为φ22×2500mm,间排距700×700mm，每根锚杆使用2支Z2335和2支K2335锚固剂，配合
WD280/4钢带支护，锚索规格为φ21.8×7100mm，间排距1200×700mm，每根锚索使用2支Z2335和4支K2335
锚固剂，铺钢筋网。顶部、帮部喷射混凝土，混凝土厚度100mm，强度等级不低于C25，抗渗等级不低于P8，施工地坪，铺底混凝土厚度2
00mm，水沟位于巷道南侧，净尺寸为800×600mm，浇筑厚度50mm，强度等级不低于C30。回风巷自401102工作面3#联巷
至停采线位置（回风巷二段），净断面尺寸为宽×高＝5.4×3.5m，采用锚网索喷联合支护。帮部采用φ21.8×3500mm短锚索，间
排距700×700mm，每根锚索使用2支Z2335和2支K2335锚固剂，配合GTR-M3钢带，铺钢筋网，顶部锚杆规格为φ22×2
500mm,间排距700×700mm，每根锚杆使用2支Z2335和2支K2335锚固剂，配合WD280/4钢带支护，锚索规格为φ2
1.8×7100mm，间排距1200×700mm，每根锚索使用2支Z2335和4支K2335锚固剂，铺钢筋网，施工地坪，铺底混凝土
厚度200mm，水沟位于巷道南侧，净尺寸为800×600mm，浇筑厚度50mm，强度等级不低于C30；回风巷自停采线至切眼位置（回
风巷三段），净断面尺寸为宽×高＝5.4×3.5m，采用锚网索+槽钢梁联合支护。帮部采用φ21.8×3500mm短锚索，间排距700
×700mm，每根锚索使用2支Z2335和2支K2335锚固剂，配合GTR-M3钢带，铺柔性网，顶部锚杆规格为φ22×2500mm
,间排距700×700mm，每根锚杆使用2支Z2335和2支K2335锚固剂，配合WD280/4钢带支护，锚索规格为φ21.8×7
100mm，间排距1200×700mm，采用“五四五”布置，其中四索与四索使用槽钢梁（型号18b，长1600mm，眼距1400mm
，眼长10mm）每根锚索使用2支Z2335和4支K2335锚固剂，铺钢筋网，施工地坪，铺底混凝土厚度200mm，水沟位于巷道南侧，
净尺寸为800×600mm，浇筑厚度50mm，强度等级不低于C30。切眼采用矩形断面，全锚支护，断面净尺寸为：宽×高＝8.6×3.
55m，采用锚网索加单体液压支柱联合支护，帮部采用φ21.8×3500mm短锚索，间排距700×700mm，每根锚索使用2支Z2
335和2支K2335锚固剂，配合GTR-M3钢带，铺柔性网。顶部锚杆规格为φ22×2500mm,间排距700×700mm，每根锚
杆使用2支Z2335和2支K2335锚固剂，配合WD280/4钢带支护，锚索规格为φ21.8×7100mm，间排距1200×700
mm，每根锚索使用2支Z2335和4支K2335锚固剂，铺钢筋网。切眼内距非回采帮2.5m和3.8m，各打一排戴帽点柱，间距为1.
2m，支柱规格DW38-250/110X型单体液压支柱。401102运煤通道，采用矩形断面，全锚支护。净断面尺寸为宽×高＝5.4×
3.5m，采用锚网索喷联合支护。帮部采用φ21.8×3500mm短锚索，间排距700×700mm，每根锚索使用2支Z2335和2支
K2335锚固剂，配合GTR-M3钢带，铺钢筋网，顶部锚杆规格为φ22×2500mm,间排距700×700mm，每根锚杆使用2支Z
2335和2支K2335锚固剂，配合WD280/4钢带支护，锚索（采用延展率大于5%的119股-1860级预应锚索）规格为φ21
.8×7100mm，间排距1200×700mm，每根锚索使用2支Z2335和4支K2335锚固剂，铺钢筋网。顶部、帮部喷射混凝土，
混凝土厚度100mm，强度等级不低于C25，抗渗等级不低于P8。2.9冲击地压显现矿井基本建设及生产期间出现了较强烈的冲击显现，
随着开采范围的不断加大，冲击灾害将日益凸显，冲击显现频次、强度也将日趋增加，主要表现为掘进工作面附近煤炮声响巨大，局部冒顶、片帮严
重，巷道成型差，支护困难。掘进期间易发生迎头处煤块的弹射现象，严重威胁人身安全。在巷道及硐室密集处，冲击显现更频繁，可出现浆皮崩出
、物料弹起等动力现象。矿井发生了多次冲击地压显现，发生的位置大多位于褶曲与断层构造导致的高应力集中区，部分冲击事件描述如下：201
4年7月19日，401101工作面措施巷里程520m-648m出现剧烈强矿压显现，顶板现整体下沉200-300mm，局部金属网被撕
裂，造成3处冒顶，大量煤体垮落，巷道260m至工作面普遍出现底鼓现象（约700mm）。导致掘进工作面停产近1个月。2015年8月3
1日4时31分，中央一号辅运大巷掘进工作面挂网期间，迎头向后0~30m发生冲击显现，煤柱帮（右帮）最大帮鼓量1m，肩部变形量相对较
大，十余处大块浆皮被崩落，局部开裂，2处锚网被撕裂，多处木托盘被压裂。2018年7月6日，中央一号辅运大巷发生3.5×105J冲击
事件，掘进迎头1m×1.5m煤体向巷道内抛射，迎头后退5m范围内右帮向巷道中央偏移800-1000mm，顶部有大量煤块脱落，右帮肩
部十余块木托板被打翻或者破裂。2019年3月7日，中央一号辅运大巷在401101工作面回采期间，断层附近35m长度段内发生底鼓现象
，底鼓量约50mm，导致车轨运输系统瘫痪。2020年5月24日，发生2.37×105J的冲击事件，中央二号辅运（中央二号辅运大巷4
#联巷以西65-143m，共78m）范围内底鼓0.5-1.0m，顶板网片开裂1.5×0.2m，里程1238-1278m段破坏最严重
；中央胶带大巷里程1654-1792m（中央二号辅运大巷4#联巷以西20-158m，共138m）范围内底鼓1.0-1.5m，皮带从
巷道右帮翻转至左帮，里程1677-1792m（未架棚段）顶帮破坏最严重。3401102工作面冲击地压影响因素分析3.1地质影响
因素3.1.1煤岩冲击倾向冲击倾向性是煤岩层的固有属性，一般而言冲击倾向性越强则发生冲击地压的可能性就越大，但并不是说具有强冲击
倾向性的煤层就一定会发生冲击地压。冲击地压的发生不仅仅与煤、岩层的冲击倾向性有关，而且与煤岩层的结构特点和煤岩层的组合形式具有密切
的关系，同时还受开采技术条件的直接影响。冲击倾向性是煤岩发生冲击地压的必要因素之一。孟村矿井401102工作面开采4煤层，根据天地
科技股份有限公司编制的《孟村矿井冲击倾向性鉴定及冲击危险性评价》报告，4煤层上分层动态破坏时间72ms，冲击能量指数6.2，弹性能
量指数13.35，单轴抗压强度19.37MPa，4煤层上分层综合评判具有强冲击倾向性；4煤层下分层动态破坏时间112ms，冲击能量
指数4.26，弹性能量指数19.35，单轴抗压强度26.88MPa，4煤层下分层综合评判具有强冲击倾向性。综上所述，孟村煤矿4煤层
具有强冲击倾向性。孟村矿井4煤顶板岩层弯曲能量指数为20.83kJ，大于15kJ，小于120kJ，按国家标准GB/T25217.
1-2010所示规定，该煤层顶板岩层应属Ⅱ类，为具有弱冲击倾向性的顶板岩层。孟村煤矿4煤底板岩层弯曲能量指数为7.29kJ，小于1
5kJ，按国家标准GB/T25217.1-2010所示规定，该煤层底板岩层应属Ⅰ类，为无冲击倾向性的底板岩层。3.1.2开采深
度冲击地压的发生和煤层埋深有一定关系，统计分析表明：在同一矿区或同一煤矿，开采深度越大，冲击地压发生的可能性也越大。资料显示深度H
≤350m时，冲击地压一般不会发生，深度350地压的危险性急剧增长，当采深超过800m时，煤层赋存条件下的地应力值将超过煤层的抗压强度，在极限平衡条件下，暴露出的煤体受到扰动很
容易产生破坏，造成煤体抛出伤人。图3-1401102工作面周边钻孔位置表3-1401102工作面钻孔埋深情况钻孔号M3-2
104M2-1地面标高/m1001.281048.18969.01煤层标高/m273.85290.58259.01埋藏深度/m72
7.43757.60710.00由钻孔数据可知，孟村煤矿401102工作面开采范围内煤层深度为710～757.6m，此埋深已经达到
通常的冲击地压发生的临界深度。3.1.3覆岩特性从冲击地压发生的地质条件看，坚硬厚层顶板是冲击地压发生的最典型的地质条件。统计表
明，冲击地压煤层上部通常有一层或多层厚度大于6m的坚硬顶板。厚硬顶板对冲击地压的影响主要表现在两方面：（1）煤层被采出后，直接顶随
工作面支架的前移不断垮落，而上部悬露坚硬顶板将上覆岩层重力部分转移至工作面前方及侧向煤体，相应的产生超前及侧向支承压力，使得超前及
侧向区域的煤岩层的弹性能水平显著提高，引起超前及侧向支承压力区冲击危险性的增大。（2）在坚硬顶板破断过程中或滑移过程中，大量的弹性
能突然释放，形成强烈动载荷，导致冲击地压或顶板大面积来压等动力灾害的发生，如图3-2所示。图3-2厚硬顶板岩层断裂诱发超前区域
冲击地压示意图悬露顶板断裂对工作面冲击危险性的影响可利用顶板的弯曲能量指数进行初步量化。根据《顶板岩层冲击倾向性分类及指数的测定方
法》，单一顶板弯曲能量指数按式（3-1）计算：……………………………（3-1）式中：q——单位宽度上覆岩层载荷，单位为兆帕（MPa
）；UWQ——单一顶板弯曲能量指数，单位为千焦（kJ）；Rt——岩石试件的抗拉强度，单位为兆帕（MPa）；h——单一顶板厚度，单位
为米（m）；E——岩石试件的弹性模量，单位为兆帕（MPa）。由公式3-1所示，单层顶板的弯曲能指数受岩层厚度、抗拉强度的影响最为显
著。当其它条件相同时，厚硬顶板断裂时释放的弯曲弹性能更大，也就更易诱发冲击地压的发生。根据《彬长矿区孟村井田勘探地质报告》中岩石物
理力学试验测试结果，顶板岩层中强度最高的为白垩系下统宜君组砾岩以及洛河组中的砾岩夹层。宜君砾岩厚13.50～53.00m，一般30
m左右，胶结好而强度高。洛河组砾岩夹层厚3.00～7.00m，胶结差而强度低。宜君砾岩干燥抗压强度88.00MPa，饱和抗压强度5
2.80MPa；洛河组砾岩干燥抗压强度60.00MPa，饱和抗压强度35.40MPa。宜君砾岩强度高、厚度大，为覆岩中的关键层，其
破断将对后期回采工作面的矿压显现起到控制作用。虽然孟村矿井覆岩中的砂岩层组整体强度偏低，但砂岩层组厚度较大，如M2-1钻孔煤层顶板
30m范围内砂岩层厚度达20m，其整体活动时释放的弹性能总量仍是具有致灾性的。图3-3为孟村矿井401102工作面附近的地质钻孔资
料，其中M2-1钻孔位于401102回风巷东南侧65m，M3-2钻孔位于401102回风巷中南侧109m。不同区域顶板岩层结构变化
较大，顶板结构的复杂导致两方面的问题：（1）顶板结构剧烈变化必然导致工作面回采过程中矿压显现的剧烈变化，矿压异常现象将频繁出现，冲
击地压规律难以有效把握。（2）在进行矿压管理或冲击地压防治措施制定时，若要更加科学、合理，必须依据实际地质条件的变化而不断调整。需
要说明的是，对于掘进巷道而言，若周围无采空区影响，顶板结构对掘进工作面冲击危险的影响程度是很小的，这是因为仅巷道开挖难以引起顶板大
规模活动。实践表明，钙质或硅质胶结的砂岩或砾岩往往具有较高的强度，当其厚度超过10m时，采空区周边悬顶问题较为显著。顶板悬顶不仅会
给采场围岩产生高应力集中，而一旦断裂，其产生的冲击动载也容易诱发采场冲击地压。根据《孟村矿井勘探地质报告》及工作面附近分布的钻孔中
煤系地层岩性资料，4煤层顶板为以粉砂岩、细粒砂岩为主的复合型顶板，具体情况如图3-3所示。老顶：粉砂岩、细砂岩；灰色、灰白色；钙质
胶结，坚硬，波状层理，中厚层状，岩层稳固性较好，不易冒落。直接顶：砂质泥岩；黑色，致密块状，含黄铁矿结核及镜煤条带，薄层状，波状层
理。底板：以炭质泥岩、铝质泥岩为主，颜色以黑色、褐灰色为主，块状、破碎，参差断口，铝质泥岩遇水易膨胀，稳定性差。具体情况如下：（a
）M2-1、M3-2钻孔位置M2-1钻孔（b）M3-2钻孔图3-3401102附近钻孔位置及煤层顶板柱状图3.1.4褶曲构造
研究表明，在煤岩层褶曲构造的向斜和背斜轴部区域应力水平较高，且最大主应力一般为水平构造应力，更易于引起以巷道顶、底板受到显著破坏为
主的矿压显现或冲击地压。现场实践证明，当回采工作面接近向斜轴部或翼部时，经常有冲击地压、煤炮等动力现象发生。煤矿常见的褶曲是通过纵
弯作用形成的，即岩层或岩层组在长期水平挤压载荷作用下发生缓慢变形，并形成褶皱，褶皱形成后，各部位的受力状态有较大差异。向斜、背斜内
弧的波谷和波峰部位呈现水平压应力集中，向斜、背斜外弧的波谷和波峰部位呈现拉应力集中，翼部呈现压应力集中。图3-4褶曲构造区应力
分布情况根据褶皱的形成机制，可将褶皱各部位的受力状态分为3个区（图3-4）：在Ⅰ区褶曲向斜部分，垂直为压力，水平为拉力；Ⅱ区褶曲翼
部份，垂直水平均为压力；Ⅲ区褶曲背斜部分，垂直为拉力，水平为压力。根据孟村矿井地质资料表明，该工作面回风巷、运输巷和泄水巷相继穿越
礼村向斜和塬口子向斜。礼村向斜轴线近EW，北翼倾角为4～5°，南翼倾角3～8°，褶曲曲率较小；塬口子向斜轴向NE，北翼倾角7～8o
，南翼倾角5～7o，褶曲曲率较小，对冲击地压有一定影响，鉴于目前孟村矿已采区域来看，上述褶曲对于冲击危险性的影响有限。图3-54
01102工作面附近区域褶曲构造分布图3.1.5断层构造断层作为地质不连续体，对煤岩层的物质结构和构造应力场分布产生了很大的影响
。影响程度取决于断层性质（包括断层倾角、断层充填情况，断层面形态、断层面的抗剪强度和抗拉强度等）、断层围岩性质以及地应力状态。断层
面上的剪应力等于断层面的抗剪强度时，断层就处于临界不稳定状态，此时轻微的扰动就可能引发断层活化，甚至导致强烈的冲击地压。断层极大地
扰乱了地应力场的分布，这种对地应力的扰乱只是发生在断层附近有限范围内，超过一定距离，地应力分布恢复正常状态。断层面图3-6倾向断
层示意图不同条件下的断层构造引起冲击地压机制具有一定差异性，静载荷与动载荷均可成为冲击启动的主因。由于断层破坏了煤岩层的连续性，使
得采动应力演化规律变得异常复杂。如图3-6所示，当工作面逐渐靠近断层时，超前支承压力的正常前移受阻，使得采场覆岩压力大部分作用在采
煤工作面和断层面之间的煤体上，从而使得该部分煤体支承压力大幅度增加。从对断层附近回采活动的数值模拟分析可以看出，如图3-7所示，当
工作面在断层一侧向断层推进时，工作面前方的垂直应力和水平应力均有明显的集中现象，由于构造区域存在着地质构造应力场，通常使煤岩体的构
造应力，尤其是水平构造应力增加。在支承压力异常和构造应力异常的双重影响下，断层带附近煤岩发生压力型冲击的可能性将会加大。图3-
7工作面距断层附近应力云图由于断层破裂面已然存在，该结构面的强度是有限的，随着回采活动的扰动和地下水的作用，结构面的强度将不断降
低，结构面所受外力足够大时，会导致断层活化，形成一定规模的动载，易诱发冲击地压的发生。根据矿井地质报告，工作面回采阶段穿过DF41
(H=0～4m∠40°)断层，断层附近区域冲击危险性将有所升高。图3-8401102工作面断层构造图3.1.6煤厚变化根据地
质力学的观点，煤层厚度变薄及倾角变大处往往是应力集中处。因此，当回采工作面接近这些区域处，易造成应力叠加，有可能导致冲击地压的发生
。煤层厚度的变化对形成冲击地压的影响，往往要比厚度本身更为重要，在厚度突然变薄或变厚处，煤体内因静载荷作用易产生应力集中现象。煤层
局部厚度的不同变化对应力场的影响规律为：（1）煤层厚度局部变薄和变厚所产生的影响不同，煤层厚度局部变薄时，在煤层薄的部分，垂直地应
力会增加。煤层厚度局部变厚时，在煤层厚的部分，垂直地应力会减小，而在煤层厚的部分两侧的正常厚度部分，垂直地应力会增加。而且煤层局部
变薄和变厚，产生的应力集中的程度不同。如图3-9及图3-10所示。（a）煤层局部变厚模型（b）煤层垂直应力分布曲线图3-9煤层局
部变厚对应力的影响（a）煤层局部变薄模型（b）煤层垂直应力分布曲线图3-10煤层局部变薄对应力的影响（2）煤层厚度变化越剧烈，应
力集中的程度越高。（3）当煤层变薄时，变薄部分越短，应力集中系数越大。（4）煤层厚度局部变化区域应力集中的程度，与煤层和顶底板的弹
性模量差值有关，差值越大，应力集中程度越高。（5）当煤层内存在明显结构时，会造成煤层受力不均，而承载能力也不同，在应力达到极限强度
后，煤体沿着弱面摩擦滑动，造成顶板煤体冒落抛出。401102工作面范围内煤层厚度为18.0～23.9m，煤层结构简单，含0～1层夹
矸，煤层倾角-1～6°，平均倾角3°，近水平煤层并且厚度无明显增厚或变薄情况。因此，401102工作面因为煤层厚度的急剧变化或者煤
层倾角变大而造成应力集中的概率较小，煤厚变化对该面发生冲击地压发生的影响程度较低。3.2开采技术影响因素3.2.1底煤厚度冲击
地压理论研究及实践表明，冲击地压发生时，一般均伴有严重底鼓，且较厚底煤的留设对冲击地压的发生往往起到促进作用。对于巷道围岩而言，顶
板和巷帮一般进行支护，而底板一般无支护，从而导致底板成为巷道最为薄弱的区域。当冲击载荷作用至巷道围岩时，能量也将从最薄弱的环节突破
，该过程必然伴随的底板的缓慢底鼓或冲击破坏。图3-11为巷道底板受力情况。图3-11巷道底板(地基)极限平衡力学模型巷道底板可
分为3种情况：岩石底板、薄底煤（小于2m）、厚底煤（大于2m），底板岩性对冲击地压发生的影响主要取决于底板的强度和载荷水平。岩石底
板本身强度较高，承载能力大，对冲击载荷的抵抗效果明显。留有较薄底煤时，底煤在巷道掘进后即将发生渐进式变形破坏，承载力显著降低，下部
岩石底板仍将是承载的主体。而底煤较厚时，煤体必然成为承载主体，在冲击载荷作用下更易发生破坏，尤其具有冲击倾向性的底煤本身具备集聚弹
性能并发生冲击破坏的特性。（a）底煤厚度0m（b）底煤厚度大于2m图3-12不
同底煤厚度巷道围岩的弹性能分布云图和加速度矢量图图3-12更直观的展示了不同底煤厚度巷道围岩的弹性能分布云图和加速度矢量图模拟结果
。从图3-12中观察到，底煤厚度为0m的巷道围岩加速度较大的区域主要是两帮，但底煤厚度大于2m巷道底板有向回采空间内运动的强烈趋势
，此时底板为主要冲击显现区域。根据《孟村煤矿401102综放工作面设计》，401102工作面为上分层开采，其运输巷、回风巷及泄水巷
均布置在煤层中部，巷道高度为3.5m，煤层厚度在18.0～23.9m，工作面底煤均厚约10m，而煤层本身具有强冲击倾向性，较厚底煤
成为了采动应力的承载主体，对采面冲击地压的发生起到促进作用。3.2.2地应力场国内外井下地应力测量结果表明，岩层中的水平应力在很
多情况下大于垂直应力，而且水平应力具有明显的方向性，最大水平主应力明显高于最小水平主应力，这种趋势在浅部矿井尤为明显。因此，水平应
力的作用逐步得到人们的认识和重视。澳大利亚学者W.J.Gale通过现场观测与数值模拟分析，提出了著名的最大水平主应力理论，得出
水平应力对巷道围岩变形与稳定性的作用（图3-13）。认为，巷道顶底板变形与稳定性主要受水平应力的影响：当巷道轴线与最大水平主应力平
行，巷道受水平应力的影响最小，有利于顶底板稳定；当巷道轴线与最大水平主应力垂直，巷道受水平应力的影响最大，顶底板稳定性最差；当两者
呈一定夹角时，巷道一侧会出现水平应力集中，顶底板的变形与破坏会偏向巷道的某一帮。该规律在顶板完整坚硬的巷道表现不太明显，但在较为破
碎的煤层顶板条件下较为显著。(a)巷道平行最大水平主应力(b)巷道与主应力呈45°角(c)巷道垂直最大水平主应力图3-13
巷道最佳布置方向与最大水平应力方向关系图当岩体中存在构造应力情况下，主要开拓或准备巷道的方向最好是与构造应力作用方向一致，以使巷
道周边应力分布趋于均匀，避免巷道与构造应力作用方向垂直布置，出现应力集中现象。在最大水平应力作用下，顶底板岩层会发生剪切破坏，出现
松动与错动，导致岩层膨胀、变形。锚杆的作用是抑制岩层沿锚杆轴向的膨胀和垂直于轴向的剪切错动，因此，要求锚杆强度大、刚度大、抗剪能力
强，才能起到上述两方面的约束作用。这也正是澳大利亚锚杆支护技术特别强调高强度、全长锚固的原因。根据孟村矿井地应力测量结论，孟村矿井
地应力场以水平应力为主，垂直主应力为最小主应力，此类型地应力场对巷道顶底板的稳定性影响较大。最大水平主应力在26～38MPa之间，
局部区域应力值大于30MPa，属于高及超高应力区。最大水平主应力方位角集中在145～171°之间，与401102工作面顺槽轴向夹角
在55～81°之间。由此可知，地应力场对401102工作面顺槽具有较大影响。在其它条件基本一致的前提下，401102工作面东西向巷
道（运输、回风顺槽）的矿压显现剧烈程度要显著大于南北向巷道（切眼、顺槽联巷）。3.2.3开采强度401102工作面为单侧临空工作
面，该工作面开采期间主要受本工作面开采扰动和单侧采空区的影响。研究表明，开采工作面将导致围岩产生不断演化的采动应力场，在开采过程及
过后的一段时间内，巷道围岩应力场处于动态调整当中，该过程伴随着围岩分区域加、卸载，最终导致应力与弹性能的重新分布。401102工作
面与401101工作面相邻，参照401101工作面的推进度，401102工作面采煤机为双向割煤，两刀一放为一个循环。矿井煤层鉴定为
强冲倾向击性，正常生产按每天3个循环组织，冲击地压影响期间、过特殊地质构造期间根据现场条件放慢日推进度。401102工作面推进过程
中还面临水害问题，工作面的实际推进度还应根据开采过程中的多灾害综合治理和监测数据具体决定。3.2.4煤柱宽度煤柱是产生应力集中的
地点，孤岛形和半岛形煤柱可能受几个方向集中应力的叠加作用，使得煤柱附近煤体应力集中程度大，因而在煤柱附近最易发生冲击地压。由于煤层
和围岩的结构不同，煤柱宽度和埋藏深度不同，煤柱自身的应力要比原始应力大好几倍。最大应力多出现在靠近煤柱边缘部位，距边缘10～30m
不等。安全煤柱留设尺寸影响煤柱及巷道围岩的应力分布，大煤柱留设容易造成煤柱及巷道侧应力集中，巷道底鼓、两帮移近等变形明显。据统计，
大约60%的冲击地压与邻近煤层采空区中遗留煤柱或本层遗留煤柱有关。根据《孟村煤矿401102综放工作面设计》，孟村矿井401102
与401101工作面之间留设75m煤柱，401102工作面泄水巷和运输巷双巷间煤柱宽度留设为40m。根据《孟村矿井冲击倾向性鉴定及
冲击危险性评价》中的数值模拟研究结果，在未受回采工作面采动影响时，40m煤柱内应力集中程度有限。而在回采阶段，工作面采空区顶板断裂
等的特殊时期，泄水巷和回风巷间的煤柱将承受较高的应力集中水平，冲击危险性进一步升高。回采阶段应进行煤柱内应力的监测及分析，确定合理
的煤柱尺寸，并严格控制煤柱中硐室或者联络巷的数量和位置，防止被切割后的煤柱在局部应力集中作用下的突然失稳。3.3诱发因素3.3.
1回采扰动对于冲击地压矿井而言，回采扰动具有其特殊性，对冲击地压的发生有着重要影响，可从两方面理解：（1）采动应力相互叠加与非冲击
地压矿井类似，回采工作面将导致围岩产生不断演化的采动应力场，在回采过程及过后的一段时间内，巷道围岩应力场处于动态调整当中，该过程伴
随着围岩分区域加、卸载，最终导致应力与弹性能的重分布。而近距离回采工作面的存在将导致该演化过程更加剧烈，围岩加、卸载作用更加频繁，
加、卸载强度更高，使得近距离回采工作面之间煤岩层更易发生破坏。（2）回采活动引起动载荷相互影响一般将回采空间周围支承压力影响范围之
外的区域视为非采动影响区，但这仅是从常规的静态应力场角度得出。实际上，在冲击地压矿井，回采活动常常伴随着不同强度的煤炮，所谓煤炮实
为工作面围岩应力调整过于剧烈，而导致的急剧破坏，并瞬间释放弹性能，该弹性能将以地震波的形式向周围传播，当其传播至邻近回采工作面时，
将引起附加动态应力，使其总应力水平急剧升高，为冲击地压的发生提供充分的应力条件。当401102工作面回采过程中存在回采互相扰动的问
题时，应严格控制这些扰动的叠加影响，严格按照《煤矿安全规程》执行：当回采工作面与掘进工作面之间距离小于350m时，应停止其中一个工
作面，避免相互扰动；当掘进工作面间的距离小于150m时，应停止其中一个掘进工作面。（3）工作面临空巷道受到二次采动影响孟村矿目前的
回采活动多集中于401盘区，采用顺序开采，401101工作面采终后，接续面是401102工作面，两面之间区段煤柱宽度是75m，之后
的接续面是401103工作面，两面之间区段煤柱宽度是40m，如图3-14所示。为了保证接续正常进行，401101工作面回采期间，4
01102工作面已开始掘进，401102回风巷作为临空巷道，其外段受到了401101工作面回采扰动影响，并且未来还受到401102
工作面回采扰动的二次影响；与之类似，401103回风巷局部也将会受到401102工作面回采扰动与本工作面回采扰动的二次影响。导致临
空巷道围岩裂隙发育程度较高，围岩支护质量降低幅度较大，巷道抗冲击能力严重削弱，冲击危险性将显著升高。因此，建议孟村矿尽快优化开拓布
局，以实现401盘区和403盘区之间的交替开采，避免巷道二次采动带来的严重冲击地压危险。同时，优化区段煤柱宽度，以降低回采扰动对相
邻工作面临空巷道的影响。接续2接续1图3-14孟村煤矿401盘区接续情况3.3.2巷道维修巷道开挖后，在高应力作用下会出现缓
慢变形，巷道变形情况与围岩受力、支护状况和巷道服务时间有密切关系。当巷道断面收缩变形到一定程度，正常生产将受到严重影响，甚至无法开
展，此时，需要对巷道进行二次开挖和支护。巷道维修破坏了巷道原有应力场的分布，导致应力出现转移，巷道围岩从原有的相对稳定变为不稳定，
在一定开采条件下可能成为诱发破坏性冲击地压的重要因素之一。图3-15为反映了国内某典型冲击地压矿井巷道维修对冲击地压的影响。在巷道
维修期间，微震活动出现明显增长。维修时间为7个半月，在此期间，共发生破坏性冲击事件28次，占近三年来发生冲击地压总数的一半以上。图
3-15维修对冲击地压的影响因此，在401102工作面回采期间，减小对巷道的维修次数和强度，并减少联络巷道的施工对防止冲击地压
的发生是有利的。3.3.3放炮作业卸压爆破、松动爆破、爆破落煤等作业活动可能瞬间打破巷道围岩应力平衡条件，在高应力集中区域进行爆破
作业是导致冲击地压发生的诱因之一。2015年7月26日20时16分，某矿综掘二区在411切眼70m处爆破开帮时诱发强烈冲击，造成5
2～68m巷道严重损毁，U型钢支护严重变形，底板瞬间鼓起，最大底鼓高度达1.5m。卸压爆破、松动爆破、爆破落煤和预裂爆破等作业活动
可能瞬间打破巷道围岩应力临界平衡条件，在高应力集中区域进行爆破作业是导致冲击地压发生的诱因之一。3.4冲击地压综合因素分析根据4
01102工作面影响冲击地压的地质和开采因素，可以确定影响工作面开采冲击地压的主控因素如下：（1）401102工作面开采的4煤层具
有强冲击倾向性；（2）401102工作面开采深度超过该井田冲击地压临界采深；（3）401102工作面巷道穿越礼村向斜、塬口子向斜、
DF29断层、DF41断层和F1断层；（4）401102工作面回采巷道留有厚底煤；（5）401102工作面巷道轴向与最大水平主应力
夹角在55～81°之间，工作面顺槽受地应力场影响较大。冲击地压发生机制上讲，促成冲击地压启动的能量可以是集中静载荷，也可以是集中动
载荷，但是从根本上讲，都是系统内集中静载荷必须达到临界条件。也就是集中动载荷如果参与，能够帮助系统内集中静载荷达到临界条件，如果系
统内集中静载荷不够大，来自于系统外的动载荷传递到静载荷集中区将被消耗，因此难以完成冲击启动。根据以上分析并结合冲击启动理论判断，两
类因素都是影响工作面冲击危险性的重要因素。对于401102工作面集中静载荷发生作用的因素较多，包括煤岩冲击倾向性、采深、褶曲、断层
、底煤留设等因素。而动载荷的影响因素中，主要为本工作面开采活动，同时放炮作业，巷道维修等因素也不可忽视。总体来看，401102工作
面冲击地压的发生以煤岩层产生积聚的静载荷为主导，但由于煤层上方赋存多层硬厚砂岩，在回采过程中，硬厚砂岩不仅因悬顶而导致弯曲弹性能在
煤体内的积聚，还会因岩层断裂产生冲击动载，同样易诱发冲击地压。4401102工作面冲击危险性评价4.1冲击危险性预评价方法及流
程冲击危险性预评价包括两个环节：工作面冲击危险性综合评价和各巷道冲击危险性精细化评价。危险性综合评价从宏观上描述工作面在采（掘）过
程中的总体危险程度。危险性精细化评价可确定工作面内每条巷道各区段在采（掘）过程中的危险程度。危险性综合评价结论可用于基于防冲的采区
及工作面设计优化，合理分配各工作面间的防治力量。危险性精细化评价结论可实现防治措施和监测装备布置的精细化，合理设计各巷道各区段的防
治方案。图4-1冲击危险性评价分类、特点、作用及方法4.2冲击危险的综合指数法综合指数法在分析已发生的冲击地压灾害的基础上，
分析各种采矿地质因素对冲击地压发生的影响，确定各种因素的影响权重，然后将其综合起来，建立起冲击危险性评价和预测的综合指数法。这是一
种宏观角度的评价方法。可用于对工作面冲击危险性进行评价，以便正确的认识冲击地压对矿井生产的威胁。对于具有冲击危险性的矿井来说，在进
行采区设计，工作面布置，采煤方法的选择等时，都要对该采区、煤层、水平或工作面进行冲击危险性评定工作，以便减少或避免冲击地压对矿井安
全生产的威胁。冲击地压危险状态可通过分析岩体内的应力、岩体特性、煤层特征等地质因素和开采技术因素来确定。危险性指数分为地质因素评价
的指数和开采技术因素评价的指数，综合两者来评价区域的冲击危险程度。（4-1）Wt为某回采工作面的冲击地压危险状态等级评定综合指数
，以此可以确定冲击地压危险程度；Wt1为地质因素对冲击地压的影响程度及冲击地压危险状态等级评定的指数，考虑开采深度等7项指标；Wt
2为采矿技术因素对冲击地压的影响程度及冲击地压危险状态等级评定的指数，考虑工作面距残采线或停采线的垂直距离等11项指标。（4-2
）（4-3）根据得出的冲击地压危险状态等级评定综合指数，可将冲击地压的危险程度定量分为四个等级，分别为无冲击危险、弱冲击危险、中
等冲击危险、强冲击危险。根据冲击危险性分级不同，采取相应的防治对策，见表4-1。表4-1冲击地压危险状态分级表冲击地压危险等级
冲击地压危险状态冲击危险综合指数冲击地压危险防治对策A无≤0.25所有的回采作业正常进行。B弱0.25～0.5所有的回采作业正常进
行。作业中加强冲击地压危害危险状态的监测预报。C中等0.5～0.75下一步的采矿工作应与该危险状态下的冲击地压危害防治措施一起进行
，且通过预测预报确定危险程度不再上升。D强>0.75应当停止回采作业，人员撤离危险地点。采取解危措施。采取措施后，通过卸压效果监测
检验，冲击危害消除后，方可进行下一步回采作业。表4-2地质因素影响的冲击地压危险指数评价表序号影响因素因素说明因素分类评价指数
1W1同一水平煤层冲击地压发生历史（次数/n）n=00n=112≤n＜32n≥332W2开采深度hh≤400m0400m＜h≤60
0m1600m＜h≤800m2h＞800m33W3上覆裂隙带内坚硬厚层岩层距煤层的距离dd＞100m050m＜d≤100m120m
＜d≤50m2d≤20m34W4开采区域内构造应力集中程度/%≤10%010%＜≤20%120%＜≤30%2＞30%35W5顶
板岩层厚度特征参数Lst，Lst＜50m050m＜Lst≤70m170m＜Lst≤90m2Lst>90m36W6煤的单轴抗压强度
RcRc≤10MPa010MPa＜Rc≤14MPa114MPa＜Rc≤20MPa2Rc＞20MPa37W7煤的弹性能指数WETW
ET＜202≤WET＜3.513.5≤WET＜52WET≥53危险等级评价Wt1≤0.25无冲击0.25＜Wt1≤0.5弱冲击0.
5＜Wt1≤0.75中等冲击Wt1＞0.75强冲击表4-3开采技术条件因素影响的冲击地压危险指数评估表序号影响因素因素说明因素
分类评估指数1W1保护层的卸压程度好0中等1一般2很差32W2工作面距上保护层开采遗留的煤柱的水平距离hzhz≥60m030m≤h
z＜60m10m≤hz＜30m2hz＜0m（煤柱下方）33W3工作面与邻近采空区的关系实体煤工作面0一侧采空1两侧采空2三侧及以上
采空34W4工作面长度W3Lm≥300m0150m≤Lm＜300m1100m≤Lm＜150m2Lm＜100m35W5区段煤柱宽度d
d≤3m，或d≥50m03m＜d≤6m16m＜d≤10m210m＜d＜50m36W6留底煤厚度tdtd=0m00m＜td≤1m11
m＜td≤2m2td＞2m37W7向采空区掘进的巷道，停掘位置与采空区的距离LjcLjc≥150m0100m≤Ljc＜150m15
0m≤Ljc＜100m2＜50m38W8向采空区推进的工作面，停采线与采空区的距离LmcLmc≥300m0200m≤Lmc＜300
m1100m≤Lmc＜200m2Lmc＜100m39W9向落差大于3m的断层推进的工作面或巷道，工作面或迎头与断层的距离LdLd≥
100m050m≤Ld＜100m120m≤Ld＜50m2Ld＜20m310W10向煤层倾角剧烈变化的向斜或背斜推进的工作面或巷道，
工作面或迎头与之的距离LzLz≥50m020m≤Lz＜50m110m≤Lz＜20m2Lz＜10m311W11向煤层侵蚀、合层或厚度
变化部分推进的工作面或巷道，接近煤层变化部分的距离LbLb≥50m020m≤Lb＜50m110m≤Lb＜20m2Lb＜10m3危险
等级评估Wt2≤0.25无冲击0.25＜Wt2≤0.5弱冲击0.5＜Wt2≤0.75中等冲击Wt2＞0.75强冲击4.3回采期间
冲击危险性评价4.3.1地质因素影响下冲击危险性评价根据矿井提供的地质资料及所采煤岩层的冲击倾向性测定结果，确定工作面地质因素评
定值，并对其评定结果进行计算，最终确定的401102工作面回采期间地质因素评价结果。（1）同一煤层冲击地压发生次数W1孟村煤矿同一
水平煤层发生多次冲击地压，因此，评估指数取3。（2）开采深度W2根据地质资料，401102工作面埋深为710～757.6m，超过6
00m根据危险指数划分标准，评估指数取2。（3）坚硬顶板距煤层距离W3根据401102工作面巷道附近的钻孔柱状图M2-1综合分析，
4煤上方100m范围内，厚度超过10m的岩层共3层，且主要为粉砂岩、粗粒砂岩和细粒砂岩顶板，大部分区域上覆厚度大于10m砂岩顶板，
但依据《彬长矿区孟村井田勘探地质报告》，这些砂岩顶板的单轴抗压强度均小于60MPa，不属于《防治煤矿冲击地压细则》上界定的坚硬顶板
，因此评估值取0。表4-4钻孔岩石物理力学样测试成果统计表岩石名称煤层泥岩粉砂岩细粒砂岩中粒砂岩粗粒砂岩砾岩单轴抗压强度15.9
-25.719.257.5-37.822.389.4-37.9021.0714.7-47.831.324.3-35.429.851
3.30-47.326.3160-8874（4）开采区域内构造应力集中程度W4孟村煤矿最大主应力范围为26.24～37.62MPa
，中间主应力范围为18.30～23.34MPa，最小主应力范围为15.77～18.38MPa，401102工作面附近有DF29、D
F41和F1断层，并穿过礼村向斜和塬口子向斜，褶曲曲率较平缓，根据地应力各测点测量结果，最大水平主应力的最大值是37.62MPa，
最小值是26.24MPa，由此计算构造应力集中程度为43%，综合考虑将评估指数取3。（5）厚度特征参数W5选择401102工作面附
近M2-1钻孔分析。根据岩层厚度特征的计算方法，定义砂岩的强度系数和弱面系数为1.0，其他煤系地层各层的强度比和弱面递减系数见表4
-5。表45煤系地层岩层的强度比和弱面系数比岩层钙质砂岩泥岩煤采空区冒矸强度比1.00.820.340.2弱面递减系数比1.00
.620.310.04计算得401102工作面附近M2-1钻孔厚度特征参数为90.77，M3-2钻孔厚度特这参数为89.21，M3
-2钻孔相比M2-1钻孔更靠近工作面，故401102工作面评价指数2。表4-6M2-1钻孔顶板厚度特征参数取值序号岩性各岩层厚
度hi/m弱面系数比ri各分层特征参数hiri14细粒砂岩2.1412.1413细粒砂岩10.69110.6912中粒砂岩1011
011砂质泥岩2.410.621.4910细粒砂岩4.6314.639砂质泥岩13.180.628.178细粒砂岩1.0211.0
27中粒砂岩1.1111.116细粒砂岩4.6214.625泥岩6.980.624.334粗粒砂岩6.7616.763细粒砂岩14
.51114.512粗粒砂岩20.52120.521泥岩1.250.620.775顶板岩层厚度特征参数Lst=Σhiri90.7
7表4-7M3-2钻孔顶板厚度特征参数取值序号岩性各岩层厚度hi/m弱面系数比ri各分层特征参数hiri17细粒砂岩3.501
3.5016粗粒砂岩11.57111.5715细粒砂岩4.6514.6514中粒砂岩2.0712.0713粗粒砂岩5.7815.7
812粗粒砂岩6.5616.5611粉砂岩8.7418.7410粗粒砂岩1.7511.759砂质泥岩12.110.627.518粗
粒砂岩4.0714.077泥岩9.790.626.076泥岩1.190.620.745泥岩1.940.621.204砂岩1.791
1.793粉砂岩12.87112.872细粒砂岩8.2618.261砂质泥岩3.360.622.08顶板岩层厚度特征参数Lst=
Σhiri89.21（6）煤的单轴抗压强度W64煤上分层试样的单轴抗压强度值为19.37MPa，4煤下分层试样的单轴抗压强度值为2
6.88MPa，平均值为23.13MPa，评估指数取3。（7）煤的弹性能指数W74煤上分层试样的弹性能量指数值为13.35，4煤下
分层试样的弹性能量指数值为19.35，平均值为16.35，评估指数取3。表4-8401102工作面地质因素冲击地压危险指数序号因
素冲击地压危险状态影响因素冲击危险指数1W1同一水平冲击地压发生历史(次数/n)32W2开采深度h23W3上覆裂隙带内坚硬厚层岩层
距煤层的距离d04W4开采区域内构造引起的应力增量与正常应力值之比γ=（σβ-σ）/σ35W5煤层上方100m范围顶板岩层厚度特
征参数Lst26W6煤的单轴抗压强度Rc=23.13MPa37W7煤的弹性能量指数WET=13.353Wt1=∑Wi/∑Wim
ax0.764.3.2开采因素影响下冲击危险性评价根据开采技术条件、开采环境，煤柱、停采线等这些开采历史和开采技术因素，确定相应
的影响冲击地压危险状态的指数。（1）保护层的卸压程度W1开采区域内无保护层，该项暂不取值。（2）遗留的煤柱的水平距离W2开采区域内
无上下保护层残留煤柱，该项暂不取值。（3）工作面与邻近采空区的关系W3401102工作面为单侧临空开采，评估指数取1。（4）工作面
长度W4401102工作面设计开采长度为180m，评估指数取1。（5）区段煤柱宽度W5401102区段煤柱为75m，评估指数取0。
（6）留底煤厚度W6401102工作面回采巷道留有约10m底煤，评估指数取3。（7）向采空区推进的工作面，停采线与采空区的距离W8
401102工作面推进方向无采空区，评估指数取0。（8）向落差大于3m的断层推进的工作面或巷道，工作面或迎头与断层的距离W9根据地
质报告，401102工作面回采期间距离DF41断层最近92m，落差0~4m，评估指数取1。（9）向煤层倾角剧烈变化的向斜或背斜推进
的工作面或巷道，工作面或迎头与之的距离W10401102工作面主要受一条礼村向斜宽缓褶曲的影响，倾角较小，评估指数取0。（10）向
煤层侵蚀、合层或厚度变化部分推进的工作面或巷道，接近煤层变化部分的距离W11根据孟村煤矿地质报告，401102工作面无煤层厚度变化
情况，评估指数取0。表4-9401102工作面开采因素冲击地压危险指数序号因素冲击地压危险状态影响因素冲击危险指数1W1保护层卸
压程度/2W2工作面距上保护层开采遗留的煤柱的水平距离hs/3W3工作面与邻近采空区的关系14W4工作面长度Lm15W5区段煤柱宽
度d06W6留底煤厚度td37W7向采空区掘进的巷道，停掘位置与采空区的距离Ljc/8W8向采空区推进的工作面，终采线与采空区的距
离Lmc09W9向落差大于3m的断层推进的工作面或巷道，工作面或迎头与断层距离Ld110W10向煤层倾角剧烈变化(＞15°)的向斜
或背斜推进的工作面或巷道，工作面或迎头与之的距离Ls011W11向煤层侵蚀、合层或厚度变化部分推进的工作面或巷道，接近煤层变化部分
的距离Lb0Wt2=∑Wi/∑Wimax0.254.3.3回采期间冲击危险性综合评价基于以上分析，结合前述的评价结果，对4011
02工作面回采期间的冲击危险性综合地质因素与开采因素进行评价，选择危险等级最高的作为最终的冲击危险评价指数，如表4-10所示，得到
401102工作面回采期间整体具有强冲击危险。表4-10401102工作面回采期间冲击危险性综合评价结果考察类别401102工作
面地质因素冲击地压危险指数0.76开采因素冲击地压危险指数0.25冲击危险性综合指数0.76冲击危险等级强冲击危险5401102
工作面冲击危险区域划分冲击危险性综合评价是从宏观上把握整个工作面的冲击危险程度。事实上，整个工作面往往受多种因素综合影响，而不同区
域所涉及的影响因素和影响程度具有差异性，从而导致工作面各巷道不同区域的冲击危险程度具有差异性。冲击危险性精细化评价是在综合评价的基
础上，对巷道各区域进行的分区、分级评价，并指明各区域冲击地压发生的主要影响因素。获取了精细化评价成果之后，就可以针对各区域冲击危险
主要影响因素和程度采取相应的防治和监测措施，避免以往采取的全巷道、高投入、单一防治模式，可显著提高防治工作的针对性、科学性和效率。
5.1冲击危险区域的划分原则根据冲击地压启动理论，集中静载荷型，除了巷帮极限平衡区自身静载荷集中满足条件导致冲击启动外；如果自身
静载荷集中度不够，巷道中爆破作业等产生的弹性波对其扰动，叠加也会导致冲击启动。而集中动载荷型，如果采场上覆顶板悬顶，对工作面煤壁极
限平衡区产生的弯曲弹性能足够大，不需要等到悬顶断裂，也会导致冲击启动。因此，集中静载荷可以独立导致冲击启动，而集中动载荷必须通过静
载荷集中区来完成，如果静载荷集中度不够，传递到静载荷集中区的动载能量将被消耗。另外破裂点静载荷的长期积聚，超过煤岩强度极限，静载荷
便转化为动载荷。由冲击启动的能量判据分析表明，促成冲击地压启动的能量可以是系统内集中静载荷，也可以是系统外集中动载荷。因此对工作面
冲击危险区域的判断主要基于以下两个原则：（1）煤体内易产生集中静载荷区域，即受地质构造、开采扰动或两者共同影响下，煤体内容易产生应
力集中，并积聚大量弹性能量的区域易发生冲击地压。（2）易出现集中动载荷的区域范围，即受地质构造或推进距离影响，可能使工作面上覆岩层
产生运移，断裂、回转等运动的区域。5.2回采期间冲击危险区域划分根据回采期间冲击地压危险评价结果，401102工作面整体上为强冲
击危险。（1）顶板活动作用下的影响区域工作面上方老顶随着工作面的回采，当顶板悬露面积过大时，采场围岩易储存大量的弹性能，一旦发生
断裂，产生的冲击动载将直接作用于工作面采场及巷道围岩，产生危险。根据工作面的不同推进情况，将顶板断裂危险区划分如下：①工作面初采期
间基本顶初次垮落前——第一危险区可根据现场实测结果确定基本顶初次来压步距及周期来压步距，在推过初次来压之后，工作面冲击危险相对降低
，此后危险时期应为工作面周期来压时期，在工作面周期来压时期要做好监测，加强支护等防治措施。②工作面单面“见方”阶段——第二危险区当
工作面自切眼向前推进180m距离，推采距离与工作面长度（包括巷道宽度）相当时，开采面积呈正方形，单面初次达到见方采动，此时顶板运动
和破裂频繁，释放的震动能量较大，另外根据以往工作面现场观测结果，该时期工作面超前支承压力相对较大，巷道侧向支承压力也相对较大。因此
该区域是发生冲击地压的第二高危险区，位于工作面推进160~200m范围内。②工作面双面“见方”阶段——第三危险区当401102工作
面推进距离达到448m附近时，该工作面采空区与401101工作面采空区形成第二个开采面积正方形，此时较高位岩层活动量开始增大，造成
采场前方顶板弯曲弹性能增大，煤壁前方支承压力范围更大，峰值更高，尤其是侧向支承压力增大的幅度更大，从而导致工作面附近冲击危险性增大
。因此，该区域范围为工作面的第三危险区，位于工作面推进428~468m范围内，需要加强支护与监测力度。（2）构造影响区域工作面推进
过程中会受到礼村向斜、塬口子向斜、DF41和DF29断层的影响，有冲击地压的潜在风险。受水平挤压或者拉伸作用容易引起以巷道顶、底板
受到显著破坏为主的矿压显现或冲击地压。回采到褶皱区域时，应当开展进一步精细化探测，以便更好采取冲击地压防治措施。（3）底煤影响区域
401102工作面为上分层开采，运输巷、回风巷均留10m的底煤。对于巷道围岩而言，顶板和巷帮一般会进行支护，底板无支护，从而导致底
板成为巷道最为薄弱的区域。当冲击载荷作用至巷道围岩时，能量将从最薄弱的环节突破，该过程必然伴随底板的冲击破坏或缓慢底鼓。40110
2工作面全程回采期间均会受此影响。根据401102工作面冲击地压主要影响因素分析结果，集中静载荷影响作用主要包括：煤层冲击倾向性、
开采深度、底煤及构造等；主要的集中动载荷因素为回采特殊时期顶板垮断扰动。因此，用于冲击危险区划分的多因素分别为煤层冲击倾向性、开采
深度、底煤、地质构造、采空区、地应力场、煤柱宽度、煤层结构变化及见方、来压，根据上文对各个因素的详细分析，对这几个主要影响因素进行
了详细划分，并确定了各个因素对冲击地压的影响，具体如表5-1所示。表5-1401102工作面回采期间冲击地压危险指数因素类型影响
因素指数401102工作面实际条件评价指数集中静载荷煤层单轴抗压强度0～323.13MPa3地应力场0～3应力集中水平43%东西向
巷道取值3，南北向巷道取值1留底煤厚度0～310m3相邻采空区的影响0～3单侧与采空区相邻1煤柱宽度0～3区段煤柱75m，巷间煤柱
40m0/2开采深度0～3710～757.6m2煤层结构变化0～3无煤层薄厚变化0构造0～3断层或向斜3集中动载荷初次来压/周期来
压/采面见方0～3——2～3401102工作面单侧临空，无煤层的结构变化。将共同存在的评价指数求和：冲击危险指数α=煤层单轴抗压强
度（3）+地应力场（3）+底煤厚度（3）+开采深度（2）=11在动静载荷多因素叠加时，将对应的影响因素的指数值累加，得到不
同区域的冲击地压危险指数，冲击危险性等级划分标准如表5-2所示。最终的冲击危险等级划分情况如表5-3所示。表5-3中影响因素中仅煤
单轴抗压强度、应力集中水平43%、开采深度、底煤厚度就已经构成中等冲击区域。其中受周期来压（来压不明显）影响评价指数取2，冲击危险
指数为14，仍旧为中等冲击区域。表5-2冲击危险等级划分标准等级无弱中等强冲击危险指数αα≤44＜α≤1010＜α≤1616＜
α表5-3401102工作面回采期间冲击危险区域统计序号位置（以切眼为起点）冲击危险指数影响因素危险程度1泄水巷（1020
~1940m）16煤单轴抗压强度、开采深度、底煤厚度、地应力场、40m煤柱、采动影响中等冲击2泄水巷（1940~2040m）19煤
单轴抗压强度、开采深度、底煤厚度、地应力场、40m煤柱、采动影响、礼村向斜强冲击3泄水巷（2040~2220m）16煤单轴抗压强度
、开采深度、底煤厚度、地应力场、40m煤柱、采动影响中等冲击4泄水巷与运输巷之间联巷17煤单轴抗压强度、开采深度、底煤厚度、地应力
场、40m煤柱、巷道交叉、采动影响强冲击5运输巷（0~40m）14煤单轴抗压强度、开采深度、底煤厚度、地应力场、采动影响中等冲击6
运输巷（40~80m）17煤单轴抗压强度、开采深度、底煤厚度、地应力场、采动影响、初次来压强冲击7运输巷（80~160m）16煤单
轴抗压强度、开采深度、底煤厚度、地应力场、采动影响、周期来压中等冲击8运输巷（160~200m）17煤单轴抗压强度、开采深度、底煤
厚度、地应力场、采动影响、单面见方强冲击9运输巷（200~428m）16煤单轴抗压强度、开采深度、底煤厚度、地应力场、采动影响、周
期来压中等冲击10运输巷（428~468m）18煤单轴抗压强度、开采深度、底煤厚度、地应力场、采动影响、周期来压、双面见方强冲击1
1运输巷（468~1720m）16煤单轴抗压强度、开采深度、底煤厚度、地应力场、采动影响、周期来压中等冲击12运输巷（1720~1
820m）19煤单轴抗压强度、开采深度、底煤厚度、地应力场、采动影响、周期来压、礼村向斜强冲击13运输巷（1820~2240m）1
3煤单轴抗压强度、开采深度、底煤厚度、地应力场、采动影响中等冲击14运输巷（2240~2300m）17煤单轴抗压强度、开采深度、底
煤厚度、地应力场、F1断层、DF29断层强冲击15运输巷（2300~2390m）11煤单轴抗压强度、开采深度、底煤厚度、地应力场中
等冲击16回风巷（0~40m）15煤单轴抗压强度、开采深度、底煤厚度、地应力场、采动影响、单侧采空中等冲击17回风巷（40~80m
）18煤单轴抗压强度、开采深度、底煤厚度、地应力场、采动影响、初次来压、单侧采空强冲击18回风巷（80~160m）17煤单轴抗压强
度、开采深度、底煤厚度、地应力场、采动影响、周期来压、单侧采空强冲击19回风巷（160~200m）18煤单轴抗压强度、开采深度、底
煤厚度、地应力场、采动影响、单次见方、单侧采空强冲击20回风巷（200~428m）17煤单轴抗压强度、开采深度、底煤厚度、地应力场
、采动影响、周期来压、单侧采空强冲击21回风巷（428~468m）19煤单轴抗压强度、开采深度、底煤厚度、地应力场、采动影响、周期
来压、单侧采空、双面采空强冲击22回风巷（468~1850m）17煤单轴抗压强度、开采深度、底煤厚度、地应力场、采动影响、周期来压
、单侧采空强冲击23回风巷（1850~2050m）18煤单轴抗压强度、开采深度、底煤厚度、地应力场、采动影响、单侧采空、DF29断
层强冲击24回风巷（2050~2150m）18煤单轴抗压强度、开采深度、底煤厚度、地应力场、采动影响、单侧采空、塬口子向斜强冲击2
5回风巷（2150~2380m）12煤单轴抗压强度、开采深度、底煤厚度、地应力场、单侧采空中等冲击26切眼（0~180m）11煤单
轴抗压强度、开采深度、底煤厚度、地应力场中等冲击27401102机头硐室（岩巷除外）18煤单轴抗压强度、开采深度、底煤厚度、地应力
场、F1、DF29断层、煤柱宽度强冲击上述冲击危险区域，其中强冲击危险14处，中等冲击危险13处，具体危险区域划分如图5-1所示，
红色圈定区域代表强冲击危险区域，黄色圈定区域代表中等冲击危险区。上述危险区域是在孟村矿401102工作面已知的地质资料及当前开采环
境基础上所划定的，在回采期间，还应根据现场条件的变化、监测数据及回采情况及时调整。图5-1401102工作面回采期间冲击危险区域
划分6401102工作面冲击地压监测方案6.1冲击地压监测预警方法对冲击地压进行监测，必须弄清其发生的能量来源。根据冲击启动理
论，冲击地压启动的能量来源就主要分为两类，即采动围岩远场系统外集中动载荷和近场系统内集中静载荷。系统外集中动载荷包括了远场的或近场
的厚硬岩层活动、回采爆破等产生的冲击波，以采场大面积坚硬顶板断裂或上覆高位坚硬顶板断裂、底板断裂、井下爆破产生的瞬间压缩弹性能为主
；系统内集中静载荷指采动影响产生应力场后，以顶底板断裂前产生的集中弯曲弹性能和采场围岩中的集中压缩弹性能为主。具体分布如图6-1所
示。图6-1冲击地压危险源的时空特征根据冲击地压启动理论，可以根据引起冲击地压发生的两种类型能量源的特性选择合理的监测手段，监
测两种能量源的分布规律及运移情况。由于两种能量源从产生原理及尺度分布上都有较大的差异，因此，采用单一的监测手段无法获取全面的信息，
必须采用针对性的监测手段进行实时监测。目前，孟村煤矿冲击地压监测技术主要包括煤体应力法、微震监测和地音监测方法。而根据监测预警的原
则，监测手段必须有明确的监测对象，监测数据保证准确、便捷、实时。根据各监测手段的监测机理和所监测冲击地压启动能量来源的分布范围，并
结合矿井现有监测设备，确定综合预警技术的监测模式必须是多参量实时在线监测。（1）集中动载荷监测方法能够对远场动载荷进行监测的主要监
测系统大致可以分为微震监测系统、地音监测系统两类。微震监测系统能够得到震动位置、能量大小、发展趋势等宏观数据。而目前地音监测方法由
于自动化程度高等特点可以应用于工作面及巷道尺度范围的近场集中动载荷监测，也取得了显著的应用效果。上述两种方法目前应用最为广泛，但要
真正发挥其优势，还需要经验的积累和专业知识的增加。从监测范围来说，微震监测系统能够获得区域大范围内的岩层活动的相关信息，属于区域大
范围内（矿井或采区）的监测手段；而地音监测能够获得煤岩体微破裂信息，但监测范围小，属于局部小范围内的监测手段。从监测事件类型来看，
微震监测的对象主要是震动比较强烈的、震动频率通常小于150Hz的事件，属于微震（简称MS）范畴，一般为大范围裂隙贯通并产生破坏的现
象；而地音监测的对象主要是能量比较弱的，通常为煤岩体在受力过程中，煤岩裂隙扩张或产生局部破坏的现象，相比于微震现象，地音监测为小范
围内煤岩破坏前兆性的监测。（2）集中静载荷监测方法与围岩系统内静载荷有关的危险源辨识可采用岩石力学方法，主要采用煤体应力监测法。煤
体应力法监测的对象是煤体中的垂直应力。随着工作面的推进，采空区上方顶板岩层产生运动、垮落，整个采空区上覆岩层的自重应力转移至采空区
周围，导致采空区周围（包括工作面前方）垂直应力升高，即支承压力分布范围及峰值将逐渐增大。通过在巷道两帮煤体内布置多个测点进行监测，
比较不同时刻每个测点的相对垂直应力的变化量，即应力梯度。通过对应力变化量进行处理，从而形成具有统一标准的应力梯度等值线，比较应力梯
度等值线的变化，即可判断冲击危险性和冲击危险区域。该方法可以实现在线监测，准确度较高。三种监测手段对诱发冲击地压的载荷来源进行分源
监测，采用微震监测系统来监测大范围坚硬厚岩层断裂、断层活化、煤柱失稳等所产生的动载荷；采用地音监测系统来监测小范围煤岩体破裂所产生
的动载荷；采用煤体应力监测系统来监测局部采动围岩中产生的集中压缩弹性能。其中大范围高位坚硬厚岩层断裂，是指微震监测系统传感器可覆盖
到的半径约为10km的球体区域内的高位坚硬厚岩层断裂；小范围低位煤岩体破裂，是指地音监测系统传感器可覆盖到的半径为50m的球体区域
内的煤岩体微破裂；煤体中的垂直应力，是指工作面煤壁前方及巷道两帮煤体中应力集中区，主要通过煤体应力监测。6.2区域集中动载荷监测
-微震法6.2.1微震监测法井下煤岩体是一种应力介质，当其受力变形破坏时，将伴随着能量的释放过程．微震是这种释放过程的物理效应之一
，即煤岩体在受力破坏过程中以较低频率（f＜150Hz）震动波的形式释放变形能所产生的震动效应。微震现象主要有以下特征：①在受力过程
中山煤岩体主动产生；②属于释放变形能过程；③具有波动性质；④属于随机瞬态过程，即事件间隔是随机的，每个事件都有自己的波形和频谱；⑤
具有不可逆性，即重复加载时若应力不超过卸载以前的最大值，则不会产生这类现象。微震的强度和频度在一定程度上反映了煤岩体的应力状态和释
放变形能的速率。更重要的是，冲击地压是煤岩体在达到极限应力平衡状态后的一种突然破坏现象．而参与冲击的煤岩体通常是在某些部位首先达到
极限平衡状态，产生局部破裂。与之相应，出现一定强度和一定数量的微震活动；另一方面，冲击地压的孕育和发生是煤岩体大量积蓄和急剧释放变
形能的过程．大量能量的释放以大量积蓄能量为前提，与煤岩体积蓄能量相对应，微震活动出现异常平静或剧烈运动现象。因此，微震活动的时空变
化动态包含有冲击地压的前兆信息。通过连续监测微震活动的水平及其变化。可以对煤岩体的冲击危险进行预测：在发生微震活动的矿井空间不同方
位布设传感器，探测微破裂所发射出的地震波，对微震事件进行实时监测，记录和分析震动的波形图，确定发出震源的位置，还可以给出微震活动性
的强弱和频率，以此为基础判断推理煤岩体应力状态及破坏情况，并通过微震监测获得的微震活动的变化、震源方位和活动趋势，判断潜在的矿山动
力灾害活动规律，通过识别矿山动力灾害活动规律实现预警。微震监测系统能够对全矿范围微震现象进行监测，是一种区域性、及时性监测手段。相
比于其他传统监测手段，该系统具有远距离、动态、三维、实时监测的特点，还可以根据震源情况确定破裂尺度和性质，为评价全矿范围内的冲击地
压危险提供依据。孟村微震事件局部定位效果如图6-2所示。图6-2孟村矿微震事件局部定位图6.2.2回采期间微震监测方案（1）微
震测点选配孟村煤矿现已安装SOS微震监测系统并积累了超过2万个有效微震原始数据。微震台网布置最初由设备供应商给定，回采情况变化后矿
方对监测台网进行动态调整以求尽可能实现监测台网对回采区域的全部包罗。孟村矿井所购置的SOS微震监测系统为32通道，在目前的回采设计
方案下基本可满足回采区域的监测需求。回采期间：在401102工作面运输巷、回风巷超前工作面300m各布置一组（2~3个）微震探头，
并随工作面推采而前移，始终保证有不少于5个探头对回采工作面进行实时监测监控。图6-3回采工作面微震监测探头布置示意图（2）基于前
兆信息的冲击危险监测预警通过监测地震活动带的活动规律，对冲击地压的预警有很重要的意义。具体监测过程应对以下内容进行分析：①进行震源
定位，划定微震活动带进行微震监测工作，必须首先测定微震震源位置、震级，再根据震源分布特点及相应的地质构造形迹分析所得出的地质构造带
划出微震活动带。②微震活动在空间分布上的迁移性在分析工作中可以根据迁移规律，来推测未来大的微震出现的地点。较大微震发生前，小的微震
活动的空间分布从零乱变为有规律的分布，是较普遍的规律。由于各地区的地质构造条件、生产开采条件和微震能量累积状况不同，小的微震的分布
形式必然有所不同。③强大微震活动地区的重复性和填空性微震事件活动具有地区重复性，据研究，强度越大的徽震，在原地重复的现象似乎越少。
微震强度越大，则空白空间范围越大且形成空白的时间越长。这种现象可以从能量释放的时空均匀性得到解释。④微震小事件震中分布面积的变化与
大事件震级和位置的关系显然，微震小事件的活动反映了大的断裂活动前的微破裂过程，且与开采活动地点密切相关，所以小的微震活动范围必然受
开采活动分布和进展情况的牵制。因此，必须结合实际情况分析微震活动、冲击地压与开采活动的关系。⑤微震序列微震活动的序列现象已被现场观
察与记录所证实。例如大煤炮前往往发生一系列由小变大的煤炮。在大的冲击地压发生后，又有一系列的较小的剩余能量释放过程。可以把微震序列
分为主震、震群、孤立震等类型，并研究了作用力源、岩层物理力学性质、地质构造条件与序列的关系。6.3局部集中动载荷监测-地音法6.
3.1地音监测法（1）地音监测系统构成采用地音监测系统监测小范围低位煤岩体破裂所产生的动载荷。ARES-5/E地音监测系统是采用地
音监测法进行矿井冲击危险性评估，能够对监测区域范围内的地音事件进行实时监测。地音探头将监测到地音事件转化为电压信号，然后经过井下发
射器处理后，由通讯电缆传输至地面。由系统分析软件根据实时监测数据对监测区域的冲击危险性进行综合评价，并给出相应统计图表，如图6-4
为地音事件实时监测图，横坐标为时间轴，左侧纵坐标为地音频次统计值，右侧纵坐标为地音事件总能量值。图64地音事件实时监测图系统可
以监测震动频率为28～1500Hz、能量小于103J的地音事件，其监测范围与微震监测系统形成了很好的互补。应用该系统可以实现对监测
区域内较弱震动事件的实时监测，经过系统软件的统计分析后，可以对监测区域当前的危险等级进行评估，并对其下一时段的危险等级进行预测，为
预防可能发生的冲击危险争取了宝贵的时间，对提高冲击地压防治工作效率、有效控制冲击地压事件的发生有很大的帮助。地音监测技术涉及计算机
技术、软件技术、电子技术、通信技术、应用数学理论和地球物理学，是相关学科交叉集成的应用结果。根据系统空间分布特点，ARES-5/E
地音监测系统可分为井下和地面两部分，如图6-5所示。图65ARES-5/E地音监测系统结构图①系统井下部分：SP-5.28/
E探头：实时监测探头50~80m范围内的高频、低能震动信号，并将该震动信号转化为电压信号，再将此电压信号发送至N/TSA-5.28
/E发射器。N/TSA-5.28/E发射器：接收SP-5.28/E探头监测到的电压信号，经过放大、过滤、转化为数字信号后，通过通信
电缆传输至地面中心站。②系统地面部分：系统程序服务器：该服务器由TRS-2安全变压器、多路电压整流器和脉冲稳流器组成的SR15-
150-4/11I供电装置及信号放大器组成，其功能满足地面中心站的供电要求，并通过信号放大器监听各通道信号。ARES-5/E地
面中心站：由信号接收器、备用能量供应转换器、GPS时钟接收装置及电隔离栅组成，其功能是接收N/TSA-5.28/E发射器发送的数字
信号，经过处理及分类统计后，将数据发送到OCENA_WIN软件进行分析。辅助配置：UPS电源：由UPS电源主机、一组蓄电池及电池箱
组成，该配置主要是用于监测室临时停电后，向系统提供临时电源（不小于4小时），使系统能够不间断的接收井下地音信号；打印机：打印输出小
时、班、日报表等；安装有系统数据分析软件OCENA_WIN的服务器，该软件的主要功能是统计地音事件数量及其释放的能量，并以此为依据
对监测区域危险等级进行评估。在分析地音监测结果时，主要关心的参数包括：地音事件数、班（小时）累计能量、平均能量、地音事件的频率、各
通道之间信号的时差等。地音参数的异常往往预示冲击危险性的增加，其中地音能量和频次异常是冲击地压发生前的两个重要短期特征。在一段时间
数据统计的基础上，通过分析地音事件的发生规律，可以对相应监测区域在下一时间段内的危险等级进行评价，根据地音事件的事件数及能量偏差值
设定以下评定标准：“a”——监测区域无冲击危险；“b”——监测区域有一定的矿压显现，但是不影响正常生产；“c”——监测区域矿压现象
强烈，需要采取防冲措施；“d”——监测区域有冲击危险，需要停止施工，撤离人员。图66ARES-5/E地音监测系统危险等级预测界
面如图6-6所示，图的右侧区域即为系统对不同监测区域危险等级的评价结果。地音活动频次和能量值的变化趋势能够反映工作面的危险程度，当
其值稳定在某一个数值周围时，工作面处于安全状态，但当数值突然升高或者降低时，预示着大量弹性能的释放。（2）冲击地压前兆地音信息识别
冲击地压地音前兆是冲击煤岩体裂隙扩展演变过程中的产物，而裂隙扩展演变的前提是应力集中，而破裂与介质的非均匀性密切相关。因此冲击地压
的孕育、发生过程为：由于回采活动造成应力、应变在局部区域积聚，超过极限后，煤岩体发生突然破裂，释放部分弹性能，从而发生冲击地压。冲
击地压发生前，变形过程在时间上经历了一个由线性向非线性的变化；在空间上经历了由均匀变形向非稳定变形的改变。地音信号的反映了煤岩体破
坏时能量释放过程，同时地音信号的强弱也是评价煤岩体脆性破坏倾向性(即冲击倾向性)的信息、指标。冲击地压的预报取决于对各种前兆现象的
识别，这些前兆显示应力积聚过程已达到较高水平。图6-7为较为常见的一种冲击前兆地音模式，在这种模式下，煤岩系统冲击失稳前，地音的频
次和能量一般没有明显变化，而一旦发生破坏，地音的频次和能量就会出现急剧的增长，造成冲击灾害的可能性也较大。这种前兆模式在某些坚硬顶
板煤层开采期间最为常见，可能与坚硬顶板的运动存在关系。致密坚硬厚层顶板易于形成大面积悬顶，积聚大量的弹性能。顶板发生断裂或者快速的
沉降运动时，便会释放大量的弹性能，从而造成工作面煤体在动载荷的强烈作用下，发生突然的破坏，形成强烈的冲击地压。由于顶板断裂具有突发
性，因而断裂导致煤岩应力重新分布的持续时间也较为短暂。与之相对应的是上述地音模式前兆时间一般较短，从数分钟到数小时不等。顶板厚度越
大、岩性越强则地音事件能率变化越明显，顶板断裂前地音突跳幅度也越大。在相同的顶底板条件下，煤体的均质度（或冲击倾向性）越高，地音事
件能率越高，煤体破坏时，事件能率的突跳幅度也越大。MS图67突跳型地音信号特征图6-8为另一种典型冲击前兆地音模式，与突跳型
模式不同，在该模式下，地音能量和频次变化并不剧烈，而是呈现持续缓慢增长，当达到一定程度后将引发煤岩失稳，甚至冲击地压。有记录表明，
在静载主导的冲击地压煤层开采区域，这种模式较为常见。在静载高应力作用下，冲击地压启动所需能量是在静载作用下缓慢达到，即随着应力的持
续增长，煤岩系统逐渐由平衡态向非平衡态转变，此时处于极限平衡状态的煤岩系统在受外界扰动时诱发冲击。在这种条件下，地音频次和能率的持
续增长可作为冲击地压的前兆信息之一。MS图6-8持续变化型地音信号特征如图6-9为第三种冲击前兆地音模式，即波动型地音活动模式
，在回采工作面接近大的断层构造影响区域时，较为常见。在这种模式下有两种表现型式，第一种是地音活动在持续增加到一定程度后突然出现沉寂
现象，之后很短的时间内又重新出现急剧增加，这个过程可能会反复出现多次。在这里，地音活动沉寂期间岩体发生冲击破坏，而过后在较低的应力
作用下岩石又重新产生地音现象，但此时释放的能量较小。第二种是地音活动在很短的时间内出现突然增加到很高的值，之后发生冲击破坏，随后地
音活动会出现较短的沉寂期，然后再次出现增长，随后发生更大的冲击。当波动型地音活动模式出现在断层构造区域时，应引起足够重视。MS图6
-9波动型地音信号特征6.3.2地音监测方案（1）系统布置原则地音传感器安装在锚杆端部，需要遵循以下几点原则：①地音探头一般
布置在冲击危险性比较高区域，如：回采工作面影响范围；②地音探头的安装地点必须保证能够接受到监测区域的地音信号，因此安装地点与监测
区域间不得存在干扰弹性波传播的地质破碎区；③探头与回采工作面的距离应当在30～110m，条件允许时，探头应当尽可能远离噪音源；④
探头孔深应不小于1.5m，在技术可行的前提下，钻孔的方向应当与探头的方向特性相一致；⑤为了确保探头与岩体接触牢靠，应当将探头安
装在孔底，也可以安装在锚杆钻孔的露头位置，安装在锚杆露头处的探头应当用吸声材料（比如海绵，毛毡等）密封探头，锚杆应该全程锚固，与岩
体形成一个整体；⑥用重3.5kg的锤头或其他工具对探头进行敲击来检验信号的准确性，也可以在距离探头5m左右的其他锚杆上进行敲击，
如果能够接收到所有的敲击测试信号，说明探头安装合格；如果距离5m之内的噪音不会被记录，则安装在锚杆上的探头隔音合格，探头每次更换位
置都要进行上述测试。（2）地音系统布置方案回采面初步布置：401102工作面回风、运输顺槽各布设2个地音监测探头，当工作面回采到距
离最近探头30m的时候，将最近一组探头移至最外侧探头以外80m位置，以此方式循环移动传感器，如图6-10所示。图6-10孟村矿
401102工作面回采期间地音探头布置图6.4局部集中静载荷监测-应力法6.4.1应力在线监测法冲击地压启动理论认为：冲击地压发
生是一个动力学过程．依次经历冲击启动一冲击能量传递-冲击地压显现3个阶段；采动围岩近场系统内集中静载荷的积聚是冲击启动的内因。采动
围岩远场系统外集中动载荷对静载荷的扰动、加载是冲击启动的外因；可能的冲击启动区为极限平衡区应力峰值最大区，冲击启动的能量判据为E动
+E静-EC>0，（E动、E静、EC分别代表集中静载菏、集中动载荷、岩体动力破坏所需要的最小载荷）。401102工作面采用单U巷道
布置，但是措施巷与回风巷之间的20m安全煤柱在工作面回采时超前工作面及滞后工作面期间均是易形成应力集中的重点监测区域，通过在工作面
回采帮、煤柱内安装煤体应力计，有助于分析工作面超前支承压力及侧向支承压力的分布特征，为工作面冲击地压防治、合理的煤柱尺寸提供指导依
据。孟村煤矿于2018年引进了KJ24煤矿顶板与冲击地压监测系统，该系统可对矿山压力（包括工作面支架工作阻力、围岩离层范围及离层量
、锚杄/锚索载荷应力、巷道形发及围岩应力等）进行实时在线监测，运用多元化技术，以与计算大数据快速处理技术为依托，为矿井顶板与冲击地
压动态监测信息可视化智能分析与日常动态化控制提供科学依据与决策管理，实现顶板采动、围岩运动和超前应力的预测、预警，更好的知道安全生
产。图6-11为KJ24煤矿顶板与冲击地压监测系统构架示意图。图6-11KJ24煤矿顶板与冲击地压监测系统构架示意图6.4.2
工作面应力在线监测方案工作面回采时，受超前支承压力的影响矿井回采工作面前方为高水平应力集中区，根据冲击启动理论可知，这些应力集中区
将既有可能成为冲击启动的区域，故而，孟村矿井在回采期间将对工作面超前处300m范围内安设冲击地压应力在线监测系统进行集中静载荷的监
测。此外，经过冲击危险性评价及冲击地压影响因素分析可知，导致孟村煤矿冲击危险性上升的主要原因是井田范围内的大型褶曲构造及大型断层。
微震监测亦显示，断层影响区域内应力调整周期长，微震事件20月内从未间断，故而，孟村煤矿应对矿井范围内已经揭露的构造区域进行集中静载
荷的监测。DF29断层影响带图6-12DF29断层处微震事件平面分布图（1）回采工作面超前段监测方案该工作面回采前，在两巷超前工
作面300m范围内布置钻孔应力计：运输、回风巷各16组，共计64个。每组8m、12m应力计各一个，组内两个应力计间距1m，组间距2
0-30m，其中强冲击危险区监测组间距不大于20m。安装位置为运输巷、回风巷距切眼80m～380m段回采帮。随着工作面推采，根据现
场实际情况不断补充安装钻孔应力计。图6-13401102工作面应力计布置示意图（2）断层构造区域监测方案根据微震监测结果及矿井
冲击危险区域划分结果，矿井构造区域为强冲击冲击危险区域，压力传感器应根据现场压力显现情况进行布设，以401102工作面内DF29断
层构造区为例，在正常的回采超前布置的应力计向外增设应力计：运输巷两帮各8组，共计32个。每组8m、12m应力计各一个，组间距20m
；压力传感器布设方案见图6-14。图6-14401102回采时断层区域应力计布置示意图通过对煤体应力监测数据的处理可实现对监测
区域煤岩体应力的实时掌握，包括应力集中区位置，应力集中程度，应力变化趋势等。显示方式包括曲线显示、云图显示和等值线显示，其中云图不
同颜色对应的不同的危险程度。需要注意的是：煤体应力监测系统在进行预警时，阙值的设定需根据冲击地压理论和煤矿现场的实际条件进行综合确
定，初始预警值的确定参考以往监测数据，在回采期间，预警值应根据初期应用效果不断优化。地面监控中心人员通过该功能可及时掌握回采工作面
冲击地压发生可能性，以科学组织避灾及针对性解危。6.5冲击危险预警指标当回采工作面监测预警出现以下情况之一时，工作面进入相应危险
状态：（1）微震监测系统预警指标依据所在工作面微震事件最大能量及每5m推进度累计能量作为预警指标来判断当前冲击危险状态，如表6-1
所示，初步给出工作面回采期间微震预警指标，工作面回采过程中根据该工作面的微震监测数据科学修订微震预警指标。按监测预警等级将冲击地压
危险状态分为a、b、c、d四种，回采活动过程中针对不同危险等级采取对应的应对措施：a、正常生产；b、回采作业正常，加强监测；c、降
低推进速度，在最近检修班开展解危措施，检验危险解除后恢复推进速度；d、停止作业，人员撤离危险地点，待危险等级降至c级后采取解危措施
，检验危险解除后恢复生产。表6-1冲击矿压危险的微震监测预警指标危险状态回采工作面a，b，c，d，（2）地音偏差值指标地音监测方
法是在特定时间段内（每个工作循环或每小时）连续记录地音能量释放情况，然后根据监测到的数据（当前释放的能量值与几天前平均能量之间的差
值百分比）来判断目前的危险状态。ARES-5/E地音评价软件将冲击危险状态分为如下4个等级：表6-2地音监测冲击危险等级划分及对
应处理措施等级采取措施a所有回采作业正常进行b回采作业正常，加强监测，关注指标变化趋势c开展解危措施，检验危险解除后恢复生产d停止
回采作业，人员撤离危险地点，待危险等级降至c级或分析其它监测手段无危险后采取解危措施，检验危险解除后恢复生产预警规则：①单个地音
通道连续至少两个班的危险等级达到c或d，判定该探头前后50m范围存在冲击危险，取较高等级作为该区域的冲击危险等级（c或d）；②同
一顺槽相邻两个通道在最近一个班同时达到c或d，判定这两个探头之间区域为冲击危险区，危险等级取较高等级；③如果仅单一通道在最近一个
班次达到c或d，应密切关注该通道，下一个工作班每小时危险等级变化趋势，如果在下一个班的前4个小时危险等级继续上升或维持在d，可判定
存在冲击危险；④在8小时之内（小时）冲击危险性连升2个危险级别，可判定存在冲击危险；⑤当冲击（小时）危险等级下降两级或连续至少
两个班降低到a或b时，冲击危险预警方可解除。（3）应力监测预警指标根据孟村矿井已有现场经验，可以初步给出应力在线监测初始预警指标：
当应力监测结果大于等于红色预警指标时，监测范围进入强冲击危险状态；当应力监测结果小于红色预警指标且大于等于黄色预警指标时，监测范围
进入中等冲击危险状态；当应力监测结果小于黄色预警指标时，监测范围进入弱冲击危险状态。表6-3冲击地压应力在线监测预警初始指标危
险指标8m应力计应力增量12m应力计应力增量黄色预警指标/MPa34红色预警指标/MPa45上述预警指标为根据以往经验初步设计的指
标，应根据回采过程中现场实际考察资料和积累的数据对冲击危险性预警临界指标进行调整。6.6冲击地压分源监测体系根据孟村矿井冲击地压
监测的相关条件，目前已形成了动静载联合监测的冲击地压监测体系。微震监测系统可以对整个工作面区域导致冲击地压的集中动载荷源进行实时监
测，地音监测系统可以对回采工作面等局部范围导致冲击地压的集中动载荷源进行实时监测，冲击地压应力在线监测系统可以对局部区域导致冲击地
压的集中静载荷源进行实时监测，因此，对于孟村矿401102工作面回采期间的冲击地压防治工作，采用时间上早期综合分析与即时监测预警相
结合，空间上区域预测与局部监测相结合，构成了冲击危险性监测技术体系。如图6-15所示。依据分析监测预警的结果，确定采用相应的解危和
处理方案。图6-15401102工作面回采期间冲击地压监测预警体系7401102工作面冲击地压防治技术方案7.1冲击地压防治
原则及技术路线7.1.1冲击地压防治原则冲击地压总的防治原则就是避免煤体高应力的形成。但是，产生煤体应力集中的条件很多，如煤层顶板
、底板、煤体自身、地质构造、动态扰动都可能形成或加剧煤体应力集中。冲击地压的防治原则就是要破坏或避免这些条件。根据冲击地压的实际情
况，建议遵循以下基本防治原则：认真贯彻执行国家安全生产的方针，为保障煤矿的安全生产和煤矿职工的人身安全，分析井下发生冲击地压的主要
影响因素，设计有效的冲击地压监测防治措施。深入贯彻落实“安全第一、预防为主、综合治理”的安全生产方针，进一步规范矿井冲击地压技术管
理，优化开拓布局，合理集中生产，从源头上避免冲击地压事故的发生；明确责任分工，强化责任落实，严格责任追究制度，确保防冲措施落实到位
，最大限度降低冲击地压危险；严格遵循“先解危，后生产”的原则，按照“监测→解危→效果检验→再治理”的基本程序，及时消除冲击危险隐患
。认真执行《煤矿安全规程》（2016）中有关防治冲击地压的各项规定，坚持“区域先行，局部跟进”的防治原则，从区域防范、预测预报、局
部解危及安全防护等方面做好冲击地压的预防和治理，保障矿井安全高效生产。任何煤层的开采，提前进行煤层冲击倾向性鉴定；巷道布置在设计阶
段应考虑与最大地应力方向，避免最大地应力与采动应力叠加造成煤体应力集中。矿井新水平、新煤层工作面开采设计时必须充分考虑冲击地压防治
，做到回采接续与冲击地压防治接续同步；坚持“区域先行、局部跟进”的防冲原则。工作面回采前，通过对地质因素和开采技术因素综合分析，对
其进行冲击地压危险预评估，并将冲击危险性进行等级划分，并有针对性地采取防治措施。监测手段和防治措施要根据条件不断优化，新的防治手段
要借鉴使用；开采工艺要符合防冲要求，工作面支护设备要正确选型；综合防护切实有效。降低煤体自身冲击倾向性；扩大应力释放范围和空间，控
制顶板能量的突然释放与加载，改善底板中的支承压力并加大煤层和顶板的变形。7.1.2冲击地压防治体系冲击地压防治原则是在区域防范的基
础上，以煤层冲击倾向性鉴定和冲击危险性评价为依据，形成“监测预警—防治解危—效果检验—安全防护—监督管理”的防冲技术体系。冲击地压
防治思路：防治结合、先防后治、以防为主，即优先进行冲击地压区域防范设计，以冲击地压危险预评估为基础，分阶段和分区域进行冲击地压的动
态防治。所谓冲击地压区域防范设计就是从煤层开采顺序、煤柱留设、开采方法等方面考虑，设计冲击地压危险最小的开采方案。所谓冲击地压危险
预评估就是在新的煤层开采、新的采区布置、新的工作面开采前均要进行冲击倾向性鉴定和冲击危险性评价，对于评价有冲击地压危险的区域，必须
提前进行防治准备工作。所谓分阶段进行冲击地压防治就是将防治工作分成开采设计、准备、和回采三个阶段分别进行。在开采设计阶段力求从源头
上消除冲击地压危险；在准备阶段要划分出冲击危险区域，提前做好冲击地压防治预案；在开采阶段要根据监测数据分析结果及时发现冲击地压危险
源并采取解危措施。所谓分区域进行冲击地压防治就是根据预评价结果将回采空间划分为强、弱和无冲击危险区，针对不同冲击地压危险区域采用不
同的巷道支护方案、开采推进速度、卸压解危措施等，保证在冲击危险区域的安全。所谓对冲击地压的动态防治就是要在开采过程中对监测方案、解
危措施和参数不断进行调整优化并对解危措施实行效果检验，以达到最有效和最经济的防治目的。7.2冲击地压防治方法基于冲击地压启动理论
，防治方法分为两大类：一类是区域防范和优化设计方法；另一类是局部防治方法。对于冲击地压矿井，宜采用两种方法相结合的综合防治方法。7
.2.1冲击地压区域防范设计区域防范及优化设计措施主要包括：选择合理保护层开采；确定合理采煤方法；尽量少留煤柱和避免孤岛开采；尽可
能避免巷道多处交叉；加强顶板控制；确定合理的开采程序；煤柱尺寸优化设计等。主要方法有：（1）无煤柱或窄煤柱开采，在采区内不留煤柱和
煤体突出部分；（2）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，禁止工作面对采和追采。（3）
保证合理的开采布置，最大限度地避免形成煤柱等应力集中区。（4）同一采区内的采煤工作面应朝一个方向推进，避免相向开采，以免应力叠加。
（5）在地质构造等特殊部位，应采取能避免或减缓应力集中和叠加的开采程序。在向斜和背斜构造区，应从轴部开始回采；在有断层和采空区的条
件下，应从断层或采空区附近开始回采。（6）开采有冲击危险的煤层，应采用不留煤柱垮落法管理顶板的长壁开采方法。回采线尽量是直线且有规
律地按合理的回采速度推进。（7）顶板管理尽量采用全部垮落法，工作面支架应采用整体性好和防护能力强的可缩性支架。（8）通过顶板预裂爆
破和煤层爆破卸压，人为的在煤岩内部造成一系列的弱面，并使其软化，以降低煤岩体的强度和增加塑性变形量。7.2.2冲击地压局部防治方法
根据冲击地压不同载荷源的位置及成因，采用不同解危方法对其进行处理，工作面回采期间冲击启动危险源包括集中动载荷和集中静载荷的作用，集
中静载形成高的应力环境，回采过程需要采取解危措施，而集中动载荷危险源对回采影响较小。集中静载荷以采动围岩中的集中压缩弹性能、顶底板
（岩层）弯曲断裂前产生的弯曲弹性能为主，针对回采工作面存在的集中静载荷源，建议采用大孔径钻孔卸压和煤层爆破卸压两种手段。在卸压方案
的实施过程中，应当结合效果检验和现场实际情况，不断对方案参数进行调整。7.3回采期间冲击地压区域防范设计7.3.1煤柱优化（1）
保护煤柱宽度借鉴彬长矿区胡家河煤矿数值模拟结果，在工作面回采的扰动下，当煤柱宽度为150m时，距离工作面最近的大巷处于回采工作面侧
向的增压带中，导致该巷道帮部垂直应力增大约8%；当煤柱宽度为180m时，距离工作面最近的大巷帮部垂直应力增大约3%；当煤柱宽度为2
00m时，距离工作面最近的盘区大巷基本不受回采工作面采动应力影响。图71回采工作面扰动下保护煤柱应力环境的数值模拟可见，煤柱宽
度设置为180m以上时基本可实现对盘区大巷的保护作用，此外，应根据回采期间大巷稳定性控制放煤量，以削弱采动对大巷的影响。40110
2工作面切眼与403盘区巷道留设200m保护煤柱，工作面停采线与401盘区巷道留设580m保护煤柱，如图7-2所示。根据数值模拟结
果，保护煤柱的留设宽度对防冲比较有利。由于401102工作面回采末期回风通道附近断层比较发育，建议加强孟村矿401102工作面初采
期间以及回采末期的冲击地压监测，根据实际监测情况，适当增加盘区大巷保护煤柱的宽度。图7-2401102工作面两侧保护煤柱情况（
2）区段及巷间煤柱尺寸区段煤柱作为高应力易集中的区域，其冲击危险性相对较高。利用FLAC3D数值模拟软件对不同宽度的区段煤柱在采动
下应力分布情况进行数值模拟。在应用数值模拟分析中，一共考虑了10种宽度的区段煤柱，分别为4m、8m、12m、16m、20m、24m
、28m、32m、36m和40m。并对煤柱受力进行提取分析，模拟结果如图7-3所示。图7-3区段煤柱体内应力分布情况通过数值模
拟可以看到，静态模拟得到的煤柱应力分布规律可以分为3种情况，第一种情况如图7-3所示，此种情况下煤柱宽度小于12m，煤柱内只有一个
峰值位置，距煤柱左侧约为2~5m，而应力峰值位置两侧的应力值迅速减小，应力峰值较小，其中4m煤柱和8m煤柱的应力峰值均小于原岩应力
，可见窄煤柱作为安全煤柱时，其受力较小，但由于尺寸较小，其变形情况较为明显。第二种情况下，煤柱宽度范围在12~24m之间，煤柱应力
集中程度有所上升，煤柱内均存在两个峰值，但随着煤柱宽度的增大，两个应力峰值距离渐远，而应力峰值较窄煤柱情况明显增大，应力集中程度明
显增强。从数值模拟结果来看，煤柱宽度为12~16m时，煤柱应力峰值最大，超过了35MPa，当煤柱宽度达到20m时，其应力峰值有所降
低，为32MPa左右。从煤柱整体来看，整体受力情况均大于原岩应力，尤其是靠巷道一侧的煤柱区域，应力值也达到了35MPa以上，煤柱进
入冲击地压危险区，冲击地压发生的几率很大。第三种情况下煤柱宽度大于28m，煤柱应力集中程度相对要弱了许多，煤柱内出现2个峰值，但同
时在煤柱中间位置出现一个较为平稳的应力分布带，随着煤柱宽度的增大中间的应力分布带随之渐渐变宽，同时应力值不变；当煤柱宽度增加至40
m时，在整个煤柱宽度增大过程中，煤柱两侧的应力峰值及其位置均没有明显变化，峰值约为32MPa，距煤柱左侧约4m左右。将3种情况归纳
分析，在距煤柱左右侧分别约3~5m的范围，应力变化幅度比较大，应力为一个较大值，在向煤柱一侧发展时，应力迅速减小。一般可以认为，煤
柱内的这两个部分属于煤柱塑性区域，而这两个区域基本与煤柱的宽度没有明显关系，从煤柱整体应力分布情况来看，当煤柱尺寸在12~24m时
，其受力情况最为明显，发生冲击地压的危险性也就越大，因此在煤柱留设过程中，要充分考虑煤体的受力状态，尤其是靠巷道一侧的应力大小。根
据上述数值模拟分析判断，区段煤柱的尺寸在12~24m时，其内部应力最高，易发生冲击地压。近年来，从煤柱型冲击地压的发生情况来看，区
段煤柱宽度在20m左右时，发生的冲击地压事故最多。孟村矿井401102工作面运输巷与泄水巷巷间煤柱宽度40m，煤柱两侧无采空区，煤
柱宽度较大，两侧巷道导致煤柱内应力集中程度有限。401102回风巷与401101回风巷之间的区段煤柱宽度为75m，理论上对防冲比较
有利；但煤柱内布置有401101泄水巷，将会增大煤柱内应力集中程度，导致冲击危险性升高。具体煤柱宽度需要根据孟村矿井条件，通过对煤
柱应力分布情况和巷道变形量等进行监测分析，掌握煤柱的应力分布情况和采动影响范围，再进行煤柱合理尺寸优化确定，建议选择留设窄煤柱或较
宽煤柱布置方式。7.3.2支护形式（1）巷道支护形式运输巷、回风巷均采用矩形断面，运输巷自1#机头硐室往西50m至401盘区辅运巷
（运输巷一段），（其中1#机头硐室施工期间按照此断面施工，后期根据皮带机头型号详细设计），净断面尺寸为宽×高＝5.4×3.5m，采
用锚网索喷联合支护。帮部采用φ21.8×3500mm短锚索，间排距700×700mm.，每根锚索使用2支Z2335和2支K2335
锚固剂，配合GTR-M3钢带，铺钢筋网（采用φ6mm钢筋，网格为100×100mm，网幅1500×800mm，搭接长度100mm，
下同），顶部锚杆规格为φ22×2500mm,间排距700×700mm，每根锚杆使用2支Z2335和2支K2335锚固剂，配合WD2
80/4钢带支护，锚索（采用延展率大于5%的119股-1860级预应锚索，下同）规格为φ21.8×7100mm，间排距1200×
700mm，每根锚索使用2支Z2335和4支K2335锚固剂，铺钢筋网。顶部、帮部喷射混凝土，混凝土厚度100mm，强度等级不低于
C25，抗渗等级不低于P8，施工地坪，铺底混凝土厚度200mm。运输巷自1#机头硐室往西50m至停采线位置（运输巷二段），净断面尺
寸为宽×高＝5.4×3.5m，采用锚网索喷联合支护。帮部采用φ21.8×3500mm短锚索，间排距700×700mm，每根锚索使用
2支Z2335和2支K2335锚固剂，配合GTR-M3钢带，铺钢筋网，顶部锚杆规格为φ22×2500m，间排距700×700mm，
每根锚杆使用2支Z2335和2支K2335锚固剂，配合WD280/4钢带支护，锚索规格为φ21.8×7100mm，间排距1200×
700mm，每根锚索使用2支Z2335和4支K2335锚固剂，铺钢筋网，顶部、帮部喷射混凝土，混凝土厚度100mm，强度等级不低于
C25,抗渗等级不低于P8。水沟位于巷道北侧，净尺寸为800×800mm，浇筑厚度50mm，强度等级不低于C30；运输巷自停采线至
切眼位置（运输巷三段），净断面尺寸为宽×高＝5.4×3.5m，采用锚网索+槽钢梁联合支护。帮部采用φ21.8×3500mm短锚索，
间排距700×700mm，每根锚索使用2支Z2335和2支K2335锚固剂，配合GTR-M3钢带，铺柔性网（规格为网格75×75m
m，网幅3500×800mm，搭接长度100mm，下同），顶部锚杆规格为φ22×2500mm,间排距700×700mm，每根锚杆使
用2支Z2335和2支K2335锚固剂，配合WD280/4钢带支护，锚索规格为φ21.8×7100mm，间排距1200×700mm
，采用“五四五”布置，其中四索与四索使用槽钢梁（型号18b，长1600mm，眼距1400mm，眼长10mm）每根锚索使用2支Z23
35和4支K2335锚固剂，铺钢筋网，顶部、帮部喷射混凝土，混凝土厚度100mm，强度等级不低于C25,抗渗等级不低于P8。回风巷
自401盘区辅运巷至401102工作面3#联巷（回风巷一段），净断面尺寸为宽×高＝5.4×3.5m，采用锚网索喷联合支护。帮部采用
φ21.8×3500mm短锚索，间排距700×700mm.每根锚索使用2支Z2335和2支K2335锚固剂，配合GTR-M3钢带
，铺钢筋网（采用φ6mm钢筋，网格为100×100mm，网幅1500×800mm，搭接长度100mm，下同），顶部锚杆规格为φ22
×2500mm,间排距700×700mm，每根锚杆使用2支Z2335和2支K2335锚固剂，配合WD280/4钢带支护，锚索规格为
φ21.8×7100mm，间排距1200×700mm，每根锚索使用2支Z2335和4支K2335锚固剂，铺钢筋网。顶部、帮部喷射混
凝土，混凝土厚度100mm，强度等级不低于C25，抗渗等级不低于P8，施工地坪，铺底混凝土厚度200mm，水沟位于巷道南侧，净尺寸
为800×600mm，浇筑厚度50mm，强度等级不低于C30。回风巷自401102工作面3#联巷至停采线位置（回风巷二段），净断面
尺寸为宽×高＝5.4×3.5m，采用锚网索喷联合支护。帮部采用φ21.8×3500mm短锚索，间排距700×700mm，每根锚索使
用2支Z2335和2支K2335锚固剂，配合GTR-M3钢带，铺钢筋网，顶部锚杆规格为φ22×2500mm,间排距700×700m
m，每根锚杆使用2支Z2335和2支K2335锚固剂，配合WD280/4钢带支护，锚索规格为φ21.8×7100mm，间排距120
0×700mm，每根锚索使用2支Z2335和4支K2335锚固剂，铺钢筋网，施工地坪，铺底混凝土厚度200mm，水沟位于巷道南侧，
净尺寸为800×600mm，浇筑厚度50mm，强度等级不低于C30；回风巷自停采线至切眼位置（回风巷三段），净断面尺寸为宽×高＝5
.4×3.5m，采用锚网索+槽钢梁联合支护。帮部采用φ21.8×3500mm短锚索，间排距700×700mm，每根锚索使用2支Z2
335和2支K2335锚固剂，配合GTR-M3钢带，铺柔性网，顶部锚杆规格为φ22×2500mm,间排距700×700mm，每根锚
杆使用2支Z2335和2支K2335锚固剂，配合WD280/4钢带支护，锚索规格为φ21.8×7100mm，间排距1200×700
mm，采用“五四五”布置，其中四索与四索使用槽钢梁（型号18b，长1600mm，眼距1400mm，眼长10mm）每根锚索使用2支Z
2335和4支K2335锚固剂，铺钢筋网，施工地坪，铺底混凝土厚度200mm，水沟位于巷道南侧，净尺寸为800×600mm，浇筑厚
度50mm，强度等级不低于C30。切眼采用矩形断面，全锚支护，断面净尺寸为：宽×高＝8.6×3.55m，采用锚网索加单体液压支柱
联合支护，帮部采用φ21.8×3500mm短锚索，间排距700×700mm，每根锚索使用2支Z2335和2支K2335锚固剂，配合
GTR-M3钢带，铺柔性网。顶部锚杆规格为φ22×2500mm,间排距700×700mm，每根锚杆使用2支Z2335和2支K233
5锚固剂，配合WD280/4钢带支护，锚索规格为φ21.8×7100mm，间排距1200×700mm，每根锚索使用2支Z2335和
4支K2335锚固剂，铺钢筋网。切眼内距非回采帮2.5m和3.8m，各打一排戴帽点柱，间距为1.2m，支柱规格DW38-250/1
10X型单体液压支柱。设计建议施工切眼时采用两次成巷方式，减少巷道跨度大而带来的顶板支护问题，设计建议一次施工5.5m宽，设备安装
前再扩至8.5m宽。401102运煤通道，采用矩形断面，全锚支护。净断面尺寸为宽×高＝5.4×3.5m，采用锚网索喷联合支护。帮部
采用φ21.8×3500mm短锚索，间排距700×700mm，每根锚索使用2支Z2335和2支K2335锚固剂，配合GTR-M3钢
带，铺钢筋网，顶部锚杆规格为φ22×2500mm,间排距700×700mm，每根锚杆使用2支Z2335和2支K2335锚固剂，配合
WD280/4钢带支护，锚索（采用延展率大于5%的119股-1860级预应锚索，下同）规格为φ21.8×7100mm，间排距12
00×700mm，每根锚索使用2支Z2335和4支K2335锚固剂，铺钢筋网。顶部、帮部喷射混凝土，混凝土厚度100mm，强度等级
不低于C25，抗渗等级不低于P8。孟村煤矿巷道目前主要采用常规的锚网索喷联合支护，在回采过程中应当对于受采动影响的巷道支护质量进行
检测，掌握锚杆锚索受力情况，为改进支护设计提供参考依据。对冲击危险区域或支护失效位置提前采取锚索补强，则有利于降低冲击地压发生的危
险。为了减小巷道变形尤其是底鼓，提高巷道抵抗冲击变形的能力，对于冲击危险的重点区域采用锚网带索加柔性复合支护结构，支护结构应严密背
顶。（2）工作面超前支护形式工作面运顺超前20m采用ZTC29870/25/38A型超前支护液压支架，回顺采用ZD6400/27/
42G型超防冲液压支架组进行100m超前支护，运顺20m以外、回顺100m以外支护视顶板情况加强支护。（3）支护优化建议①顺槽均
需采用锚杆、锚索、锚网、∏型钢带联合支护，锚杆直径不得小于22毫米、屈服强度不低于500MPa、长度不小于2200mm，必须采用全
长或加长锚固，锚索直径不得小于20mm，延展率必须大于5%，锚杆锚索支护系统应当采用钢带(槽钢)与编织金属网护表，托盘强度与支护系
统相匹配，并适当增大护表面积，不得采用钢筋梯作为护表构件，不符合要求的需按照要求进行补强支护。②对两帮破碎、鼓肚子处进行剪开原支
护的网片，将破碎的煤块放落后，进行二次补网及补打锚杆，顶板补打锚索，偏巷中800mm，2100mm，排距1800mm。③加强回采
工作面支护。具有冲击危险的采煤工作面安全出口与巷道连接处超前支护范围不得小于70米，综采放顶煤工作面或具有中等及以上冲击危险区域的
采煤工作面安全出口与巷道连接处超前支护范围不得小于120米，超前支护优先采用液压支架。7.3.3回采速度确定合理的回采速度，是防范
冲地压发生的有效措施。虽然目前还没有相关技术规范或标准对冲击地压煤层开采的工作面回采速度做出规定，但根据大量现场情况和理论分析，过
快或波动较大的回采速度均不利于煤岩体能量的均匀释放。401102工作面合理的回采速度应根据回采过程矿压显现及监测数据分析再进行确定
，在工作面合理的回采速度确定之前，根据及彬长矿井部分矿井经验和401101工作面的回采经验，对于不同冲击危险区域暂定不同的回采速度
，回采期间，强、中等及弱冲击危险区域的回采速度分别不能超过3.2m/d、4.0m/d和4.8m/d，同时回采过程中需保持工作面的匀
速推进，避免忽快忽慢。此外，在回采期间，需根据地质和开采技术条件以及各种监测数据的分析结果，对401102工作面回采速度进行调整。
7.3.4底煤留设巷道底板可分为3种情况：岩石底板、薄底煤（小于2m）、厚底煤（大于2m），其中前两者最为多见，厚底煤一般存在分层
开采工作面。底板岩性对冲击地压发生的影响主要取决于底板的强度和载荷水平。岩石底板本身强度较高，承载能力大，对冲击载荷的抵抗效果明显
。留有较薄底煤时，底煤在巷道掘进后即将发生渐进式变形破坏，承载力显著降低，下部岩石底板仍将是承载的主体。而底煤较厚时，煤体必然成为
承载主体，在冲击载荷作用下更易发生破坏，尤其具有冲击倾向性的底煤本身具备积聚弹性能并发生冲击破坏的特性。401102工作面巷道均沿
4煤掘进，采用上分层综放开采，留约10m底煤。4煤层本身具有强冲击倾向性，在较高的水平应力作用下，底板煤层易积聚弹性能量，较厚底煤
的存在对冲击地压的发生起到促进作用，根据孟村煤矿的冲击事件分析，冲击发生时均不同程度的伴有底煤的瞬间突起，底煤留设大大增加了巷道的
冲击危险性。因此，必须进行底煤的卸压措施。7.4回采期间冲击地压常规防治方案根据401102工作面回采前冲击危险性预评价及危险区
域划分结果，对于不同危险等级采取对应的常规卸压措施；针对顶板岩层，采用地面水力压裂和深孔预裂爆破；煤层卸压优先使用帮部大直径钻孔，
当巷道空间有限，大直径钻孔无法施工时，采用帮部爆破卸压方式。常规卸压措施需要随工作面回采前进，且回采期间常规卸压范围需要覆盖工作面
超前200m以上。7.4.1地面L型水平井顶板压裂地面L型水平井分段压裂401102采煤工作面回采前，实施地面L型水平井分段压裂，
设计水平井2个，参数井1个；设计井深3850m、压裂15次、总计压裂1500m。MC-01L水平井深1587m，一开井深220m，
二开井深817m，目的层安定组，三开井深1587m。MC-02L水平井深1670m，一开井深170m，二开井深900m，目的层安定
组，三开井深1670m。参数井MC-102井深730m，一开井深220m，二开井深730m，进入延安组10m完钻，水泥封闭至洛河组
底部。压裂工程采用泵送桥塞多簇射孔分段压裂工艺；施工限压60MPa，工作压力68.95MPa；射孔工艺采用大孔径深穿透射孔枪弹（8
9枪），各段总射孔数为33。具体如图7-4所示。图7-4地面水力压裂钻孔布置剖面图7.4.2顶板爆破预裂401102工作面顶板岩
层已经实施地面高压水力压裂，且效果较好，在制定顶板爆破预裂方案时，需要加以考虑。处理范围运、回巷从切眼向外20m至停采线以外50m
，主要是缓解回采期间工作面两端头的来压强度，减少401101采空区对401102工作面的影响，同时降低401102面相邻工作面的临
空巷道回采期间的应力水平。（1）处理岩层根据现有地质钻孔显示，401102工作面顶板粉砂岩、粗砂岩为主，巷道顶板30m范围内存在2
0m左右的合层砂岩。老顶的运动和破断作为控制支架阻力和工作面动载的直接来源，故而采用爆破方法对砂岩顶板进行预裂处理。（2）炮孔直径
采用深孔爆破弱化顶板，一般炮孔直径在Ф50～90mm。当炮孔直径较小时，装药比较困难，而且爆破影响范围与炮孔爆破直径成正比关系，炮
孔孔径小爆破效果较差，但当炮孔直径太大时，封泥困难，会影响爆破效果。设计401102工作面深孔爆破直径为Ф75mm。（3）炮孔间距
炸药在煤岩体内部爆炸后，会形成一定的爆炸空腔，此外，自爆源中心向外还会依次形成压缩粉碎区、破裂区和震动区，而爆破所产生的致裂范围主
要包括压缩粉碎区、破裂区。破裂区半径可由下式求得：（7-1）式中：P——炮孔初始冲击压力；——炸药密度，kg/m3；——爆速，
一般不小于2800，这里取D=2800m/s；——炸药直径，取50mm；——炮孔直径，取75mm；n——爆生气体挤压岩壁时所导致
应力增大的倍数，n=8～11，取n=10。综上，可以计算得到P=10192MPa。(7-2)式中：b——波速比，=0.43；—
—岩体的泊松比，0.3；——应力波衰减系数，1.8；——岩体的抗拉强度，取1.5MPa；——为炮孔半径，rc=37.5mm；
——为修正系数，通常取2~5，这里取2。综上，求得破裂区半径为6.31m，考虑岩石破碎对能量的耗散，保守设置炮孔间距10m。（4
）401102两顺槽顶板预裂爆破参数采用Φ60mm被筒炸药，每卷炸药长度350mm，重量1.1kg/卷，装药线密度为3.2kg/m
。下图为401102两顺槽炮孔布置示意图，在401102运输顺槽回采侧及煤柱侧均施工顶板爆破孔，单排布置，即每个钻场实施2个钻孔，
方位角分别为0°/180°，仰角75°，炮孔间距10m，炮孔直径75mm，装药量62.7kg，装药20m，封孔15m；在40110
2回风顺槽回采侧及煤柱侧均施工顶板爆破孔，单排布置，即每个钻场实施2个钻孔，方位角分别为0°/180°，仰角75°，炮孔间距10m
，炮孔直径75mm，装药量62.7kg，装药20m，封孔15m。施工过程中，需根据现场顶板实际情况、施工后顶板垮落效果和卸压效果，
对顶板预裂孔参数进行优化，调整至交叉扇形布置，以保证顶板预裂爆破效果。（a）运输巷（b）回风巷图7-5顶板预裂爆破钻孔布置示意图
（5）401103回风顺槽顶板预裂爆破参数采用Φ60mm被筒炸药，每卷炸药长度350mm，重量1.1kg/卷，装药线密度为3.2k
g/m。下图为401103回风顺槽炮孔布置示意图，在401103回风顺槽偏向40m区段煤柱施工顶板爆破孔，炮孔深度35m，仰角75
°，单排布置，方位角180°，炮孔间距10m，炮孔直径75mm，装药量62.7kg，装药20m，封孔15m。施工过程中，需根据现场
顶板实际情况、施工后顶板垮落效果和卸压效果，对顶板预裂孔参数进行优化，调整至交叉扇形布置，以保证顶板预裂爆破效果。图7--6
401103回风顺槽顶板预裂爆破钻孔布置示意图7.4.3回采期间煤层强冲击危险区域防治方案7.4.3.1帮部大直径钻孔卸压在划定的
强冲击危险区回采时，在工作面运输巷实体煤帮和回风巷两帮施工大孔径卸压钻孔，钻孔倾角0~3°。根据孟村煤矿实际冲击显现情况，孔径不小
于150mm。帮部钻孔距巷道底板1.2m。钻孔布置如图7-7所示，具体卸压参数如表7-1所示。卸压效果及效率不理想时，需根据现场实
际情况，对帮部卸压参数进行优化。表7-1煤层大直径钻孔参数设计孔深/m倾角/°孔径/mm孔间距/m布置方式封孔长度/m实体煤帮2
50~3≥1500.7单排3回采帮250~3≥1500.7单排3煤柱帮250~3≥1500.7单排3图7-7巷帮大孔径钻孔卸压布
置示意7.4.3.2底板大直径钻孔卸压钻孔卸压技术作为防治冲击地压的一种方法，是指在煤岩体应力集中区域或可能的应力集中区域施工大直
径钻孔，通过排出钻孔周围破坏区煤体变形或钻孔冲击所产生的大量煤粉，使钻孔周围煤体破坏区扩大，从而使钻孔周围一定区域范围内煤岩体的应
力集中程度下降，或者高应力转移到煤岩体的深处或远离高应力区，实现对局部煤岩体进行解危的目的，或起到预卸压的作用。401102巷道底
煤厚度超过10m（含10m）的区域，钻孔深10m，孔径不小于150mm；底煤厚度小于10m的区域，钻孔施工至距岩层1m位置。当巷道
一侧有胶带输送机时，不具备在皮带侧巷帮底角施工钻孔卸压的空间，需在行人侧底板靠近皮带处施工底板卸压钻孔，具体参数如表7-2及图7-
8所示。卸压效果及效率不理想时，需根据现场实际情况，对底板卸压参数进行优化。表7-2运输巷底板卸压钻孔参数施工位置孔深/m方位角
/°钻孔倾角/°孔径/mm孔间距/m封孔长度/m底板两底角100/180-45≥1500.71图7-8底板卸压钻孔布置7.4.3
.3帮部爆破卸压当现场无法满足大直径施工条件时可采用爆破卸压代替。由于运输巷皮带输送机的限制，无法在运输巷回采帮实施大直径钻孔进行
卸压，故在划定的强冲击危险区域回采时，运输巷回采帮实施帮部爆破卸压，钻孔倾角5°，爆破孔孔径为Φ56mm，开孔高度距离巷道底板1.
7~1.8m。当卸压效果及效率不理想时，需根据现场实际情况，对帮部卸压参数进行优化。（1）卸压参数表7-3帮部爆破卸压设计参数
施工位置孔深/m方位角/°钻孔倾角/°孔径/mm孔间距/m装药量/kg封孔长度/m运输巷回采帮1505°56476（2）施工机具：
煤矿用深孔钻车（3）施工方式：使用深孔钻车在运输巷回采帮施工完炮孔后，装药7kg，封孔长度6m。爆破采用两孔一放的方式。图7-9
帮部爆破卸压示意图7.4.4回采期间煤层中等冲击危险区域防治方案7.4.4.1帮部大孔径钻孔卸压在划定的中等冲击危险区域范围内回采
时，在运输巷实体煤帮和回风巷两帮采取大孔径钻孔卸压。中等冲击危险区域孔间距调整为1.4m，其他参数与强冲击危险区一致。7.4.4.
2底板大孔径钻孔卸压在划定的中等冲击危险区域范围内回采时，针对工作面运输巷、回风巷和措施巷底板采取大孔径钻孔卸压。中等冲击危险区域
孔间距调整为1.4m，其他参数与强冲击危险区一致。7.4.4.3帮部爆破卸压在划定的中等冲击危险区域范围内回采时，在运输巷回采帮采
取帮部爆破卸压。中等冲击危险区域孔间距调整为5m，其他参数与强冲击危险区一致。7.5监测预警后煤层冲击危险区解危方案当监测有冲击
危险或现场有明显压力显现时，可通过大孔径钻孔卸压或爆破卸压手段进行解危，对预警区域开展解危措施应首选煤层爆破，解危措施实施完毕后，
利用微震、地音等监测系统进行卸压效果检验，危险消除则停止强化解危。爆破解危参数如表7-4所示，其中帮部解危爆破孔底留有2m空气柱。
表7-4爆破卸压设计参数施工位置孔深/m钻孔倾角/°孔径/mm孔间距/m装药量/kg装药长度/m封孔长度/m巷道两帮155°75
816.567巷道两底角10-2075811.0467.6特殊时期和区域治理方案7.6.1特殊时期治理方案回采工作面在初次来压、
周期来压、采空区“见方”等属于特殊防冲时期；在特殊时期制定防冲专项措施的基本步骤如下：针对特殊时期的地质及回采情况，提前编制每个特
殊时期的冲击地压防治专项措施；需要加强监测，提高监测频率，加大单位区域的监测密度；根据监测结果开展专项卸压措施，当冲击危险等级为中
等时，按照回采期间卸压方案的中等冲击危险区域参数采取两帮和底板实施解危措施，当冲击危险等级为强时，按照回采期间卸压方案的强冲击危险
区域参数采取两帮和底板实施解危措施。7.6.2特殊区域治理方案主要针对401102工作面推进到距离断层及褶曲影响区域内，须制定相应
的专项治理措施。根据三维地震控制及掘进期间揭露情况，401102工作面回采过程中会陆续遇到礼村向斜和DF41断层，临近扰动DF29
断层，断层附近构造复杂应力较集中，礼村向斜褶曲轴部水平应力较其他区域高很多，这些复杂的构造应力叠加在一起形成较大范围应力集中区域，
在回采扰动下容易发生冲击显现。针对这些断层掘进期间已做相应治理措施，但回采过程中当工作面距礼村向斜100m，距DF41和DF29断
层200m时，需要提前专门治理方案。具体流程如下：（1）区队提前编制过断层冲击地压防治专项安全技术措施；（2）根据微震事件判定断层
活跃程度，及时判断冲击危险；（3）当监测到该区域存在冲击危险时，采用煤层爆破卸压措施进行处理，并经过效果检验危险解除后方可继续回采
。煤层爆破卸压措施参照前文。并根据断层延展长度和落差大小适当增加钻孔长度、装药量及封孔长度，其它参数一致。7.7钻孔施工的安全防
护措施打钻期间，作业地点下风侧3m，距顶板300mm，距煤帮200m～400mm处悬挂一台便携式瓦检仪，随时注意瓦斯浓度显示情况。
瓦斯浓度达到或超过0.8%时立即停止钻进，并采取措施，待瓦斯浓度降至0.8%以下后方可恢复作业。瓦斯浓度达到或超过1.0%时，立即
停电撤人，并向队部及通风专业值班汇报有关情况，按指示执行。所有打钻的人员都必须接受有关冲击地压知识的培训，熟悉冲击地压发生的原因、
条件、征兆以及应急措施，现场发现异常现象必须立即撤出，并服从防冲人员和现场安监人员的指挥和安排。施工前，跟班人员、当班班长必须认真
检查工作地点及其后路出口的安全情况，发现问题及时处理，支护不完好的必须整改合格、加固可靠；煤（矸）杂物清理干净，确保后路畅通。施工
钻孔前，必须检查施工地点顶、帮完好情况，及时找净危矸，当顶板破碎时，应首先进行可靠的支护，确保施工地点的安全。当采用风煤钻施工钻孔
时，禁止带手套，人员要把持好钻具，防止电缆或管路缠绕、伤人。打钻人员应时刻注意顶板动态变化情况，如发现煤炮声突发频繁、煤壁有连续声
响、煤壁突然外鼓、有较大的煤体突出、围岩活动明显加剧等现象时，应以最快的速度撤出该区域，并设好警戒，同时将该情况详细向矿安全生产指
挥中心汇报。作业人员必须配戴防冲服和防冲头盔，当采用干式钻眼，要在钻眼作业下风侧开启水帘等降尘设施，当施工完毕必须对现场进行冲尘。
预防和处理卡钻措施：①在钻进过程中，应控制好水量，若停钻时间过长，应将钻杆和钻头抽出，防止地压大挤压钻杆；若孔口突然不返水，应立
即停钻，查明原因，采取有效措施进行处理。②如果因孔壁垮塌，钻孔变形，有碎岩石将钻杆或钻头卡死，可采取冲洗的办法，加大冲水量，一边
冲洗一边开钻转动钻杆，周围的碎煤粉被冲出来，钻杆也随着从钻孔拉出。本措施未提及内容严格按照规程复查、《煤矿安全规程》（2016版）
、各工种技术操作规程及公司、矿有关文件、规定、制度有关规定执行。7.8爆破安全技术措施（1）打钻期间，作业地点下风侧3m处，距顶
板300mm，距煤帮200mm～400mm处悬挂一台便携式瓦检仪，随时注意瓦斯浓度显示情况。瓦斯浓度达到或超过0.8%时立即停止
钻进，并采取措施，待瓦斯浓度降至0.8%以下后方可恢复作业。瓦斯浓度达到或超过1.0%时，立即停电撤人，并向队部及通风专业值班
汇报有关情况，按指示执行。（2）参加爆破施工和管理的所有人员应熟悉有关规程及设计方案，并按照要求严格执行。（3）必须严格按规定装药
，联线和封堵钻孔。放炮前必须检查放炮地点附近30m范围内的瓦斯浓度，超标时严禁放炮。（4）为避免爆破诱发冲击伤人，必须满足“躲炮距
离不得小于300m，躲炮时间不得少于30min”。（5）放炮通电后，如炮声未响或不正常，由放炮员负责将母线与起爆器脱离，并将母线纽
接短路后由专人看管，至少等30min后，方可沿线路查找原因。放炮器必须由放炮员随身携带。（6）放炮后必须至少等30min以上，并等
炮烟全部吹净，经瓦检员、安检员、放炮员和组长共同检查，并将发现的问题处理后，其他人员方可进入。（7）开始实施深孔爆破阶段，一次起爆
装药孔数应从一个逐步增加，在工作面及巷道均安全的前提下再增加至设计值。（8）必须加强工作面通风管理工作，严格执行《煤矿安全规程》（
2016版）和有关规章制度。爆破时应检查巷道风量，保证有足够的风量及时排出有害气体。（9）要注意经常性观察巷道的压力和支护状况变化
，必要时采取补强支护措施，并适当加长工作面回风巷的超前支护距离。（10）应注意爆破对瓦斯涌出的影响，加强瓦斯监测和管理工作。钻孔和
装药时，应注意观察炮孔内瓦斯浓度的变化，发现异常应及时汇报告。（11）放炮前炮孔附近电缆、瓦斯抽放管等设备要用废旧皮带等护住。（1
2）在爆破具体实施之前必须制订专门的安全技术措施，经批准后必须严格执行。未提及的相关内容严格按照规程复查、《煤矿安全规程》（201
6版）、《防治煤矿冲击地压细则》、《国家煤矿安监局关于加强冲击地压防治工作的通知》（煤安监技装[2019]21号），各工种技术操作
规程及公司、矿有关文件、规定、制度有关规定执行。7.9回采期间防冲效果检验方法回采期间煤层卸压效果验证：巷道两帮及底板均有煤层卸
压施工，卸压措施实施后，必须进行防冲效果检验，检验方法可以采用微震法、地音法、应力法等，判断卸压工程实施后的煤体内冲击危险性是否出
现减弱的趋势，保证卸压后各方法的监测结果不超过预警指标。顶板弱化效果检验：①常规矿压观测法：统计爆破前后工作面来压强度、来压步距，
并进行对照，由此对顶板弱化效果进行检验。②微震法：分析顶板处理前后工作面超前和区段煤柱附近微震事件的能量和频次的变化，从而获得顶板
处理前后这些区域冲击危险性的变化，由此对顶板弱化效果进行检验。解危效果检验：在采用解危措施后还应根据微震、地音等监测系统进行效果检
验，如果仍存在冲击危险，则还需要进行二次解危及效果检验，直至危险解除方可恢复回采作业。8401102工作面防冲管理措施8.1生
产措施（1）冲击地压巷道避免使用刚性支护，可采用抗冲击的锚杆（锚索）、可缩支架及高强度、抗冲击的巷道液压支架。（2）制定防底鼓措施
应当定期清理底鼓，并采取底板卸压、底板加固措施。底板卸压可根据设计采用底板大直径钻孔卸压，底板加固可根据具体条件从U型钢底板封闭支
架、带有底梁的液压支架、打设锚杆（锚索）、底板注浆等措施中选择。（3）工作面回采期间，必须加强端头支护和超前支护，提高上下端头和切
顶线的支护强度，并加大两巷超前支护范围和强度。具有冲击危险的采煤工作面安全出口与巷道连接处超前支护范围不得小于70m，综采放顶煤工
作面或具有中等及以上冲击危险区域的采煤工作面安全出口与巷道连接处超前支护范围不得小于120m，超前支护优先采用液压支架。（4）在后
续工作面回采期间，当出现向采空区、断层带、褶曲轴等应力集中区回采时，应先进行冲击危险性监测，有冲击危险必须先采取卸压措施，解危后方
准作业。（5）回采工作面在冲击地压危险区段进行煤层松动爆破或卸压爆破时，必须保证躲炮距离和躲炮时间，躲炮半径不小于300m，躲炮时
间不小于30min。（6）回采工作面停产3天及3天以上，在恢复生产的前一班，要进行冲击危险检验，检验无危险时，方可正常生产；恢复生
产初期应缓慢逐渐增加日进尺到正常推进度。如有危险，需制定相应专项治理措施，监测无危险方可恢复生产。（7）401102工作面顺槽、切眼遇顶板破碎、淋水、过断层、高应力区时，应当采用锚杆锚索和可缩支架复合支护形式加强支护，并进行顶板位移监测，防止冲击地压与巷道冒顶复合灾害事故发生。（8）冲击危险性与工作面开采过程中，发生的最大震动事件成正比。401102工作面临近401101工作面，回采强度数据可参考401101工作面。因此，建议401102工作面在开采期间的推进速度不宜过快，并且尽量保持匀速推进，后期根据具体冲击地压形势进行探索和调整。8.2安全防护针对401102工作面的冲击地压防治工作，应当设置压风自救系统。压风自救系统管路建议采用耐压胶管，预留长度。作业人员进行钻孔卸压或在冲击危险区域施工时，应采取以下措施：（1）所有施工人员必须接受有关冲击地压知识教育和培训，熟悉冲击地压发生的原因、条件、征兆及应急措施，现场发现异常现象必须立即撤出，并服从人员的指挥和安排。（2）施工前，当班班长必须认真检查作业地点及出口的安全情况，发现问题及时处理，确保后路通畅。（3）所有施工人员必须穿戴防冲背心和防冲头盔，做好个体防护。打卸压孔时严禁人员正对着钻杆操作，防止钻杆外串伤人。（4）发现巷道顶板压力增大、煤炮频繁、顶板突然下沉、底鼓、两帮突出、围岩活动明显加剧、吸钻、卡钻、顶钻等异常现象时，必须立即撤人汇报，待巷道围岩稳定后再采取措施处理。（5）每次开工前和工作中，发现不安全因素立即通知工作人员撤出，并根据实际情况采取措施处理。（6）对危险区域内可能造成伤害的物品采取以下措施：①小件物料必须装箱(如锚盘、螺丝、铁锨、手搞等)入物料硐室，箱子必须用钢绳捆绑固定；②大件物料必须用钢丝绳进行捆绑（如锚网、锚杆、工字钢、开关、各种管道、设备配件、大型变压器等）；③拆卸及无用物料必须及时装车外运，不能及时外运的物料及设备必须用钢丝绳捆绑进行固定；④加强冲击地压危险区域防冲措施的落实，锚杆、锚索采取防崩措施，防止崩出伤人。（7）其它防护措施：①不得坐在巷道底板或物料上休息；②施工人员，不得在以下地点逗留：a、巷道高度不够处；b、人行道安全间隙不够处；c、设备或物料附近；d、监测有冲击危险或预评价为强冲击危险的区域和地段。8.3安全管理（1）冲击地压矿井应当建立冲击危险区限员制度，实行挂牌限员管理，采煤作业规程中应当明确规定人员进入的时间、区域和人数。回采工作面及两巷超前支护范围内进入人员生产班不得超过16人、检修班不得超过40人。（2）工作人员必须做好个体防护，穿戴防冲服和防冲帽。（3）要根据工作面回采及监测情况及时制定上、下巷道及工作面人员准入管理制度，并严格按照准入制度执行。（4）交接班制度：所有人一律在工作面以外交接班。（5）钻孔施工前，施工区队必须编制安全措施。规范防冲队伍煤层卸压爆破孔和大孔径钻孔施工顺序，避免因施工顺序不合理造成应力集中。（6）回采期间临近大型地质构造带等特殊地段时，必须执行专项防冲措施。8.4撤人管理（1）回采期间，遇到比较强烈矿压显现、煤炮频繁、支架异常等现象时，应及时将人员撤离至安全位置，待确保工作面安全时，方可进入恢复生产。（2）监测及解危人员应时刻注意围岩动态变化情况，发现有冲击征兆时，必须及时通知现场人员撤出危险区域，并设好警戒，同时将情况向矿调度室汇报。（3）监测系统监测到工作面异常时，必须由防冲办监测值班人员及时通知采煤队及其他相关施工单位、调度室和安监处，将人员撤离至安全位置，确保人员安全。（4）在作业规程中，必须明确规定发生冲击地压事故时的撤人路线，并且将撤人路线及周边杂物清理干净，保持撤人路线畅通。8.5物料管理（1）有冲击危险的回采工作面，供电、供液等设备应当放置在采动应力集中影响区外；条件受限时，应当放置在无冲击危险区域；锚杆、锚索应当采取防崩措施。（2）两巷道鉴定为强冲击危险的区域尽量不存放备用材料和设备，易受震移位、威胁人员安全的材料，必须在巷帮分类码放整齐，并采取固定措施，电缆吊挂留有垂度。（3）加强工作面巷道范围内设备、设施的限位管理，采煤工作面设备列车需使用锁轨器固定，列车轨道要使用地锚固定于底板上，确保矿压显现时设备不移动，不伤人。（4）采煤队负责运输巷道转载机、电缆及两巷道超前支架等采煤设备、设施的限位管理；通防部门负责通风设备及瓦斯抽放管路等的限位管理。（5）保持人行通道畅通，可能伤及人员的大件设备、配件、材料必须固定牢靠，与人行通道保持足够安全距离，确保发生矿压显现时不被弹入人行通道伤及人员。（6）小件物料必须装箱(如锚盘、螺丝、铁锨、手搞等)入物料硐室，箱子必须用钢绳进行捆绑固定。（7）大件物料必须用钢丝绳进行捆绑（如锚网、锚杆、工字钢、开关、各种管道、设备配件、大型变压器等）。（8）拆卸及无用物料必须及时装车外运，不能及时外运的物料及设备必须用钢丝绳捆绑进行固定。8.6应急处置（1）发现冲击地压事故后，现场人员在跟班干部、安检员带领下，沿避灾线路，迅速撤退到安全地点。在冲击地压事故专业救援人员到达现场之前，由施工单位负责人负责事故的全面指挥和协调处理。在保证现场安全的前提下，由跟班干部、安检员等带领班组人员迅速对遇险人员开展应急救援。（2）冲击地压事故应急救援队在接到险情命令后，要迅速集合队伍，携带专业救援装备下井。在井下要做好以下工作：①发生冲击地压事故后，应尽快探明冲击地压波及范围和被埋、压、截堵的人数及可能所在的位置，并分析抢救、处理条件。②迅速恢复被摧垮、严重变形区域正常通风。如一时不能恢复，则必须利用压风管、水管或打钻的方法向被埋压或截堵区内的人员供给新鲜空气。③对冲击事故区域及其周边进行严密监控，一旦发现异常情况，应立即向冲击地压应急救援指挥部汇报。④在处理过程中必须由外向里加强支护，清理出抢救人员的通道，必要时可以向遇险人员处开掘专用小巷道或者钻孔进行空气和食物的输送。⑤在抢救中如遇有大块矸石（煤块），不允许用爆破法进行处理，应尽量绕开。如果威胁到遇险人员，则可用千斤顶等工具移动岩石，救出遇险人员。⑥在抢救事故期间，应随时向应急救援指挥部汇报灾区状况和救灾工作的进展情况（如现有抢救力量、人员的情绪及身体状况、救灾的现有条件、事故发展趋势及后果、所采取的措施及取得的效果等），并对下一步抢救工作的开展提出意见和建议。8.7避灾路线当作业地点发生冲击危险时，有片帮、底鼓、断锚杆、断锚索、煤炮、震动等动力显现，同时伴有瓦斯、一氧化碳等有害气体涌出，工作人员应就近迎着新鲜风流进行躲避。当工作面发生冲击地压时，在确定运输、回风巷道支护完好畅通时，所有工作人员就近巷道立刻回撤至安全处。当巷道发生冲击地压，工作人员沿支护完好畅通的巷道回撤至安全处。具体避灾路线如下：作业地点→401102运输巷→401102带式输送机巷联络巷→401盘区辅运巷→中央二号辅助运输大巷1#联络巷→中央二号辅助运输大巷→井底车场五号交岔点→井底车场六号交岔点→主井底撒煤清理巷→井下等候室→副井→地面。作业地点→401102回风巷→401102回风巷联络巷→401102措施巷→401盘区辅助运输巷→中央二号辅助运输大巷1#联络巷→中央二号辅助运输大巷→井底车场五号交岔点→井底车场六号交岔点→主井底撒煤清理巷→井下等候室→副井→地面。本报告其他未尽事宜应遵循《煤矿安全规程》、《防治煤矿冲击地压细则》、《国家煤矿安监局关于加强冲击地压防治工作的通知》（煤安监技装[2019]21号）等相关规定。9结论和建议9.1结论（1）孟村矿401102工作面回采期间冲击地压发生的主要影响因素为：煤层冲击倾向性、开采深度、砂岩顶板、断层构造、褶曲构造、底煤留设以及回采扰动等。（2）采用综合指数法，对当前开采设计条件下401102工作面回采期间冲击危险性进行评价。401102工作面回采期间综合评价结果均为强冲击危险性。（3）结合矿井实际条件及相关研究数据，对401102工作面回采期间冲击地压危险区域进行划分，包括：强冲击危险区域14个，中等冲击危险区域13个。（4）依据冲击危险性评价结果，设计了401102工作面回采期间的区域与局部相结合的监测预警方案。区域监测采用微震监测系统，局部监测采用地音监测系统及应力在线监测系统。（5）基于区域防范优化设计和局部主动解危相结合的冲击地压防治理念，分析了401102工作面的煤柱宽度、回采速度等区域防范方法，并提出了优化建议；对401102工作面回采期间不同等级的冲击危险区域的局部解危防治方案进行了设计，并提出了相应的效果检验方法。本报告中是立足于现有开采环境及地质资料基础上而得出的。在后续回采过程中受地质条件和开采环境变化，以及巷道扩修、停复产、爆破作业等因素影响，冲击危险等级及危险区域范围可能会有所变化，因此，实际回采过程中还应根据现场情况、监测结果、解危效果及时采取应对措施，不断优化治理方案，确保安全生产。本报告其他未尽事宜应遵循《煤矿安全规程》、《防治煤矿冲击地压细则》、《国家煤矿安监局关于加强冲击地压防治工作的通知》（煤安监技装[2019]21号）等相关规定。9.2建议401102工作面勘探钻孔数量较少，对顶板岩石赋存状况的掌握不足，而顶板预裂爆破的方案设计均以矿井提供的地质钻孔资料为依据，建议对工作面上覆岩石进行进一步的钻探，并根据煤岩具体赋存状况优化爆破参数。在后期应用过程中，应根据工作面现场应用效果不断优化各类监测预警及解危参数，尤其微震、地音监测预警指标的精确性。建议孟村矿尽快优化开拓布局，以实现401盘区和403盘区之间的交替开采，减小采空区覆岩对相邻工作面的影响，避免单一盘区顺序开采时临空巷道受到的二次扰动。由于401102回风巷部分区段将不可避免的存在二次采动影响，对于二次采动巷道，应在401102工作面回采前进行巷道修复和加强支护，以确保401102回采期间的安全回采。建议孟村矿临空巷道弱化顶板时，将水力压裂和深孔爆破相结合，从而增强顶板弱化效果。中煤科工开采研究院有限公司923 |
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