文/肖雪峰 曹坚正 关书方

开滦唐山矿已有140多年的开采历史，井田总体为单斜构造，五大断层依次排列，七大褶曲贯穿其中，地质构造复杂。随着矿井开采深度的增加，构造应力、采动应力、各种煤柱应力相互叠加，水、火、瓦斯、煤尘、顶板、冲击地压等灾害日渐凸显。2019年初，唐山矿升级为冲击地压矿井，开始按照冲击地压矿井进行管理，同年8月2日，风井煤柱区发生冲击地压事故，之后立即停产开展防冲整改工作，复产后“冲击地压防治”成为矿井的第一要务。经过近两年的防冲实践、探索，唐山矿防治水平有了一定提高，为矿井安全生产提供了有力保障。

一、采取的主要措施

1．调整生产布局，主动降低矿井产能

唐山矿将矿井由“一井四面”生产布局调整为“一井两面”布局，并重新核定矿井生产能力，由420万t/a核减为300万t/a。削减产能，降低工作面开采强度，不仅可以有效减缓上覆岩层下沉的影响，实现矿山压力和围岩积聚能量的稳定缓慢释放，更为重要的是，降低开采强度为防冲措施实施腾出了时间和空间，进一步提高了矿井防冲工作的安全保障能力。

2．加强基础建设，夯实防冲根基

围绕冲击地压防控，从教育培训、组织领导、制度体系建设等方面着手开展工作，夯实防冲基础。

一是加强机构与人员配置。矿井成立了防冲工作领导小组，由矿长任组长，总工程师、各副矿长任副组长，明确细化责任分工，对矿井的冲击地压防治工作进行全面领导。设立防治冲击地压办公室和冲击地压监控室，配齐配优专职技术人员15人，为防冲工作提供了强有力的人才和技术保障。在区科层面，建立了141人的专职钻探队伍，负责监测、卸压、验证等具体工作，确保各项防冲措施在现场落实到位。

二是完善防冲制度和措施保障体系。以建设冲击危险性预测、监测预警、防范治理、效果检验、安全防护“五位一体”综合防冲措施为目标，对照《防冲细则》，结合矿井实际，建立健全防冲《安全生产岗位责任制度》《冲击危险区域限员管理制度》等28项防冲制度，对防冲职责、监测预警、应急处置、限员管理、设备管理等进行详细规定。此外，还建立了以总工程师为核心的技术管理体系，并研究制定了《井下工程设计管理办法》等一系列配套工作制度。

三是大力开展防冲专项教育。按照“走出去、请进来”的思路，组织骨干工程技术人员，先后到辽宁、山东、黑龙江、江苏等地进行培训考察，深入学习先进技术和管理经验。先后邀请中国矿大、天地科技公司等机构专家学者来矿开展讲座，有效提高了工程技术人员的防冲业务水平。此外，还采取集中培训和自主学习相结合的形式，从矿井、专业、区科三个层次开展防冲培训，促进了员工防冲素质提高。

3．坚持技术先行，科学组织生产

牢固树立技术保安思维，加强技术对生产的指导，为安全生产提供坚强的技术支撑。

一是重视区域防冲技术研究与落实。坚持“预防为主、设计先行”工作导向，充分考虑冲击地压影响因素，进一步优化了南五采区设计，三条采区上山及硐室由煤巷设计变为岩巷设计，采区由双翼开采变为单翼开采，修改工作面停采线位置避免内外交错，修改后大大减少了煤体应力集中情况。

二是认真开展冲击危险性评价。严格按照防冲规定，在对矿井全面分析论证的基础上，详细编制了矿井中长期防冲规划和年度防冲计划；与山东科技大学合作，围绕矿井整体、各煤层、各采区、各运输巷和各采掘工作面，完成了《冲击危险性评价报告与防冲设计》20余项，做到分区管理，为更好地指导冲击地压防治工作提供了科学依据。

三是加强对矿井冲击地压特点与规律的研究。一方面，加强与院校合作，重点围绕唐山矿原岩应力测试与区域应力场分析、冲击地压主控因素及其耦合作用、冲击地压多参量监测预警技术等方面进行研究。另一方面，通过长时间的数据采集与综合分析，并与中国矿大沟通，将微震大事件分布，以及发生频次与支架压力数据相结合，研判工作面周期来压与大能量事件的规律，为针对性开展冲击地压监测与防治提供了可靠的理论依据。

4．加强硬件投入构建监测预警体系，实现科技治灾

持续加大防冲硬件设备设施投入，依托现代化手段，提高矿井防灾治灾能力。

一是组建防冲监测预警体系。矿井防冲监测预警体系分为区域监测、局部监测和监测预警。区域监测方面，配置了两种微震系统，一种是从波兰引进的ARAMIS微震监测系统，共有16个测点，主要分布在风井煤柱采区、岳胥区和南五采区；另一种是KJ768微震监测系统，主要分布在岳胥区Y394、0250等采掘工作面及临近巷道，实现了矿井冲击危险区域监测和工作面高精度监测。局部监测方面，配备了KJ216应力在线监测系统，主要分布在Y394、0250工作面两巷，同时还配备煤岩动力灾害声电监测仪设备，通过应力在线监测、电磁辐射法监测和钻屑法监测，构建起唐山矿局部监测体系。监测预警方面，随着防冲工作深入开展，通过加强数据的综合分析与研判，优化矿井冲击危险性预警临界指标，从而进一步提升预测、预判、预警水平。

二是加强监测预警体系运行管理。一方面，结合工作面回采、巷道施工、监测变化等情况综合分析，设计制定更加合理的监测设备布置方案及监测措施，更好地满足区域及局部监测需要。另一方面，针对监测设备在运行过程中暴露出的线路、运行、供电等问题，布置防冲监测设备供电专线，优化供电系统，减少了供电故障率。更换了KJ216监测系统的主站设备，实现了8小时自存储功能。完善设备管理制度，增设井下值班维护人员，提高了监测设备运行的稳定性。

5．严细现场管理，筑牢前沿防线

坚持把现场作为安全管理的落脚点，严抓细管，主动作为，全面筑牢防冲前沿防线。

一是严格落实区域和局部相结合的防冲措施。先通过区域微震监测法预判应力集中部位，然后运用电磁辐射监测法和钻屑监测法进行局部监测，精准确定危险范围。之后，由防冲技术人员综合分析制定治理、卸压、监测方案并指导实施，主要采用煤层爆破卸压和大直径钻孔卸压两种方式。

二是加强冲击地压隐患的排查与治理。坚持“全覆盖、无死角、零容忍”的原则，定期组织防冲专业技术人员进行专项隐患排查及治理，2020年累计排查86次，查处隐患问题282项。

三是加强支护与个体防护。支护方面，结合各采掘工作面及巷道的实际情况，通过加密或增打拱形棚、加打围岩破碎区域锚索、单体柱等措施，增大支护强度，提高了巷道抵抗冲击地压能力。个体防护方面，严格配备压风自救装置，为一线作业人员配备了防冲帽、防护服、隔离式自救器等防护装备。

四是严格执行“三限”管理。限采深方面，目前矿井采深最深工作面Y394工作面，最大开采深度为885.5m，没有超过千米。限产量方面，重新核定了生产能力，最终定为年产300万t。2020年结合矿井防冲实际，产量指标由300万t降为190万t。限员方面，设置井下限员管理站，采取专人值班、挂牌管理、“等量置换”等方式，严格控制进入冲击地压危险区域人数。

五是加强大能量事件应急处置。建立大能量事件应急处置预案，严格落实危险紧急情况撤人制度。2020年累计发生大能量事件预警48次，均严格按照要求进行了处置。

二、存在的问题和不足

1．综合分析预警能力有待进一步提高

在监测数据分析方面，还比较肤浅，只注重某一点、某一工作面局部分析，或是事后分析，而统筹分析、超前分析能力较差，很多时候都需要依靠第三方机构，一定程度上影响防冲工作效率、效果。

2．防冲治理手段、卸压方式还比较单一，超前防治措施较少

在卸压方式上，目前主要是煤层爆破卸压和大直径钻孔卸压两种，对顶板爆破预裂、顶板水力致裂等超前治理手段研究还不够。

3．支护方式还比较落后

目前，矿井支护主要为架棚等被动支护方式，支护强度低，抗冲击性能差。而很多冲击地压矿井都已使用端头超前支架、高强吸能支架等新型支护方式。装备引进、工艺升级，巷道大断面支护是今后重点要解决的问题。

三、主要体会与思考

1．坚持区域与局部相结合的防治方法，“标本兼治、重在治本”

煤矿冲击地压防治，既有区域防范方法，也有局部治理措施。从现场实践看，局部防治只能是“治标”之策，并不能解决根本问题，而区域防治从调整矿井开拓部署、开采设计着手，从根源上降低冲击地压风险，既经济又安全可靠。

2．注重总结提炼，探寻冲击地压发生机理与主控因素

要通过现场表现出的特征，挖掘内在联系，结合理论分析，确定矿井冲击地压的类型及其组合，分析冲击地压发生的机理和主控因素，从而针对冲击地压类型分类施策、精准施策，实现对冲击地压的有效防控。

3．注重采场周边的矿压分析

煤岩体应力的变化是引起冲击地压的根源，而煤岩体的应力与本工作面开采和巷道掘进直接相关，同时也受相邻工作面、采区、煤层开采影响。因此，要加大采场周边分析范围，空间上认真研究上覆岩层的运动规律，特别是关键层的运动规律，时间上考虑周边采掘工程的稳定期。从时空上分析围岩的运移、应力的演化诱发冲击地压的发生。

4．注重宏观和微观上相统一

研究唐山矿冲击地压，不能局限于研究小范围的能量分布、微震事件与应力变化，必须整体与局部统筹考虑。从大的方面考虑矿井、矿区、大型地质构造带的影响，结合矿区地应力测定结果，分析冲击地压的生成环境、表现形态、发生条件，从区域角度采取针对性的防治措施。同时，也要加强局部围岩结构、力学参数分析，结合工作面覆岩破断运移规律，落实局部监测预警和防范治理措施，宏观和微观一并考虑，提高冲击地压防治的有效性。

5．注重“科技兴安，少人则安”

一是注重产、学、研相结合，立足实际找课题，加强与院校合作，围绕重点、难点开展攻关研究，解决实际困难，提高专业技术人员素质。二是以智能化矿山为依托，推进智能化、自动化采掘工作面建设，大力实施工作面远程集中控制，减少作业人员，提高效率，实现“无人则安、少人则安”。三是加强巷道支护，应用高强支护材料，推进大断面支护、全锚网支护、注浆锚杆支护，增加强度，不断提高矿井的风险防控能力。

6．注重超前预警，主动防治

一是构建综合监测预警平台，综合运用微震监测法、应力在线监测法、矿压观测法、钻屑法、电磁辐射法等手段，做好数据综合分析，提升监测预警准确性和超前性。二是开展预卸压，通过顶板深孔爆破预裂、水力致裂等超前手段，对应力集中区超前卸压，引进智能无人钻车，提高打钻卸压效率。三是顺槽应力集中区采用单元支架、门式支架等高强吸能防冲支架，实现主动防护。

复合支护巷道