“三強(qiáng)三限法”在強(qiáng)礦壓礦井中的實(shí)踐與應(yīng)用

文/張拴才

（作者系甘肅華亭煤業(yè)集團(tuán)山寨煤礦礦長）

隨著礦井開采深度的不斷延伸，強(qiáng)礦壓顯現(xiàn)已成為制約華亭煤業(yè)集團(tuán)山寨煤礦安全發(fā)展的 “瓶頸”問題。為最大限度地降低強(qiáng)礦壓顯現(xiàn)對(duì)安全生產(chǎn)工作的影響，在礦壓防治工作實(shí)踐中，山寨煤礦探索和總結(jié)出了“強(qiáng)支護(hù)、強(qiáng)泄壓解危、強(qiáng)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)，限推進(jìn)度、限設(shè)備位移、限員封閉管理”的“三強(qiáng)三限法”，取得了很好的效果。

一、采掘工作面概況

正在回采的1104綜放工作面長度150m，距地表550m，煤層厚度為16.89～22.49m，平均厚度為18.69m，硬度 f=1～3 左右，單斜構(gòu)造，沿走向有褶曲構(gòu)造，傾角5°～15°。煤巷在掘工作面為11051掘進(jìn)工作面，位于井田東翼，北部為1104綜放工作面，西部為集中回風(fēng)下山，東部及南部無采掘活動(dòng)，埋深600m左右,走向長1360m,傾斜長 150m，煤厚 5.2～17.2m，平均厚 10.2m，傾角 5°～12°。 回采和掘進(jìn)工作面頂、底板特征見表1。

二、采掘工作面礦壓顯現(xiàn)特點(diǎn)

2011年以來，強(qiáng)礦壓顯現(xiàn)地點(diǎn)主要集中在1104綜采工作面和11051綜掘工作面，先后發(fā)生嚴(yán)重的破壞性強(qiáng)礦壓顯現(xiàn)共計(jì)21次，累計(jì)破壞巷道2186米 （重復(fù)性破壞較多）。礦壓顯現(xiàn)特點(diǎn)如下：

1.采掘工作面強(qiáng)礦壓顯現(xiàn)地點(diǎn)集中在綜采工作面兩順槽500m范圍和掘進(jìn)工作面向外300m范圍。

2.在褶曲構(gòu)造的軸部礦壓顯現(xiàn)較集中，并且重復(fù)發(fā)生礦壓顯現(xiàn)。

3.發(fā)生強(qiáng)礦壓顯現(xiàn)時(shí)巷道破壞范圍較大，破壞形式以頂?shù)装迤茐木佣?，并?jīng)常伴隨支護(hù)結(jié)構(gòu)的損壞導(dǎo)致破壞性加劇，治理難度很大。

表1 煤5層頂?shù)装迩闆r

三、“三強(qiáng)三限法”在強(qiáng)礦壓防治中的應(yīng)用

在礦壓防治工作實(shí)踐中，山寨煤礦總結(jié)出了“強(qiáng)支護(hù)、強(qiáng)泄壓解危、強(qiáng)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)，限推進(jìn)度、限設(shè)備位移、限員封閉管理”的“三強(qiáng)三限法”，取得了很好的效果。

1.強(qiáng)支護(hù)。在采煤工作面回風(fēng)順槽50米范圍內(nèi)采用單體液壓支護(hù)配合十字鉸接頂梁進(jìn)行四抬棚支護(hù)，超前150米范圍采用雙棚加強(qiáng)支護(hù)；運(yùn)輸順槽50米范圍內(nèi)采用單體液壓支護(hù)配合十字鉸接頂梁進(jìn)行三抬棚支護(hù)，超前100米范圍采用單抬棚支護(hù)；在掘進(jìn)工作面多次改進(jìn)支護(hù)參數(shù)，將錨索由原來的Φ17.78～8300mm的7根鋼絲鳥窩錨索 “三二三”布置，變更為Φ22～6500mm的19根鋼絲高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力讓壓錨索 “五五五”對(duì)稱布置；將錨桿由原來的Φ20～2400mm的均讓壓錨桿，變更為Φ20～2800mm的高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力讓壓錨桿；并在掘進(jìn)工作面巷道頂部每掘進(jìn)0.8m，施工3500mm的超前錨索3根，進(jìn)行超前支護(hù)，預(yù)防頂板冒落。通過以上加強(qiáng)支護(hù)，采掘工作面防強(qiáng)礦壓沖擊效果明顯。

2.強(qiáng)卸壓解危。在綜放工作面兩順槽劃定的危險(xiǎn)區(qū)域，每隔2m施工孔深 15～20m的 Φ108mm大直徑卸壓鉆孔，每隔20m施工孔深20～35m的注水孔，使用5D-2/150型煤層高壓注水泵對(duì)煤體進(jìn)行高壓注水，在巷道兩幫，每隔5m施工孔深15m、裝藥量為3～5Kg的卸壓爆破孔進(jìn)行多輪次強(qiáng)制預(yù)卸壓。在掘進(jìn)工作面劃定的危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)，巷道兩側(cè)每隔2m施工孔深大于15m的Φ108mm大直徑卸壓鉆孔，工作面正前方施工三個(gè)孔深20～25m的Φ108mm大直徑卸壓鉆孔進(jìn)行卸壓解危。通過每天的強(qiáng)制卸壓解危，效果十分顯著。

3.強(qiáng)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)。利用礦井現(xiàn)有SOS微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、KJ110頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、KBD5電磁輻射監(jiān)測(cè)和鉆屑法監(jiān)測(cè)的報(bào)表數(shù)據(jù)，結(jié)合井下采掘工作面空間動(dòng)態(tài)情況、地質(zhì)構(gòu)造、生產(chǎn)現(xiàn)狀，以及已采工作面強(qiáng)礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，進(jìn)行綜合分析，檢驗(yàn)礦壓解危效果，對(duì)存在發(fā)生強(qiáng)礦壓危險(xiǎn)的可能性，及時(shí)下發(fā)隱患整改通知單或不同危險(xiǎn)程度的黃色、橙色或紅色預(yù)警單，指導(dǎo)礦井的礦壓防治管理工作。

4.限工作面推進(jìn)度。通過近兩年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析和礦壓顯現(xiàn)情況總結(jié)，控制開采速度可以控制低能量礦震的發(fā)生次數(shù)和釋放能量，慢勻速開采能有效地減少礦震發(fā)生的次數(shù)。2011年年初山寨煤礦為減弱強(qiáng)礦壓顯現(xiàn)對(duì)回采工作面的危害，嚴(yán)格將工作面每月的推進(jìn)度控制在50～60m左右，確保工作面勻速、均衡生產(chǎn)，既降低了強(qiáng)礦壓危害，又提高了工作面回采率。

5.限設(shè)備位移。對(duì)存放在采掘工作面危險(xiǎn)區(qū)域的設(shè)備列車、超前支護(hù)的單體液壓支護(hù)和鉸接頂梁、排水泵、卸壓鉆機(jī)等設(shè)備和材料，必須用鐵絲或鋼筋綁扎固定在巷道的錨桿或軌道上，防止設(shè)備、材料位移掀翻傷人；對(duì)掘進(jìn)工作面兩順槽的錨桿、錨索托板用鐵絲與金屬網(wǎng)綁扎，防止了強(qiáng)礦壓拉斷的錨索托板墜落傷人；對(duì)采掘工作面危險(xiǎn)區(qū)域的巷道頂部掛設(shè)一層金屬網(wǎng)，以攔截壓斷的錨索錨桿托盤和沖擊出的煤塊。

6.限員封閉管理。要求所有進(jìn)入采掘工作面的人員必須穿戴礦壓防震服，加強(qiáng)個(gè)體防護(hù)，對(duì)預(yù)報(bào)的采掘工作面危險(xiǎn)區(qū)域，生產(chǎn)期間禁止所有人員進(jìn)入掛牌管理的危險(xiǎn)區(qū)域。檢查人員、礦壓辦公室監(jiān)測(cè)人員、礦壓防治隊(duì)卸壓解危作業(yè)人員、綜采隊(duì)檢修人員，必須在工作面生產(chǎn)班生產(chǎn)結(jié)束兩小時(shí)后，方可進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行檢修和礦壓監(jiān)測(cè)解危等工作。

四、結(jié)論

山寨煤礦強(qiáng)礦壓防治的理論和實(shí)踐均表明：由于受強(qiáng)礦壓顯現(xiàn)和采動(dòng)影響，工作面回采巷道和掘進(jìn)巷道經(jīng)常處于動(dòng)壓載荷狀態(tài)，在工作面回采過程中，其上方及采空區(qū)頂板的大面積懸頂和折斷，會(huì)引起煤層和頂板的高應(yīng)力集中，形成頂板煤層沖擊和頂板巖層的動(dòng)力性折斷，釋放大量能量。

基于對(duì)這一問題的認(rèn)識(shí)，山寨煤礦通過嚴(yán)格執(zhí)行 “三強(qiáng)三限法”防治措施，有效降低了強(qiáng)礦壓顯現(xiàn)的頻率和強(qiáng)度，初步建立了一套符合礦井實(shí)際的監(jiān)測(cè)、解危、防護(hù)等體系，自2011年10月份以后，基本杜絕了能量在6.00E+04J以上破壞性強(qiáng)礦壓顯現(xiàn)的發(fā)生，為礦井采掘工作的安全順利進(jìn)行提供了保證，對(duì)保障職工生命安全、減少企業(yè)經(jīng)濟(jì)損失起到了極其重要的作用，對(duì)于進(jìn)一步搞好華亭礦區(qū)的強(qiáng)礦壓防治工作積累了經(jīng)驗(yàn)，具有十分重要的參考價(jià)值。